BAB III
TINJAUAN PUSTAKA
1.1 Pendahuluan
Saat ini bahan dasar plastik atau ( Termoplastik ) merupakan bahan atau material yang tidak bisa dipisahkan dari kehidupan manusia, sebagai bahan yang sangat mudah didapat, praktis, ringan dan tentu saja modern. Plastik mempunyai karakteristik dan kelebihan-kelebihan, misalnya : lentur, mempunyai daya serap yang tinggi terhadap beban kejut ( Impact Load ) dan getaran ( Vibration ), tahan karat, mudah dibentuk, murah, dll. Untuk bisa membuat sebuah produk plastik yang sesuai dengan apa yang kita kehendaki tentunya dibutuhkan teknologi yang memadai baik itu dari sisi
mechanic, teknis, material, maupun cetakan ( mold ). Dari berbagai macam teknologi
tersebut, salah satu faktor yang dominan adalah cetakan atau yang biasa disebut Dies
Molding atau Machine Injection Molding.
Mold atau Molding dapat didefinisikan sebagai cetakan, atau proses yang dipergunakan dalam industri manufaktur untuk mencetak material. Sedangkan Injection Molding merupakan salah satu teknik pada industri manufaktur untuk mencetak material dari bahan thermoplastic.
Injection Molding ( Gambar 3.1 ) adalah metode pembentukan material
termoplastik di mana material yang meleleh karena pemanasan diinjeksikan oleh Plunger ke dalam cetakan yang didinginkan oleh air sehingga mengeras. Biasanya proses injeksi plastik berlangsung secara berulang atau terus menerus hingga mencapai hasil produk yang dibutuhkan.
adalah memproses material termoplastik. Injection molding mengambil porsi sepertiga dari keseluruhan resin yang dikonsumsi dalam pemrosesan termoplastik. Sekarang ini bisa dipastikan bahwa setiap kantor, kendaraan, rumah, pabrik terdapat barang-barang dari plastik yang dibuat dengan cara injection molding, misalnya pesawat telepon, printer, keyboard, mouse, rumah lampu mobil ,dashboard, reflektor, roda gigi, helm, televisi, sisir, roda furnitur, telepon seluler, dan masih banyak lagi yang lain.
Gambar 3.1 Machine Injection Molding
( Sumber : https://www.google.co.id/search?q=foto+mesin+injeksi+molding )
1.1.1 Proses Injeksi Molding
Mesin Injection Molding tercatat telah dipatenkan pertama kali pada tahun 1872 di Amerika Serikat untuk memproses celluloid. Berikutnya pada tahun 1920-an di Jerman mulai dikembangkan mesin injection molding namun masih dioperasikan secara manual di mana pencekaman mold masih menggunakan tuas. Tahun 1930-an ketika berbagai macam resin tersedia dikembangkan mesin injection molding yang dioperasikan secara
Hidraulik. Pada era ini kebanyakan mesin injection moldingnya masih bertipe single
single-stage reciprocating screw yang pertama. Mulai tahun 1950-an relay dan timer mulai digunakan untuk pengontrolan proses injeksi nya.
Secara singkat proses injection molding merupakan awal pembentukan dari material thermoplastic berbentuk butiran, yang dimasukan kedalam suatu hopper atau torong dan kemudian tersisih masuk kedalam silinder barrel injeksi yang didorong oleh mekanisme screw melalui nozzle. Tonggel dari mesin mendorong molding pada bagian Core yang terdapat Sprue Bushing yang masuk kedalam lubang Busshing pada bagian Cavity (Mold sisi yang satunya), disini terjadinya proses pencetakan matrial plastic yang sudah mencair. Setelah bagian Core dan Cavity tertutup terdapat proses pendinginan atau di sebut Cooling disaat bersamaan matrial plastic di cetak. Dengan parameter sycle time coling yang sesuai dengan beberapa factor yang sudah di tentukan. Mold juga akan terbuka kembali sesuai dengan parameter setting tertentu dan produk akan keluarkan dengan mekanisme ejector.
Material plastik yang dipindahkan dari silinder pemanas temperature suhunya berkisar antara 175 ºC hingga 290 ºC.Semakin panas suhunya, plastik akan semakin cair. Sehingga semakin mudah diinjeksikan masuk kedalam mold. Setiap material memiliki karakteristik dengan suhu molding yang berbeda. Semakin lunak formulasinya, yang berarti kandungan plastis tinggi, membutuhkan temperature rendah, sebaliknya yang memeiliki formulasi lebih keras butuh temperatur tinggi. Bentuk-bentuk partikel yang sulit, besar dan jumlah cavity yang banyak serta runner yang panjang menyebabkan tuntutan temperatur yang tinggi atau naik.
