Pengoptimuman Parameter Proses Pembentukan Komposit Serat Buah Kelapa Sawit/Resin Polyester Menggunakan Metode Taguchi

Pengoptimuman Parameter Proses Pembentukan Komposit Serat Buah

Kelapa Sawit/Resin Polyester Menggunakan Metode Taguchi

Hendra suherman

1),

Yovial Mahyoeddin

2),

Puba Pratama

3)

Jurusan Teknik Mesin, Universitas Bung Hatta Padang

Kampus III; Jl. Gajah Mnada, Gunung Pangilun

E-Mail: pubapratama@yahoo.com

ABSTRAK

Komposit adalah kombinasi antara dua material atau lebih yang berbeda bentuknya,

komposisi kimianya, dan tidak saling melarutkan. Proses pembentukan komposit dipengaruhi

oleh berbagai parameter diantaranya : komposisi bahan, morfologi serat, Weight ability,

polaritas dan sebagainya. Untuk mengoptimumkan Parameter Proses Pembentukan

Komposit Serat Buah Kelapa Sawit/Resin Polyester dengan Menggunakan Metode

Taguchi.Penelit ian ini bertuuan untuk

Mengoptimuman Parameter Proses Pembentukan

Komposit Serat Buah Kelapa Sawit/Resin Polyester Menggunakan Metode Taguchi

. Pada proses

pembentukan komposit serat buah sawit ini di pilih faktor dan level sebagai berikut:

Komposisi (30%, 40%, 50%), Panjang serat(1cm 2cm 3cm), Katalis (1ml, 2ml, 3ml). Hasil

optimasi dari penelitian ini berupa respon Taguchi terhadap nilai tegangan dan harga impact ,

dengan kondisi spesimen sebagai berikut : spesimen uji tarik Taguchi (Komposisi 50%

Panjang serat 2 cm dan katalis 2 ml) dan spesimen uji impact Taguchi Komposisi 40%

Panjang serat 3cm dan katalis 1 ml).

Kata kunci : Resin Polyester, Komposisi, Panjang serat, katalis, Metode Taguchi, Tarik,

Impak .

1. PENDAHULUAN

Perkembangan dibidang teknologi dan sains pada jaman sekarang ini mendorong material komposit banyak digunakan pada berbagai macam aplikasi produk. Secara global material komposit dikembangkan untuk menggantikan material logam yang banyak digunakan sebelum berkembangnya material komposit.

Menurut Matthews dkk. (1993), komposit adalah suatu material yang terbentuk dari

kombinasi dua atau lebih material

pembentuknya melalui campuran yang tidak homogen, dimana sifat mekanik dari masing-masing material pembentuknya berbeda. Dari campuran tersebut akan dihasilkan material komposit yang mempunyai sifat mekanik dan

karakteristik yang berbeda dari material pembentuknya.

Untuk mendapatkan parameter proses pembentukan komposit serat buah sawit yang optimum, digunakan Design of experiment (DOE) dengan metode parameter taguchi. Metode ini dipilih karena memiliki tingkat keefektifan yang tinggi dibandingkan dengan metode faktorial yang lain. Sebagai contoh jika ada tiga parameter yang diuji dengan masing-masing parameter mempunyai tiga level, jika DOE menggunakan full faktorial

maka akan ada 33 = 27 kombinasi percobaan

hal ini jelaS akan membutuhkan biaya yang besar dan waktu yang lama, sedangkan dengan metode parameter taguchi hanya butuh 9 kombinasi percobaan namun karena pada metode taguchi ini hanya sebagian variasi

percobaan yang dilakukan dibandingkan dengan metoda full faktorial, maka perlu

diteliti tingkat keakuratan metode ini.

Berdasarkan hal tersebut diatas peneliti ingin

mendapatkan pengoptimuman parameter

proses pembentukan komposit serat buah kelapa sawit/resin polyester menggunakan metode taguchi.

