BAB 2 TA.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Teknologi Additive Teknologi Additive Manufacturing  2.1.1. Definisi

Teknologi Additive manufacturing adalah suatu teknologi pembuatan suatu   produ produk k dari dari model model CAD 3 dimens dimensi, i, produk produk dibuat dibuat lapis lapis demi demi lapis lapis sehing sehingga ga terbentuk produk 3 dimensi utuh yang sesuai dengan keinginan. Dimana input dari

 Additive Manufacturing terdiri atas dua bentuk, antara lain: [10] 1. Pemodelan komputer  Input berupa model yang dibuat dengan  software CAD 2.

Pemodelan fisik  

Alat Alat digu diguna naka kan n sepe seperti rti CMM CMM (Coordinat Coordinatee Measurin Measuring g Machine Machine),  Laser 

 Digitizer  (CT  Scan) dapat digunakan untuk pengambilan data secara fisik  kemudian mengkontruksinya kembali dalam bentuk pemodelan komputer. Dalam pembuatan produk dengan proses  Additive Manufacturing  Manufacturing  terdapat tahap-tahap dalam pembuatan produk tersebut yang dideskripsikan pada Gambar  2.1 di bawah ini:

Tinjauan Pustaka 171 055)

Aditya Zuhara (05

Gambar 2.1 Proses Additive Manufacturing  Adapun Adapun tahap-tahap tahap-tahap dari proses proses   Additive Additive Manufacturing  Manufacturing  secara umum adalah: 1. Pemo Pemode dela lan n 3 dime dimens nsii Merupakan Merupakan suatu proses proses pembuatan pembuatan model 3 dimensi dimensi pada komputer dengan menggunakan CAD. Model yang biasa digunakan adalah closed volum model  (  solid modeling  dan   surface modeling ) dimana dalam pemodelan ini harus dipastikan setiap garis harus bertemu. 2. Konv Konvers ersii dan tra trans nsmi misi si data data Merupakan suatu proses dimana data dari komputer yang berisikan file CAD 3 dimensi, dikonversikan menjadi format yang menjadi interface antara CAD dengan mesin Additive Manufacturing . 3. Peng Pengece ecekk kkan an dan dan pers persiap iapan an Pada Pada taha tahap p peng pengece ecekk kkan an,, mode modell CAD CAD yang yang telah telah dibu dibuat at,, diko dikore reks ksi, i, dan dan format interface diverifikasi untuk melihat kesalahan yang terjadi, sedangkan   pada pada tahap tahap persia persiapan pan,, mesin mesin   Additive Manufacturing  menganalisiss format Manufacturing  menganalisi

interface untuk menentukan model yang akan dibuat. 4. Pembuatan Pada Pada tahap tahap ini dilaku dilakukan kan proses proses pembua pembuatan tan,, dimana dimana proses proses ini dilaku dilakukan kan secara otomatis. Lama dari proses pembuatan ini tergantung pada besar dari ukuran produk yang akan dibuat. 5. Pasc Pascaa pemb pembua uata tan n Pada tahap ini dilakukan pembuangan material sisa dari proses pembuatan, seperti seperti memind memindahk ahkan an produk produk yang yang telah telah selesa selesaii dibuat dibuat dari dari  platform dan memisahkan objek yang diinginkan dengan material sisa. 2.1.2. Manfaat

Dalam pengembangan produk, tekanan waktu telah menjadi suatu faktor  yang utama dalam menentukan arah pengembangan dan keberhasilan metodologi

Selective Laser Sintering

5

Tinjauan Pustaka 171 055)

Aditya Zuhara (05

dan teknologi baru untuk meningkatkan performa produk tersebut. Oleh karena itu, pemanfaatan pemanfaatan teknologi teknologi   Additive Manufacturing  Manufacturing  mengakibatkan munculnya  beberapa istilah dalam dunia industri manufaktur yaitu: 1.

istilah ini mengga menggamba mbarka rkan n bahwa bahwa suatu suatu   Rapid prototyping  prototyping , istilah

 prototype dihadapkan pada tantangan untuk menghindari biaya peralatan dan produksi yang tinggi, mengurangi cycle time , meningkatkan efisiensi faktor faktor produk produksi si dan memaks memaksima imalka lkan n return return of inves investme tment  nt  (ROI) [6]. Contohnya adalah pada The Boieng Company, Air Ve hicle Design Division, USA, USA, mempun mempunyai yai misi misi untuk untuk mempro memproduk duksi si peranc perancang angan an integr integrasi asi dan konfiguras konfigurasii kendaraan kendaraan udara. udara.