Untuk mempercepat proses pengerasan atau pembekuan material yang telah di injeksikan kedalam cavity mold maka mold selalu didinginkan sehingga produk dapat cepat dikeluarkan dari mold tanpa rusak atau cacat, dengan demikian pendinginan mold yang baik dapat memperpendek Cycle time-nya. Hal ini dilakukan dengan cara mengalirkan cooling yang mengelilingi cavity dan core dalam mold plate dengan suhu cooling antara 18 ºC hingga 70 ºC. untuk pekerjaan-pekerjaan khusus kadang-kadang juga diperlukan perlakuan panas pada mold plate (menjaganya pada suhu tertentu) sampai dengan 170 ºC.
Gambar 3.1.1 Proses Injection Molding ( Sumber : http://mauliatepurba.hexat.com/karyaku )
Selama ini para teknisi melakukan setting parameter proses mesin melalui cara
trial and error, untuk mendapatkan produk yang sesuai standar. Hal ini menyebabkan
waktu proses (cycle time) kurang optimal. Dengan berkurangnya waktu proses (cyle time) maka terjadi peningkatan jumlah produksi dengan biaya produksi yang lebih efesien.
1.1.2 Komponen Machine Injeksi Molding
Gambar 3.1.2 Komponen Mesin Injeksi Molding
( Sumber : http://injeksiplastik.blogspot.co.id/2010/03/injection-unit-of-injection-molding.html )
Bagian-bagian dari Unit Injeksi berdasarkan skema tersebut adalah. 1. Hydrolic Motor ( Motor Hidrolik ), untuk memutar Screw.
2. Injection Cylinder ( Silinder Injeksi ), untuk menggerakkan Screw maju dan mundur.
3. Hopper, sebagai wadah Material Plastik sebelum masuk ke Barrel. Beberapa aplikasi menempatkan Hopper Dryer di atas Unit Injection.
4. Screw, berfungsi sebagai Feeder untuk menyuplai material dari arah belakang atau dari Hopper, dan juga berfungsi sebagai pengaduk material plastik dalam keadaan cair sehingga pencampuran warna lebih merata. Untuk Screw standard bawaan mesin kurang begitu maksimal di dalam proses pencampuran warna, sehingga kita perlu Screw dengan pesanan khusus, atau juga bisa ditambah alat mixing yang dipasang dibagian Hopper. Lebih lanjut mengenai Screw akan dibahas terpisah. 5. Barrel ( tungku ), yang berfungsi memanaskan material plastik hingga mencair
6. Torpedo dan Check Ring atau Check Valve, yang berfungsi membuka aliran material pada saat Charging dan menutup aliran material plastik pada saat injeksi berlangsung
7. Heater Band, pemanas elektrik dengan bentuk sabuk atau Clamping. 8. Cylinder Head ( Kepala Silinder ), penghubung antara Nozle dan Barrel 9. Nozle, berfungsi untuk mensuplai cairan plastic menuju cetakan ( Mold )
10. Carriage ( Pembawa ), sebagai dudukan unit injeksi dan juga ia sendiri duduk pada rel slider
11. Injection Unit Cylinder ( Silinder Unit Injeksi ), berfungsi menekan Nozle kepada Sprue Bush dari cetakan terpasang.
12. Pressure Switch 2 ( Saklar bertekanan bagian 2 ), aktif pada tekanan minimal 100 kg/cm² sebagai konfirmasi untuk melakukan proses injeksi dan juga untuk memastikan material plastik tidak akan bocor pada saat proses injeksi berlangsung .
1.2 System Molding ( cetakan )
Gambar 3.2 Clam Unit ( Di dalam lingkaran ) ( Sumber : http://mauliatepurba.hexat.com/karyaku )
Clamping Unit merupakan tempat untuk menyatukan molding. Clamping system sangat kompleks, dan di dalamnya terdapat mesin molding (cetakan). Berfungsi untuk memegang dan mengatur gerakan dari mold unit, serta gerakan ejector saat melepas benda dari molding unit, pada clamping unit-lah kita bisa mengatur berapa panjang gerakan molding saat di buka dan berapa panjang ejector harus bergerak.