2. Tinjauan Pustaka

2.1 Metode Parameter Taguchi

Metode Taguchi pertama kali dicetuskan oleh Dr. Genichi Taguchi pada tahun 1949 saat mendapat tugas untuk memperbaiki sistem komunikasi di Jepang. Dr. Genichi Taguchi memiliki latar belakang engineering, juga mendalami statistika dan metematika tingkat lanjut, sehingga ia dapat menggabungkan antara teknik statistik dan pengetahuan

engineering. Ia mengembangkan metode

Taguchi untuk melakukan perbaikan kualitas dengan metode percobaan „baru‟, artinya melakukan pendekatan lain yang memberikan tingkat kepercayaan yang sama dengan SPC (Statistical Process Controll).

Taguchi memiliki pandangan yang berbeda mengenai kualitas, ia tidak hanya menghubungkan biaya dan kerugian dari suatu produk saat proses pembuatan produk tersebut, akan tetapi juga dihubungkan pada konsumen dan masyarakat. “Kualitas adalah kerugian setelah produk digunakan oleh

masyarakat di samping kerugian yang

disebabkan oleh mutu produk itu sendiri”. Taguchi memperkenalkan suatu ukuran yang disebut Signal-to-noise ratio yang mencerminkan ukuran perbandingan antara besar signal (yang dapat diteliti atau dapat dideteksi) dengan besar noise (yang biasanya tidak terdeteksi atau dapat dideteksi dengan biaya yang mahal) yang mempengaruhi hasil nilai respon (yang dalam hal ini adalah nilai karakteristik kualitas yang diteliti).

Taguchi menghasilkan disiplin dan struktur dari disain eksperimen. Hasilnya adalah standarisasi metodologi disain yang mudah diterapkan oleh investigator. Adapun konsep Taguchi adalah :

1. Kualitas seharusnya didisain ke

dalam suatu produk dan bukan diinspeksi ke dalamnya.

2. Kualitas dapat diraih dengan baik dengan cara meminimasi deviasi target. Produk tersebut harus

dirancang sedemikian rupa

hingga dapat mengantisipasi

faktor lingkungan yang tak

terkontrol.

3. Biaya dari kualitas seharusnya

diperhitungkan sebagai fungsi

deviasi dari standar yang ada dan kerugiannya harus diperhitungkan juga kedalam sistem.

Seven Point Taguchi

Menurut Robert H. Lochner & Joseph E. Matar (1990), filosofi Taguchi dapat dirangkum menjadi 7 elemen dasar (seven

point Taguchi) :

1. Dimensi penting dari kualitas produk yang diproduksi adalah total kerugian yang diteruskan oleh produk tersebut ke konsumen. 2. Dalam era ekonomi yang penuh

persaingan, perbaikan kualitas secara terus menerus dan pengurangan biaya adalah penting untuk dapat bertahan dalam bisnis.

3. Perbaikan yang terus menerus meliputi pengurangan variasi dari karakteristik produk dari nilai target mereka.

4. Kerugian yang diderita konsumen

akibat produk yang bervariasi

seringkali mendekati proporsi

deviasi kuadrat dari karakteristik dari nilai targetnya.

5. Kualitas akhir dan biaya proses produksi ditentukan oleh perluasan yang besar dari desain engineering

dari produk dan proses

6. Variasi dari produk atau proses

dapat dikurangi dengan

mengeksploitasikan efek nonlinear dari parameter produk atau proses pada karakteristik.

7. Desain eksperimen statistik dapat digunakan untuk mengidentifikasi

setting parameter dari produk atau

proses yang akhirnya dapat

mengurangi variasi.

Signal-to-noise ratio dari Taguchi

Untuk memperoleh produk yang

variabilitasnya kecil, eksperimen perlu

dilakukan pengulangan sedikitnya dua kali, dengan tujuan agar keragamannya dapat dihitung. Taguchi merekomendasikan ukuran Signal-to-noise ratio yang tergantung pada permasalahannya (respon yang diinginkan), yaitu :

1) Makin kecil makin baik (Smaller-the-better).