Boeing Boeing menggun menggunakan akan rapid prototyping  prototyping 

untuk untuk meninj meninjau au model model visual visual dan teknik teknikal al dari dari  prototype yang dibuat, dibuat, mempro memprodu duksi ksi suku suku cadang cadang,, dan mempro memproduk duksi si pemode pemodelan lan untuk untuk skala skala  pengujian laboratorium. Boeing juga telah menggunakan rapid prototyping  prototyping  seca secara ra lang langsu sung ng untu untuk  k   prototype

pesa pesawa watt

terb terban ang, g, kend kendar araa aan n

dan dan

maket,seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Prototype yang diproduksi perusahaan Boeing dengan sistem rapid 

 prototyping  2.   Rapid istilah h ini mengg menggamb ambark arkan an bahwa bahwa suatu suatu tool  (perkakas) Rapid tooling  tooling , istila dibuat untuk membuka kesempatan meningkatkan iterasi perancangan tanpa   penam penambah bahan an waktu waktu dan biaya biaya perenc perencana anaan an [8]. [8]. Sebaga Sebagaii contoh contoh adalah adalah Rover Group Ltd, di Warwick, UK, ingin memproduksi perkakas untuk 

injection molding  kaca mobil yang terbuat dari nilon dengan ukuran 90 mm x 60 mm x 25 mm per produk (Gambar 2.3). Sisipan perkakas lubang

Selective Laser Sintering

6

Tinjauan Pustaka 171 055)

Aditya Zuhara (05

tungga tunggall diranc dirancang ang dengan dengan CAD dan kemudi kemudian an menggu menggunak nakann annya ya untuk  untuk  membuat sisipan perkakas berlubang menggunakan sistem rapid tooling . Produk kemudian dibungkus dengan resin epoxy, diisi dengan serbuk dan   biji Aluminium sebelum dilakukan proses pemesinan untuk menyesuaikan  perlengkapan bantalan injection molding  yang standar.

Gambar 2.3 Perkakas injection molding  yang diproduksi dengan sistem rapid 

tooling  3.   Rapid manufacturing, istilah h ini mengga menggamba mbarka rkan n bahwa bahwa suatu suatu produk  produk  manufacturing, istila dengan cepat menjangkau konsumen sebelum produk saingan datang [7]. Sebagai contoh adalah sebuah produk kesehatan berupa replika tengkorak  manusia, seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Replika tengkorak manusia (Aplikasi ( Aplikasi medis) yang diproduksi dengan sistem rapid manufacturing  2.1.3. Klasifikasi

Selective Laser Sintering

7

Tinjauan Pustaka 171 055)

Aditya Zuhara (05

Terdap Terdapat at beberap beberapaa cara cara untuk untuk mengk mengklas lasifik ifikasi asikan kan teknol teknologi ogi  Additive

Manufacturing, salah satu cara untuk mengklasikasifikan secara umum adalah dengan membedakannya dari material awal yang akan digunakan. Dengan cara tersebut, semua teknologi  Additive  Additive Manufacturing  Manufacturing  dapat diklasifikasikan sebagai  berikut: 1. Mater Materia iall awal awal beru berupa pa cair cairan an (liquid-based ). Teknologi  Additive Manufacturing  Manufacturing  ini melalui suatu proses yang disebut dengan curing , cairan dikonversikan menjadi larut padat. Contoh yang  paling dikenal dari kategori ini adalah Stereolitography (SLA). 2. Mater Materia iall awal awal berup berupaa padat padatan an ( solid-based   solid-based ). Dalam konteks ini, padatan tersebut dapat berbentuk kawat, gulungan, dan lapisan. Contoh yang paling dikenal dari kategori ini adalah  Laminated 