Ada 3 macam clamping unit yang dipakai pada umumnya,yaitu:
1. Mechanism Toggle Clamp, yaitu mekanisme gerakan mesin membuka dan
menutup mold dengan menggunakan mekanisme gerakan toggle seperti engsel pada lengan manusia, contohnya ; Mesin Niigata, Hyundai, dll.
2. Mechanism Hydraulik clamp, Mekanisme gerakan mesin dengan
menggunakan mekanisme electric motor dan pompa hydraulic sebagai mekanisme penggerak utamanya, contohnya ; Mesin Aarbug, Mitsubishi, dll. 3. Mechanism Servo Motor, Mekanisme gerakan utama mesin dengan
menggunakan system electric/servo motor yang memiliki variabel speed yang diatur dengan program logic, pada mekanisme ini terjadi perubahan dari gaya radial akibat putaran motor menjadi gaya aksial.
Mold (cetakan) adalah rongga tempat material leleh (plastik atau logam) memperoleh bentuk. Mold terdiri dari dua bagian yaitu pelat bergerak (moveable plate) dan pelat diam (statioary plate). Sesuai dengan namanya pelat bergerak dipasang pada moveable platen di mesin injection molding dan pelat diam dipasang di stationary platen. Di dalam mold terdapat jalur saluran pendingin. Mold memiliki konstruksi yang rumit di mana pembuatannya membutuhkan mesin-mesin dengan ketelitian tinggi seperti CNC dan EDM.
Sebagian besar mold dibuat dari baja dan sebagian kecil terbuat dari aluminium (untuk produksi styrofoam). Untuk mold yang membutuhkan transfer panas yang tinggi memakai bahan paduan tembaga-berilium
1.2.1 Berdasarkan konstruksi
Berdasarkan kontruksi, molding terdiri dari beberapa jenis kontruksi, yaitu : 1. Mold dua pelat. Terdiri dari pelat inti dan pelat rongga.
PL (Parting Line) mold hanya terdapat 1 PL saja, mold terbagi atas 2 bagian yaitu Cavity Plate dan Core Plate atau disebut juga Mold Stationary dan
Mold Move atau di sebut juga Plate A dan Plate B.
Gambar 3.2.1 (1) Mold dua plat
( Sumber : http://tentangmold.blogspot.co.id/2016/04/kontruksi-mold.html ) 2. Mold tiga pelat. Terdiri dari pelat inti, pelat rongga dan pelat runner. Mold tiga
pelat memungkinkan pemotongan runner dari produk secara otomatis.
PL (Parting Line) mold terdapat 2 PL, 1 sisi parting line pada runner plate dan 1 sisi pada Cavity Plate dan Core Plate atau disebut juga Mold Stationary dan Mold Move atau di sebut juga Plat A dan Plate B. Sering juga di sebut Pin Point Gate.
Gambar 3.2.1 (2) Mold Tiga Plat
( Sumber : http://tentangmold.blogspot.co.id/2016/04/kontruksi-mold.html )
3.3
Mesin CNC
Mesin perkakas CNC adalah mesin perkakas yang dalam pengoperasian adalah proses penyayatan benda kerja oleh pahat dibantu dengan kontrol numerik komputer atau
Computer Numerical Control / CNC (komputer kontrol numerik) yang merupakan
sistem otomatisasi Mesin perkakas, dioperasikan oleh perintah yang diprogram secara abstark dan disimpan dimedia penyimpanan, hal ini berlawanan dengan kebiasaan sebelumnya dimana mesin perkakas biasanya dikontrol dengan putaran tangan atau otomatisasi sederhana menggunakan cam. Kata NC sendiri adalah singkatan dalam Bahasa inggris dari kata Numerical Control yang artinya Kontrol Numerik.
Mesin NC pertama diciptakan pertama kali pada tahun 40-an dan 50-an, dengan memodifikasi Mesin perkakas biasa. Dalam hal ini Mesin perkakas biasa ditambahkan dengan motor yang akan menggerakan pengontrol mengikuti titik-titik yang dimasukan kedalam sistem oleh perekam kertas. Mesin perpaduan antara servo motor dan mekanis ini segera digantikan dengan sistem analog dan kemudian komputer digital, menciptakan Mesin perkakas modern yang disebut Mesin CNC (computer numerical control) yang dikemudian hari telah merevolusi proses desain. Saat ini mesin CNC mempunyai hubungan yang sangat erat dengan program CAD.