Pada situasi ini respon idealnya adalah nol, besarnya Signal-to-noise ratio adalah : = -10 Log10 [ Mean of Sum of Squares of

measured data]

dimana n adalah jumlah ulangan pada tiap tiap runs percobaan. Contoh : percobaan dengan respon adalah jumlah cacat, keausan dan lain-lain.

2) Makin besarl makin baik (larger-the-better).

Pada situasi ini respon idealnya adalah tak terhingga, besarnya Signal-to-noise ratio adalah :

= -10 Log10 [ Mean of Sum of Squares of

reciprocal measured data]

dimana n adalah jumlah ulangan pada tiap tiap runs percobaan. Kasus ini dapat dipandang sebagai kasus khusus dari situasi

smaller-the-better yaitu responnya dibuat sebagai

kebalikannya sehingga respon idealnya menjadi nol.

3) Terbaik pada nilai nominal (Nominal is the best)

Pada situasi ini respon idealnya adalah nilai target tertentu, besarnya Signal-to-noise ratio adalah :

dimana n adalah jumlah ulangan pada tiap tiap runs percobaan.

3. METODOLOGI PENELITIAN

Metode penelitian menggunakan serat buah kelapa sawit dengan parameter yang dipilih sebagai berikut :

Komposit terdiri dari:

 serat buah kelapa sawit

 resin poliester

Dengan memvariasikan :

 panjang serat

 perbandingan resin dengan katalis

 dan komposisi (serat:resin)

Matrik yang digunakan pada pengujian ini adalah resin polyester.

i. Peosedur Kerja

 Proses pembuatan komposit dilakukan

sebagai berikut :

1. Persiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan meliputi:

A. Bahan :

 Serat buah sawit

 Resin polyester  Katalis B. Alat :  Cetakan  Beaker glass  Alat suntik (ml)

 Pengaduk

 Kertas pasir

2. Siapkan cetakan dan susun serat buah sawit (dengan variasi panjang yang telah ditentukan) dengan susunan sejajar kedalam cetakan.

3. Masukkan resin polyester kedalam

beaker glass sebanyak 30 ml.

4. Ambil katalis dengan menggunakan alat suntik sebanyak yang telah ditentukan sesuai dengan variasi yang telah ditentukan.

5. Masukkan katalis yang telah diambil dengan alat suntik kedalam beaker glass dan aduk selama 2 menit. 6. Tuangkan campuran resin polyester

dengan katalis kedalam cetakan yang telah diisi serat buah sawit yang telah disusun secara sejajar.

7. Bolak balik serat secara perlahan dengan menggunakan sendok agar matriks dapat mengisi seluruh rongga cetakan.

8. Tunggu selama 2-3 jam hingga komposit mengeras.

9. Setelah komposit mengeras, angkat dan keluarkan komposit dari dalam cetakan.

10. Ulangi langkah diatas untuk proses pembuatan spesimen selajutnya dengan variasi komposisi serat, panjang serat, katalis sesuai dengan variasi dibawah ini

(100% Resin Polyester + 1 ml

Katalis)

(100% Resin Polyester + 2 ml

Katalis)

(100% Resin Polyester + 3 ml

Katalis)

(komposisi Serat 30% + Katalis 1 ml +

Panjang Serat 1 cm)

(komposisi Serat 30% + Katalis 2 ml +

Panjang Serat 2 cm)

(komposisi Serat 30% + Katalis 3 ml +

Panjang Serat 3 cm)

(komposisi Serat 40% + Katalis 2 ml +

Panjang Serat 1 cm)

(komposisi Serat 40% + Katalis 3 ml +

Panjang Serat 2 cm)

(komposisi Serat 40% + Katalis 1 ml +

Panjang Serat 3 cm)