Object Manufacturing  (LOM). 3. Mater Materia iall awal awal beru berupa pa ser serbu buk k ( powder-based   powder-based ). Bagaimanapun, sistem ini dengan sengaja dibuat di luar kategori  solidyang dimaks dimaksudk udkan an untuk untuk membed membedaka akan n serbuk serbuk sepert sepertii butira butiran. n. based  yang Contoh Contoh yang yang paling paling dikena dikenall dari dari katego kategori ri ini adalah adalah Selecti Selective ve Laser  Laser 

Sintering  (SLS). 2.2. Selective 2.2. Selective Laser Sintering  2.2.1. Definisi Sintering

Ada beberap beberapaa defini definisi si dari dari sinteri sintering, ng, namun namun tidak tidak semua semua dari dari defini definisi si tersebut tersebut yang mencakup mencakup semua aspek teori teori dan praktik urutan proses proses sintering sintering yang dimulai dengan dengan pengisian pengisian serbuk, kemudian kemudian melakukan melakukan sintering sintering hingga hingga langkah penyelesaian. Defini Definisi si dari dari pekerja pekerjaan an sinteri sintering ng adalah adalah sebaga sebagaii beriku berikut: t: “  sinteri sintering ng is

thermal thermal treatmen treatmentt for bonding bonding particl particles es into into a coherent coherent,, predomin predominantl antlyy solid  solid   structure via mass transport events that often occur on the atomic scale”. Proses ikatan dapat terjadi dengan berbagai mekanisme yang terjadi pada skala atom.

Selective Laser Sintering

8

Tinjauan Pustaka 171 055)

Aditya Zuhara (05

Untuk Untuk kebany kebanyaka akan n logam logam dan kerami keramik, k, ikatan ikatan adalah adalah   solid-state solid-state diffusion. diffusion. Sebagai alternatif, pelelehan partikel terjadi selama fasa cair. [1] Sint Sinter erin ing g adala adalah: h: “a bond bondin ing g of part partic icle less in a mass mass of powd powder er by

molecular or atomic attraction in the solid state due to application of heat”. Ikat Ikatan an ini ini memp memperk erkua uatt kump kumpul ulan an  serbuk  dan kemung kemungkin kinan an menyeb menyebabk abkan an terjadinya densifikasi dan rekristalisasi oleh pengangkutan material. [3] Sintering juga didefinisikan sebagai “ a process by which particles, in

direct contact with each other, form a solid body when heated to a suitable temperature.” [4] Defini Definisi si lain lain yang yang telah telah lengka lengkap p dan diangg dianggap ap menjad menjadii defini definisi si paling paling sesuai diantara definisi lain adalah definisi yang dikemukakan oleh Thummler. Dia mendefinisikan sintering sebagai berikut: “a process of reducing the interior 

and exterior surface of a body or bodies of particles in contact by reinforcement  of contact bridges bridges and the reduction of the void void volume. During this process, process, at  least one of the main components should be in the solid state”. [2] 2.2.2. Proses Dasar Sintering

Sinter Sintering ing adalah adalah perlak perlakuan uan panas panas pada pada suatu suatu kumpul kumpulan an partik partikel el atau yang berben berbentuk tuk padat, padat, dipros diproses es dengan dengan cara ditabu ditaburr (mengg (mengguna unakan kan  serbuk  yang ), yang digunakan untuk  hopper ) atau dengan suatu poros (menggunakan roller ), mening meningkat katkan kan kekuat kekuatan an ikatan ikatan dan mengub mengubah ah geomet geometri ri partik partikel. el. Proses Proses ini sebagian besar diselesaikan pada keadaan padat dan dikontrol dengan panas laser  yang diaktifkan dan dijaga pada keadaan seimbang [3]. Sintering sebagai suatu  proses termal, mengikat partikel  serbuk pada temperatur tinggi, dapat terjadi pada temperatur di bawah titik leleh dari partikel, dimana 2/3 sampai 4/5 dari titik leleh atau temperatur  solidus . Tetapi pada kebanyakan peristiwa melibatkan fasa cair  [5]. 2.2.3. Mekanisme Perpindahan dan Penyatuan Material