Gambar 3.3 Mesin CNC Milling HAAS VF3
(Sumber : https://www.google.co.id/search?q=mesin+haas+vf3 )
Mesin-mesin CNC dibangun untuk menjawab tantangan di dunia manufaktur modern. Dengan mesin CNC, ketelitian suatu produk dapat dijamin hingga 1/100 mm lebih, pengerjaan produk masal dengan hasil yang sama persis dan waktu permesinan yang cepat.
3.3.1 Milling Proses
Milling proses adalah sebuah proses permesinan dimana alat potong atau cutting tool berputar pada spindle nya dan benda kerja bergerak kearah memanjang dan melintang sejauh pemotongan yang di inginkan.Untuk menggerakkan pahat pada mesin perkakas CNC disepakati menggunakan sistem koordinat. Sistem koordinat pada mesin CNC milling adalah sistem koordinat dengan tiga sumbu/axis yaitu sumbu X , Y dan sumbu Z. Sumbu X didefinisikan sebagi sumbu yang bergerak horizontal, Sumbu Y didefinisikan sebagai sumbu yang bergerak melintang, dan sumbu Z didefinisikan sebagai sumbu yang bergerak vertikal.
Gambar 3.3.1 Milling Proses
( Sumber : http://belajar-tanpa-henti.blogspot.co.id/2015/08/cara-mengoperasikan-mesin-cnc-milling_24.html )
3.4 Code Programing CNC
Dalam programing mesin CNC ( Computer Numerically Controlled ) kita mengenal G-code, M-G-code, dan T-code. Berikut ini sedikit ulasan tentang G-code dan M-code pada mesin cnc.
1. Kode G : Menyatakan gerakan 2. Kode M : Menyatakan fungsi mesin
3.4.1 G - Code
Jenis-jenis G-code di kelompokan menjadi 2 kelompok. 1. Jenis basic atau dasar, meliputi :
G00: gerakan cepat tanpa pemakanan benda kerja -->bergerak lurus
G01: gerakan memotong/pemakanan benda kerja -->bergerak lurus
G02: gerakan memotong melingkar searah jarum jam.
G03: gerakan memotong melingkar berlawanan arah jarum jam. 2. Jenis lanjut atau siklus, meliputi :
Gabungan langkah G00 dan G01 yang disedehanakan
G90 : Sistem kordinat absolut
Daftar table G code pada mesin CNC :
NO Kode Penjelasan
1 G00 Pengeposisian bebas
2 G01 Interpolasi Lurus (gerak pemakanan)
3 G02 Interpolasi melingkar searah jarum jam (CW)
4 G03 Interpolasi melingkar berlawanan arah jarum jam (CCW) 5 G04 Program berhenti pada waktu tertentu
6 G10 Data program dapat di-input
7 G15 Pembatalan perintah koordinat polar
8 G16 Perintah koordinat polar
9 G17 Interpolasi helical
10 G20 Konversi satuan inchi (british)
11 G21 Konversi satuan mm (metric)
12 G28 Pengembalian posisi referensi
13 G31 perintah skip (melangkahi)
14 G33 Pembuatan ulir (Threading cutting)
15 G40 Cancel kompensasi cutter
16 G43, G44 Kompensasi panjang tool positif(G43), Negatif (G44)
17 G45 Menaikkan offset tool
18 G46 Menurunkan offset tool
19 G47 Menaikkan ganda offset tool
20 G48 Menurunkan ganda offset tool
21 G49 Pembatalan kompensasi panjang tool
22 G52 Penyatuan system koordinat local
23 G54, G55,
G56, G57 Sistem koordinat workpiece
24 G60 Pengeposisian arah tunggal
26 G64 Pengerjaan pemotongan
27 G74 Menghitung putaran Tapping
28 G76 Pengerjaan proses canned cycle
29 G80 Pembatalan pengerjaan siklus
30 G81 Pengoperasian eksernal atau putaran drilling
31 G82 Keliling counter boring
32 G83 Peck drilling cycle
33 G84 Pengerjaan keliling Tapping
34 G85 Pengerjaan keliling boring
35 G90 Perintah system koordinat absolute 36 G91 Perintah system koordinat incremental
37 G94 Penentuan asutan pemakanan dalam (inchi/menit) 38 G95 Penentuan asutan pemakanan dalam (inchi/putaran)
39 G96 Kecepatan potong permukaan konstan
40 G98 Kembali ke titik initial di sebuah siklus 41 G99 Kembali ke titik R di sebuah siklus
Table 3.4.1 G code Mesin CNC
3.4.2 M - Code
Seperti halnya G-code, M-code juga memiliki 2 kelompok, dasar dan lanjutan: M-code Dasar meliputi:
1. M02 – menghidupkan poros mesin (spindel on) berputar searah jarum jam (CW). 2. M03 – menghidupkan poros mesin (spindel on) berputar berlawanan arah jarum
jam (CCW).