(komposisi Serat 50% + Katalis 3 ml +

Panjang Serat 1 cm)

(komposisi Serat 50% + Katalis 1 ml +

Panjang Serat 2 cm)

(komposisi Serat 50% + Katalis 2 ml

+ Panjang Serat 3 cm)

11. Setelah semua spesimen selesai dibuat, bersihkan dan rapikan spesimen.

Gambar. 1 Spesimen Uji tarik taguchi

Gambar. 2 Spesimen Uji impak

taguchi

 Proses Pengujian

Tahap ini merupakan tahap terakhir dari penelitian, dimana komposit telah diperoleh dan dilakukan analisa karaktewristik. Tahap ini merupakan tahap untuk menganalisa karakteristik komposit dari serat kulit batang melinjo dengan uji tarik dan uji impak.

Analisa a. Uji Tarik

Pengujian sifat mekanik material ini dilakukan dengan menggunakan ASTM D 3039. Material komposit di beri tegangan tarik sampai putus, dicatat beba maksimum dan regangannya.

b. Uji Impak

Pengujian Impak adalah suatu kriteria

penting untuk mengetahui kegetasan

bahan polymer (Tata dan Sinroku, 1995).

Pengujian

impak

bertujuan

untuk

mengukur berapa energi yang dapat

diserap suatu material sampai material

tersebut

patah.

Pengujian

impak

merupakan respon terhadap beban kejut

atau beban tiba-tiba (beban impak),

(Callister,

2010).

Pengujian

ini

menggunakan ASTM E-23.

4. HASIL ANALISA DAN

PEMBAHASAN

Setelah dilakukan pengujiian tarik dan impak maka didapatkan data hasil pengujian sebagai berikut:

Tabel 1. Hasil Analisa Data Pengujian Tarik

Spesimen Control Nomor spesim en Lebar (mm) Tebal (mm) Panjang (mm) Beba n mak s (Kg) Tegang an (τ) N/mm2 W o Wi T o Ti Lo Li 1 14, 9 14, 3 6, 0 5, 8 117, 5 118, 2 315 34,5 2 14, 6 13, 9 5, 6 5, 3 116, 8 117, 6 150 17,997 3 14, 8 13, 9 5, 6 5, 3 118, 0 122, 3 90 10,625

Spesimen Uji Tarik Taguchi

4 14, 8 14, 4 5, 5 5, 4 117, 4 118, 2 95 11,4434 5 14, 5 13, 8 6, 0 5, 8 118, 0 118, 5 130 14,6586 6 14, 5 14, 2 5, 8 5, 6 118, 0 120, 0 80 9,3317 7 15, 0 14, 7 5, 5 5, 4 118, 0 118, 7 110 13,08 8 15, 0 14, 8 6, 0 5, 8 118, 0 120, 8 80 8,72 9 14, 8 14, 6 6, 0 5, 9 118, 0 118, 2 80 8,837 10 15, 0 14, 7 6, 0 5, 9 117, 5 119, 5 110 11,99 11 14, 5 14, 0 5, 5 5, 2 118, 0 118, 4 125 15,376 12 14, 5 14, 4 5, 6 5, 3 118, 0 119, 3 135 16,309

Tabel 2. Hasil Analisa Data Pengujian Impak

Spesimen Control Nomor spesimen Lebar W (mm Tebal T (mm) Panjang L (mm) Massa Pendulum (Kg) Sudut α Sudut β Harga Impak (J/mm2₎ 1 10 10 60 22 140 137 0,074 2 10 10 60 22 140 137 0,074 3 10 10 60 22 140 137 0,074

Spesimen Uji Impak Taguchi

4 10 10 60 22 140 137 0,074 5 10 10 60 22 140 137 0,074 6 10 10 60 22 140 137 0,074 7 10 10 60 22 140 136 0,1007 8 10 10 60 22 140 137 0,074 9 10 10 60 22 140 135 0,127 10 10 10 60 22 140 137 0,074 11 10 10 60 22 140 136 0,1007 12 10 10 60 22 140 136 0,1007