Proses Proses sinteri sintering ng dapat dapat dikena dikenali li dengan dengan beberap beberapaa cara. cara. Parame Parameter ter yang yang dapat dijadikan tolak ukur adalah mikrostruktur seperti bentuk dan ukuran pori, ukur ukuran an buti butir; r; para parame mete terr muat muatan an sepe sepert rtii mass massaa jenis jenis,, kond konduk ukti tifi fitas tas list listri rik, k,

Selective Laser Sintering

9

Tinjauan Pustaka 171 055)

Aditya Zuhara (05

 permeabilitas magnet, dan kekuatan elektrisitas; sifat mekanik seperti kekerasan, keku kekuata atan, n, dan dan modu modulu luss elas elasti tisi sitas tas;; dan dan para parame meter ter lain lain sepe sepert rtii kepa kepada datan tan   permu permukaa kaan n dan penyusu penyusutan tan [1].

Meskip Meskipun un terdapat terdapat banyak banyak cara yang yang bisa bisa

dijadikan tolak ukur, salah satu cara yang sering dipakai adalah dengan mengukur  laju laju peni pening ngka kata tan n kont kontak ak anta antarr buti butir. r. Laju Laju ini ini terg tergan antu tung ng pada pada meka mekani nism smee  pengangkutan material [4]. Mekanisme ini menentukan bagaimana reaksi aliran massa terhadap gaya penggerak. Meka Mekani nism smee

dari dari perp perpin inda daha han n

dan dan

peny penyat atua uan n

mate materi rial al

meru merupa paka kan n

gabungan dari beberapa mekanisme pergerakkan atom yang menyebabkan aliran massa. massa. Pori Pori dapat dapat divisu divisuali alisas sasika ikan n sebaga sebagaii akumul akumulasi asi luas luas dari dari kekoso kekosonga ngan, n, sehingga mekanisme sintering menentukan pergerakan kekosongan sebagai dasar  untuk untuk memaha memahami mi elimin eliminasi asi pori. pori. Urutan Urutan proses proses perpin perpindah dahan an dan penyat penyatuan uan,, akum akumul ulas asi, i, dan dan peng pengha hanc ncur uran an keko kekoso song ngan an adal adalah ah kunc kuncii pros proses es sint sinter erin ing. g. Kekosongan dan atom bergerak sepanjang permukaan partikel ( surface diffusion), melewa melewati ti ruang ruang pori pori (evaporation-condensation ), sepanjang batas butir ( grain melaluii kisi-ki kisi-kisi si interi interior or (visco boundaries diffusion diffusion ), dan melalu viscous us flow flow or volume volume kekosongan dapat disertai dengan dislokasi dislokasi struktur seperti diffusion ). Selain itu, kekosongan melalui aliran plastik atau peningkatan dislokasi. Selanjutnya, kekosongan dapat   berpi berpinda ndah h antar antar pori, pori, mendor mendorong ong ke arah pertum pertumbuh buhan an pori pori yang yang lebih lebih besar  besar  sementara pori yang lebih kecil menyusut.

Gambar 2.5 Proses necking  Proses Proses perpindahan perpindahan dan penyatuan penyatuan material material menghasilka menghasilkan n pertumbuhan pertumbuhan

necking  (Gambar 2.5) tanpa perubahan pada jarak partikel (tanpa penyusutan dan densifikasi).

Selective Laser Sintering

10

Tinjauan Pustaka 171 055)

Aditya Zuhara (05

Mekani Mekanisme sme perpin perpindah dahan an dan penyat penyatuan uan materia materiall pada pada materia materiall logam logam dapa dapatt beru berupa pa perp perpin inda daha han n dan dan peny penyat atua uan n perm permuk ukaa aan n dan/ dan/ata atau u meka mekani nism smee  perpindahan dan penyatuan muatan seperti penjelasan di bawah ini: 1. Perp erpind indahan ahan

dan dan

pen penyatu yatuan an

perm ermukaa ukaan n

(indir ), indirect ect sinte sinter  r ),

diman imanaa

  penya penyatua tuan n terjad terjadii pada pada temper temperatu aturr rendah rendah sehing sehingga ga ditamb ditambah ah bahan bahan  pengikat (binder) dan proses dilangsungkan di dalam tungku pemanasan agar material mudah menyatu, seperti yang diperlihatkan pada Gambar  2.6.

