REKONTRUKSI PEMBANGUNAN SEDERHANA 3D PRINTER BERBASIS ARDUINO ATMEGA 2560 MENGGUNAKAN TEKNOLOGI
FDM (FUSED DEPOSITIONAL MODELLING)
TUGAS AKHIR
Tugas Akhir Ini Disusun Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Mencapai Derajat Stara-1 Pada Prodi Teknik Elektro Dakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Yogyakarta
Disusun Oleh
Muckhlash Agung Trianto 20170120160
PEROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA
YOGYAKARTA 2022
iv
v MOTTO
“Angin tidak berhembus untuk menggoyangkan pepohonan, melainkan menguji kekuatan akarnya.”
– Ali bin Abi Thalib
“Orang yang hebat adalah orang yang memiliki kemampuan menyembunyikan kesusahan, sehingga orang lain mengira bahwa ia selalu senang.”
– Imam Syafi’i
“Barang siapa keluar untuk mencari sebuah ilmu, maka ia akan berada di jalan Allah hingga ia kembali.”
– HR Tirmidzi
“Pengetahuan yang baik adalah yang memberikan manfaat, bukan hanya diingat.”
– Imam Syafi’i
vi
KATA PENGANTAR Assalamualaikum Warahmatullahi Wabarakatuh
Alhamdulillah puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan Rahmat dan Hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul
“Rekontruksi Pembangunan Sederhana 3D Printer Berbasis Arduino Atmega 2560 Menggunakan Teknologi Fdm (Fused Depositional Modelling)”. Tugas Akhir tersebut bertujuan guna memenuhi salah satu persyaratan menyelesaikan studi di Program Studi Teknik Eleketro Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
Selama proses penyusunan Tugas Akhir ini penulis mendapatkan beberapa pelajaran yang didapatkan. Proses penyusunan Tugas Akhir ini merupakan proses pembelajaran yang sangat berharga bagi penulis, banyak pembelajaran yang didapat penulis baik itu secara langsung oleh pihak terkait atau pun tidak langsung selama penyusunan Tugas Akhir berlangsung. Tanpa adanya bantuan dari berbagai pihak, penulis tidak akan mendapatkan pembelajaran dari penyusunan Tugas Akhir ini. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Dr. Ir. Gunawan Budiyanto, M.P., selaku Rektor Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
2. Bapak Ir. Aris Widyo Nugroho, S.T., M.T., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
3. Bapak Karisma Trinanda Putra, S.ST., M.T., Ph.D selaku Ketua Jurusan Program Studi Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
4. Bapak Kunnu Purwanto, S.T., M. Eng., dan Ibu Anna Nur Nazilah Chamim, ST., M.Eng. selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah banyak membantu dalam penyusunan Tugas Akhir ini dengan meluangkan waktu, tenaga, dan pikirannya.
5. Orangtuaku Daryanto dan sriwahyuni Serta kakakku tersayang yang selalu mendo’akan dan memberikan dukungan serta kasih sayang yang tulus kepada penulis.
vii
6. Teman – teman seperjuangan mahasiswa Teknik Elektro UMY yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah memberikan saran, bantuan, dan semangat kepada penulis dalam penyusunan Tugas Akhir ini.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Tugas Akhir ini masih banyak kesalahan baik dalam gaya bahasa ataupun teknik penulisan. Oleh karena itu, penulis berharap agar pembaca berkenan memberikan umpan balik berupa kritik dan saran. Semoga Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat serta wawasan ilmu bagi berbagai pihak. Aamiin.
Wassalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh
Yogyakarta, 21 Desember 2022
Penulis
Muckhlash Agung Trianto
viii DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN I ... ii
LEMBAR PENGESAHAN II ... iii
MOTTO ... v
KATA PENGANTAR ... vi
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR GAMBAR ... xi
DAFTAR TABEL ... xiii
LAMPIRAN ... xiv
ABSTRAK ... xvi
BAB I PENDAHULUAN ... 17
1.1 Latar Belakang ... 17
1.2 Rumusan Masalah ... 19
1.3 Tujuan Penelitian ... 19
1.4 Manfaat Penelitian ... 19
1.5 Batasan Masalah ... 20
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI ... 22
2.1 Tinjauan Pustaka ... 22
2.2 Dasar Teori ... 26
2.2.1 Pengertian 3D printer ... 26
2.3 Bagian Kelistrikan ... 28
2.3.1 Power Supply ... 28
2.3.2 Arduino ATmega 2660 ... 29
2.3.3 RAMPS 1.4 ... 31
2.3.5 Driver Motor A4988 ... 32
2.3.6 Limit Swicth ... 34
2.3.7 Sensor Suhu ... 34
2.3.8 Heatbed ... 36
2.3.9 Cartridge Heater ... 36
2.3.10 LCD 128x64 ... 37
2.4 Komponen mekanik ... 37
ix
2.4.1 Alumunium Slot T dan Slot V ... 37
2.4.2 Lead Screw ... 39
2.4.3 Mesin Extruder ... 39
2.5 Perangkat Lunak Yang Digunakan ... 39
2.5.1 Arduino IDE ... 39
2.5.2 Marlin Firmware ... 40
2.5.3 Slicing Software ... 41
BAB III METODE PENELITIAN... 42
3.1 Diagram Alir Penelitian ... 42
3.1.1 Studi Literatur ... 43
3.1.2 Perencanaan Sistem ... 43
3.1.3 Pembuatan Alat ... 43
3.1.4 Pengujian Sistem ... 43
3.1.5 Hasil Pengujian ... 43
3.1.6 Analisis Hasil ... 44
3.1.7 Kesimpulan dan Saran... 44
3.2 Alat dan Bahan ... 44
3.2.1 Alat ... 44
3.2.2 Bahan... 45
3.3 Objek Penelitian ... 46
3.3.1 3D printer Mengguanakan Bahan PLA ... 46
3.3.2 Alat Pengujian ... 46
3.4 Prosedur Penelitian ... 47
3.5 Tahap Perancangan ... 48
3.5.1 Perancangan Perangkat Keras (hardware) ... 48
3.5.2. Perancangan Software Program ... 58
3.6 Perlakuan Pengujian ... 68
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 71
4.1. Implementasi Sistem ... 71
4.1.1. Implementasi Hardware ... 71
4.1.2. Implementasi Software... 72
4.2. Pengujian Tegangan ... 73
x
4.2.1. Pengujian tegangan input Arduino Atmega 2560 ... 73
4.2.2. Pengujian Tegangan Input Ramp 1.4 ... 74
4.3. Pengujian Sensor NTC 100k ... 75
4.4. Pengujian Sistem Kontrol ... 77
4.4.1. Pengujian Pada Suhu Extruder... 77
4.4.2. Pengujian pada suhu Heatbed ... 79
4.5. Pengujian Alat ... 82
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 83
5.1 Kesimpulan ... 83
5.2. Saran ... 83
DAFTAR PUSTAKA ... 85
LAMPIRAN ... 87
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1. Power supply ... 29
Gambar 2. 2. Arduino ATmega 2560. ... 30
Gambar 2. 3. RAMPS 1.4 ... 31
Gambar 2. 4 Motor Stepper ... 32
Gambar 2. 5 Driver Motor ... 33
Gambar 2. 6 Driver motor A4988 ... 33
Gambar 2. 7 Limit Switch ... 34
Gambar 2. 8. Thermistor ... 35
Gambar 2. 9. Heated Bed ... 36
Gambar 2. 10. Cartridge Heater ... 37
Gambar 2. 11. LCD 128x64 ... 37
Gambar 2. 12. Alumunium slot T ... 38
Gambar 2. 13. Lead Screw ... 39
Gambar 2. 14. Arduino IDE. ... 40
Gambar 2. 15. Marlin Firmware ... 40
Gambar 2. 16. Aplikasi Ultimaker Cura ... 41
Gambar 3.1.Flowchart Diagram Alir Penelitian ... 42
Gambar 3.2.Thermogun ... 46
Gambar 3.3. Blok Diagram ... 49
Gambar 3.4. Rangkaian sensor NTC 100K ... 49
Gambar 3.5. Rangkaian Pemanas... 50
Gambar 3.6. Rangkaian Endstop ... 51
Gambar 3. 7. Rangkaian motor stepper ... 52