4.1 Grafik Respon Taguchi Pengujian Tarik

Respon Taguchi Terhadap Tegangan

50% 40% 30% 23 22 21 20 3 2 1 3 2 1 23 22 21 20 komposisi M e a n o f S N r a ti o s panjang serat katalis

Main Effects Plot for SN ratios

Data Means

Signal-to-noise: Larger is better

Grafik 3 Main Effects Plot For SN ratios

50% 40% 30% 14 13 12 11 10 3 2 1 3 2 1 14 13 12 11 10 komposisi M e a n o f M e a n s panjang serat katalis

Main Effects Plot for Means

Data Means

Grafik 4 Main Effects Plot For Means

Kondisi spesimen uji tarik Taguchi yang optimum dapat dilihat dengan kondisi sebagai berikut A3 (komposisi 50%) B2 (Panjang serat 2cm) C2 (katalis 2ml).

Pengujian Impak

Respon Taguchi Terhadap Harga Impak

50% 40% 30% -20,5 -21,0 -21,5 -22,0 -22,5 3 2 1 3 2 1 -20,5 -21,0 -21,5 -22,0 -22,5 komposisi M e a n o f S N r a ti o s panjang serat katalis

Main Effects Plot for SN ratios

Data Means

Signal-to-noise: Larger is better

Grafik 5 Main Effects Plot For SN Ratios

50% 40% 30% 0,10 0,09 0,08 3 2 1 3 2 1 0,10 0,09 0,08 komposisi M e a n o f M e a n s panjang serat katalis

Main Effects Plot for Means

Data Means

Grafik 6 Main Effects Plot For Means

Kondisi spesimen uji impak Taguchi yang optimum dapat dilihat dengan kondisi sebagai berikut A2 (komposisi 40%) B2 (Panjang serat 3cm) C2 (katalis 1 ml).

5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 KESIMPULAN

 Berdasarkan hasil pengujian kekuatan

tarik pada spesimen uji tarik taguchi maka didapatkan hasil yang optimum dengan kondisi spesimen sebagai berikut :

- Komposisi 50% Panjang serat 2 cm

dan katalis 2 ml.

 Berdasarkan hasil pengujian kekuatan

impak pada spesimen uji impak taguchi maka didapatkan hasil yang optimum dengan kondisi spesimen sebagai berikut :

- Komposisi 40% Panjang serat 3cm

dan katalis 1 ml. 5.2 Saran

 Sebaiknya dilakukan pengujian terhadap

spesimen uji tarik dan uji impak yang optimum, seperti yang di sarankan metode Taguchi

DAFTAR PUSTAKA

Taguchi Genichi, Quality Engineering in production systems, McGraw-Hill

book Company, singapore, 1989. Iriawan Nur, Puji Astuti Septin, Mengolah

Data Statistik Dengan Mudah Menggunakan Mini 14, Andi,

Yogyakarta, 2006.

Harinaldi, Prinsip-Prinsip Statistik Untuk Teknik Sains, Erlangga, Jakarta,

2005.

Jamasri, Diharjo, K. Gunesti, W.H. 2005. “Kajian Sifat Tarik Komposit Serat

Buah Acak Bermatrik Polymer”,

Media Teknik FT-UGM.

Savetlana, Shirley, Andriyanto, Andreas. 2012. “Sifat-Sifat Mekanik

Komposit Serat TKKS-Polyester”,

Jurnal Mechanical. Jurusan Teknik Mesin, Universitas Lampung.

Yang, W. H., & Tarng, Y. S. (1998). Design optimization of cutting parameters for turning operations based on the Taguchi method. Journal of

Materials ProcessinG Technology, 84, 122-129.

Montgomery, D. C. Design and analysis

of experiment, 5th edition . John