Gambar 2.6. Proses  Indirect Sinter  2. Perp Perpin inda daha han n dan dan peny penyat atua uan n muat muatan an (direct ), dimana dimana penyat penyatuan uan direct laser  laser ), terjadi pada temperatur tinggi, seperti yang diperlihatkan pada Gambar  2.7. Ditandai dengan munculnya penyusutan.

Gambar 2.7. Proses  Direct Sinter 

Selective Laser Sintering

11

Tinjauan Pustaka 171 055)

Aditya Zuhara (05

Proses Proses sintering sintering pada logam dapat melibatkan kedua mekanisme diatas secara serentak dan saling melengkapi. 2.2.4. Urutan Proses Sintering

Fenomena proses sintering dapat dibagi menjadi tiga tahap, dimana terjadi sebagian besar pada fasa padat, seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.8.

Gambar 2.8 Langkah-langkah dari proses sintering Tahap dari proses sintering adalah sebagai berikut: 1. Pada Pada tahap tahap awal, awal, tergan tergantu tung ng pada penye penyeba bara ran n  serbuk , dimulai pada 20 samp sampai ai 40% 40% dari dari titi titik k leleh leleh  serbuk . Partike Partikell berkon berkontak tak dalam dalam bentuk  bentuk 

microplanes , dimana membuat batas untuk di-sintering. Batas ini sering dibentuk antara dua batas partikel dalam bidang kontak. 2. Taha Tahap p kedu keduaa memp mempun unya yaii karak karakte teris risti tik k yait yaitu, u, munc muncul ulny nyaa peng pengeci ecila lan n  penampang (necking ) sebagai akibat semakin tingginya pergerakkan atom. Jari Jaring ngan an yang yang sali saling ng beri berika kata tan n dari dari poripori-po pori ri dibe dibent ntuk uk dan dan terja terjadi di  pertumbuhan butir. Hasil dari proses ini adalah mikrostruktur yang baru. Kebanyakan penyusutan terjadi disini. 3. Pada Pada tahap tahap akhi akhir: r: antara antara 90% 90% dan dan 95% 95% dari dari massa massa jenis jenis secara secara teori, teori,  bagian relatif dari ruang pori-pori yang tertutup meningkat secara cepat. Pori-pori yang diisolasi terus meningkat menjadi seperti bola. Pada bagian tertent tertentu u dimana dimana gas tidak tidak dapat dapat didifu didifusik sikan an keluar keluar,, mereka mereka menutu menutup p  porositas. Densifikasi lebih jauh menjadi tidak mungkin sesegera tekanan gas gas menc mencap apai ai kese keseim imba bang ngan an deng dengan an teka tekana nan n terg tergan antu tung ng tega tegang ngan an  permukaan. Bagaimanapun, densifikasi yang lebih rendah kemungkinan  bisa terjadi, khususnya pada pertumbuhan mikrostruktur, ketika pori-pori

Selective Laser Sintering

12

Tinjauan Pustaka 171 055)

Aditya Zuhara (05

utama kosong (sintering dalam keadaan vakum) atau gas dijebak dengan mudah melakukan difusi dalam matrik padat. 2.3. Laser

Laser adalah singkatan dari  Light Amplification Amplification by Stimulated Stimulated Emission of 