3. M05 – mematikan poros mesin (spindel off) 4. M30 – langkah terakhir (program end)
M-code Lanjutan meliputi:
1. M08 : Menghidupkan pendingin/coolant. 2. M09 : Mematikan pendingin/coolant. 3. Dan lain-lain.
Daftar Tabel M code pada mesin CNC :
NO Kode Penjelasan
1
M00 Berhenti antar program, spindle berhenti : 3 sumbu x,y,z berhenti, distart kembali setelah kembali setelah menekan “cycle start”
2 M01 Usulan program stop
3 M02 Akhir program, program berhenti, lampu alarm hidup 4 M03 Putaran spindle searah jarum jam
5 M04 Putaran spindle berlawanan arah jarum jam
6 M05 Spindle berhenti berputar tetapi kode lainnya masih jalan 7 M06 Pergantian tool otomtis dari spindle dengan tool di magazine 8 M07 Coolant (pendingin) mengeluarkan angin otomatis untuk
membersihkan bram
9 M08 Coolant ON
10 M09 Coolant OFF
11 M10 Rem ke-4 sumbu ON untuk menghentikan jalan
12 M11 Rem ke-4 sumbu OFF untuk menjalankan
13 M19 Spindle berhenti pada yang diorientasikan secara tepat 14 M23 Koveyor bram diperintahkan bergerak berlawanan jarum jam 15 M24 Konveyor bram diperintahkan bergerak searah jarum jam 16 M29 Khusus system fanuc, spindle yg sedang menjepit tool tidak
bisa diganti langsung tetapi harus gunakan perintah S 17 M30 Akhir program, program berhenti
18 M48 Pembatalan (cancel) hidupnya OVERRIDE
19 M50 Coolant untuk pengeboran dalam perintah
20 M52 Kode bayangan sumbu X keluar
21 M53 Kode bayangan sumbu Y keluar
22 M54 Kode bayangan sumbu X,Y dan keempat arah gerakan ditutup
23 M80 Diperintahkan tool buka klem
24 M81 Diperintahkan tool menjepit klem
26 M91 Memerintahkan posisi ATC kebelakang (kembali) untuk menjepit tool 27 M98 Untuk memanggil program pembantu (sub-program) 28 M99 Untuk keluar dari program pembantu dan kembali ke program utama
Tabel 3.4.2 M Code Mesin CNC
3.5 Program Aplikasi CAD/CAM di Software MasterCAM
Aplikasi CAD/CAM digunakan untuk mendesain suatu bagian mesin dan membuat program CNC untuk proses pemesinannnya. Terdapat banyak softwareCAD/CAM yang beredardi pasaran,antara lain: Emcodraft CAD/CAM, MasterCam, BobCam, DelCam, dan SolidCam. Software Mastercam adalah software yang dikembangkan oleh CNC Software, Inc dari Amerika Serikat.
Mastercam adalah jenis software yang digunakan oleh para profesional di industri manufaktur. Mastercam adalah software program komputer bantuan manufaktur (CAM) yang digunakan pada bidang manufaktur atau teknologi mesin profesional, seperti teknisi dan programmer CNC. Mastercam memungkinkan perencanaan perkakas dan pembuatan kode NC pada suatu part/benda kerja. Part ini dapat digambar dengan menggunakan Mastercam atau diimpor dari paket software CAD lain.
Gambar 3.5 Program 2D dan 3D di Software MasterCAM
( Sumber : http://sharemesin.blogspot.co.id/2015/03/pemrograman-menggunakan-software.html )
3.5.1 Program Di Software MasterCAM X8
Program yang sudah dibuat di software MasterCAM merupakan hasil dari Disain yang menterjemahkan proses bentuk permesinan pada MasterCAM menjadi bahasa mesin tertentu.
Gambar 3.5.1 Contoh program yang ada di Software MasterCAM ( Sumber : PT. Hokiku Utama Sakti )