Gambar 3. 8. pemasangan Arduino mega 2560 dan Ramps 1.4 ... 53
Gambar 3. 9. Rangkaian pada Driver motor A4988 ... 54
Gambar 3. 10. Rancangan LCD ... 55
Gambar 3. 11. Desain Kelistrikan ... 56
Gambar 3. 12. Desain Kerangka 3D Printer ... 57
Gambar 3. 13. https://marlinfw.org/meta/download ... 58
Gambar 3.14. Program Arduino IDE ... 59
Gambar 3. 15. Ultimaker Cura ... 63
Gambar 3. 16. Cura Keadaan Awal ... 63
Gambar 3. 17. Data Tersimpan ... 64
Gambar 3. 18. Desain Cetak ... 64
Gambar 3. 19. Pengubahan stl. ke Gcode ... 65
Gambar 3. 20. Flowchart 3D Printer ... 66
Gambar 3. 21. Pengujian Catu Daya ... 68
Gambar 3. 22. Pengujian Tegangan Input Arduino Mega 2560 ... 69
Gambar 3. 23. Pengujian Sensor NTC 100K ... 69
Gambar 3. 24. Pengujian Sistem Kontrol... 70
Gambar 3. 25. Pengujian Hasil Cetak ... 70
Gambar 4.1. Hasil Perancangan Kelistrikan ... 71
Gambar 4.2. Hasil Perancangan 3D Printer ... 72
Gambar 4.3. Tampilan Hasil Awal LCD ... 72
Gambar 4. 5. Tampilan Hasil LCD ... 73
xii
Gambar 4. 7. Pengujian Tegangan kerja dan Tegangan Terukur ... 74
Gambar 4. 8. Grafik Pengujian Tegangan Input ... 75
Gambar 4. 9. Pengujian suhu kontrol pada extruder ... 78
Gambar 4. 10. Pengujian kontrol suhu pada heatbed ... 81
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Daftar rangkuman penelitian terkait ... 24
Tabel 2. 2 Spesifikasi Arduino ATmega 2560. ... 30
Tabel 3.1. Daftar Alat... 44
Tabel 3.2. Daftar Bahan ... 45
Tabel 3.3. Spesifikasi thermometer ... 47
Tabel 3.4. Rangkaian Pemanas ... 50
Tabel 3.5. PIN Rangkaian Endstop ... 51
Tabel 3.6. Pin Menghubungkan Motor Stepper dengan Ramps 1.4 ... 52
Tabel 3. 7. Peletakan Komponen yang dihubungkan ke RAMPS 1.4 ... 57
Tabel 3. 8 Spesifikasi Alat ... 67
Tabel 4. 1. Pengujian Tegangan Arduino ATmega 2560... 73
Tabel 4. 2. Tegangan Input Power supply... 75
Tabel 4. 3. pengujian sensor NTC 100k ... 76
Tabel 4. 4. Pengujian Sensor NTC 100k pada Ecxtruder ... 77
Tabel 4. 5. Pengujian Sensor NTC 100k pada Bed ... 79
Tabel 4. 6 Pengujian Alat ... 82
xiv LAMPIRAN
Lampiran 1. Dudukan Motor Stepper ... 87
Lampiran 2. Dudukan Motor Bentuk 3D ... 87
Lampiran 3.Dudukan besi As untuk pergerakan Axis Z ... 88
Lampiran 4. Desain 3D Dudukan AS ... 88
Lampiran 5. Peletakan Belt dan Bearing untuk Axis X, Y ... 89
Lampiran 6. Bentuk 3D Peletakan Belt dan Bearing untuk Axis X, Y ... 89
Lampiran 7. Dudukan heatbed ... 90
Lampiran 8. Bentuk 3D Dudukan Heat Bed ... 90
Lampiran 9. Dudukan Axis x,y Bagian Depan ... 91
Lampiran 10. bentuk 3d Dudukan axis depan ... 91
Lampiran 11. Spesifikasi motor Stepper yang digunakan ... 92
Lampiran 12. Pengujian tegangan input Aduino ... 93
Lampiran 13. Pengujian Tegangan Input Arduino ATmega 2560 ... 93
Lampiran 14. Hasil Pembacan Sensor NTC 100K ... 94
Lampiran 15. pengujian Menggunakan Thermogun ... 94
Lampiran 16. Axis Y ... 94
Lampiran 17. axis X ... 94
Lampiran 18 Tinggi Axis Z... 95
Lampiran 19. Axis XY ... 95
Lampiran 20. Axis X,Y ... 95
Lampiran 21. Axis Z ... 95
Lampiran 22. Simpan desain dalam format Stl. ... 96
Lampiran 23. Simpan desain ... 96
Lampiran 24. Sentting Desain yang Ingin di Cetak ... 97
Lampiran 25. Simpan dalam Format Gcode ... 97
Lampiran 27. Setting Temperatur ... 98
Lampiran 26. Klik print from SD card ... 98
Lampiran 28. Pilih Desain yang akan di cetak ... 99