 Radiation. Tipe laser yang digunakan pada mesin SLS antara lain adalah: [10] 1. CO2 Laser. Laser ini terdiri dari campuran dari CO2, N 2 dan He. Daya output laser ini lebih dari 100 kW dan mempunyai efisiensi sebesar 15–20%. 2. Exci Excime merr Lase Laser. r. Laser ini disebut juga dengan Exciplex Laser, yang terdiri dari kombinasi antara gas mulia (Argon, Krypton, Xenon) dan gas reaktif (Fluorine atau Chlorine) di bawah kondisi stimulasi listrik yang disebut dengan excimer. Daya output laser ini rata-rata 100 W dan mempunyai efisiensi sebesar 2–  4%. 3. Nd: Nd: YA YAG Las Laser er..  Nd:YAG  Nd:YAG adalah singkatan dari Neodymium Neodymium-Doped -Doped Yttrium Aluminium Aluminium Garnet atau bisa ditulis dengan Nd:Y 3Al5O12. Laser ini dikenal juga dengan laser kristal. Daya ouput dari laser ini rata-rata 1 kW dan mempunyai efisiensi kira-kira 3%. laser CO2 dan laser YAG. Tipe laser lain dapat digunakan jika energi radiasinya mampu direspon oleh serbuk. 2.4. 2.4. Format Format STL STL

Metode Metode repres represent entasi asi untuk untuk mendes mendeskri kripsi psikan kan geomet geometri ri CAD beraga beragam m antara satu sistem sistem dengan dengan sistem sistem lainnya, lainnya, sehingga perlu standar  interface untuk  menyam menyamaka akanny nnya. a. Standa Standarr ini adalah adalah STL (Stereo (Stereolito litogra graphy phy). ). Ada 2 macam macam format STL, yaitu: 1. Forma ormatt ASCI ASCII. I. 2. Forma ormatt Bin Binar ary. y.

Selective Laser Sintering

13

Tinjauan Pustaka 171 055)

Aditya Zuhara (05

Format ASCII ukuran lebih besar daripada format Binary tetapi lebih mudah dibaca. Pada format STL, sisi segitiga digambarkan dengan koordinat X, Y dan Z dan sebuah vektor dengan X, Y dan Z mengindikasikan permukaan dari suatu objek, seperti yang diperlihkan pada Gambar 2.9.

Gambar 2.9 Contoh format STL 2.5. Komponen Dasar Selective Dasar Selective Laser Sintering 

Skema komponen dasar dari suatu mesin SLS dengan menggunakan roller  diperlihatkan pada Gambar 2.10. Komponen mesin SLS tersebut adalah sebagai  berikut: 1. Sumber Sumber laser laser (seper (seperti ti laser laser CO2). 2. Cerm Cermin in sca scann nnin ing g dan dan opti optik. k. 3. Kont Kontro roler ler mode modell CAD CAD 3D. 3D. 4. Serbuk Bed  dan Part Cylinder . 5. Serbuk Feeding  dan Serbuk Collecting Cartridge . 6. Serbuk Levelling Roller . 7. Ruan Ruang g pem pembu buat atan an prod produk  uk 

Selective Laser Sintering

14

Tinjauan Pustaka 171 055)

Aditya Zuhara (05

Gambar 2.10 Komponen dasar mesin SLS dengan mekanisme roller  Selain Selain dengan dengan menggu menggunak nakan an mekani mekanisme sme roller  diketah diketahui ui juga juga bahwa bahwa terdapat mekanisme penyebaran serbuk yang lain yaitu dengan menggunakan Vsepert rtii yang yang dipe diperl rlih ihat atka kan n pada pada Gamb Gambar ar 2.11 2.11.. Komp Kompon onen en dasa dasar  r  hopper , sepe mekanisme V-hopper  sama dengan dengan mekanisme mekanisme roller , perbedaanny perbedaannyaa hanyalah hanyalah

roller  diganti dengan V-hopper .

Tray

V-Hopper 

Build cylinder 

Gambar 2.11 Komponen dasar mesin SLS dengan mekanisme V-hopper  2.6. Cara Kerja Mesin Selective Mesin  Selective Laser Sintering 

Selective Laser Sintering  (SLS) dimulai dengan suatu file STL dari data CAD 3 dimensi. Model 3 dimensi produk dibagi secara numerik menjadi susunan gambar

penamp ampang

2

dimensi

Selective Laser Sintering

dari

produk

dalam

bentuk

file

STL 15

Tinjauan Pustaka 171 055)

Aditya Zuhara (05

(STereoLito (STereoLitography graphy). ). Mesin SLS kemudian kemudian membuat setiap setiap gambar gambar 2 dimensi dimensi dengan cara melakukan  scanning  pola menjadi lapisan tipis. Satu bagian gambar  adalah untuk satu lapisan tipis material. Sera Seraya ya

pros proses es

SLS SLS

dimu dimula lai, i,

meka mekani nism smee

secara ra roller  seca

otom otomati atiss

menyebarka menyebarkan n serbuk serbuk material material SLS melewati build platform . Tergantung Tergantung pada material yang akan diproses, build chamber  dapat dikondisikan, sebagai contoh adalah mempunyai kondisi vakum dan   serbuk bed  dipanaskan pada temperatur  kerja. kerja. Kemudi Kemudian, an, laser laser mengik mengikuti uti pola pola bagian bagian pada pada lapisa lapisan n serbuk serbuk materi material, al,  pemanasan dan penggabungan membuat material berkontak. Hanya material pada edaran laser yang disinter sedangkan sedangkan disekitar disekitar material yang berada di luar garis edar laser tidak terpengaruh. Setelah satu lapis komponen komponen selesai selesai dibentuk, dibentuk, area dipersiapk dipersiapkan an untuk  untuk   bagian selanjutnya dari data CAD. Moveable platform bergerak turun sehingga mengizinkan untuk membuat lapisan selanjutnya,  powder-feeding  powder-feeding cartridge naik  dan dan lapi lapisa san n serb serbuk uk yang yang baru baru dise diseba bark rkan an pada pada bagi bagian an atas atas dari dari lapi lapisa san n sebelumnya. Pemadatan dan pemerataan setiap serbuk membuat satu jalan dari

roller  dari kiri ke kanan atau sebaliknya. Dua  powder cartridge  berfungsi sebagai  feede r dan collector . Ketika cartridge   pertama berfungsi sebagai feeder, maka kedua berfun berfungsi gsi sebaga sebagaii collector , atau atau seba sebalik likny nya. a. Pros Proses es teru teruss cartridge kedua  berulang selama laser melakukan sintering dan penggabungan setiap lapisan yang telah selesai ke lapisan sebelumnya sampai produk sesuai dengan bentuk yang telah diinputkan. Lain halnya pada mekanisme V-hopper , mekanisme penyebaran serbuk dilakukan pada satu langkah saja sedangkan langkah sebaliknya proses  penye  penyebar baran an serbuk serbuk tidak tidak dilaku dilakukan kan,, hal ini membua membuatt efisie efisiensi nsi mesin mesin menjad menjadii rendah. Oleh karena itu, mekanisme dengan menggunakan V-hopper  ini tidak  terlalu luas digunakan. Serbuk disekitar yang tidak di- sinter , didefinisikan sebagai serbuk bebas, serb serbuk uk ters terseb ebut ut memp mempun unya yaii peran peran pent pentin ing g dala dalam m pros proses es ini. ini. Serb Serbuk uk beba bebass  berperan sebagai pendukung alami untuk produk selama pembuatan dan peralatan ini membuat tidak diperlukannya pendukung khusus untuk tempat kedudukan atau

Selective Laser Sintering

16

Tinjauan Pustaka 171 055)

Aditya Zuhara (05

fitur tidak terhubung terhubung yang temporari. temporari. Setelah Setelah produk produk dipindahka dipindahkan, n, serbuk serbuk bebas dipindahka dipindahkan n dengan dengan mudah mudah menggunaka menggunakan n semburan semburan atau udara dengan dengan untuk  untuk  meny menyek ekan anya ya dari dari prod produk uk.. Serb Serbuk uk beba bebass dike dikemb mbali alika kan n ke cartridge untuk  digunakan kembali. Produk SLS mungkin membutuhkan proses selanjutnya atau  proses penyelesaian, seperti perlakuan panas, tergantung pada kegunaan produk  yang dibuat [6]. 2.7. Material Selective Material  Selective Laser Sintering 

Sala Salah h satu satu karak karakter teris isti tik k pent pentin ing g dari dari mesi mesin n tekn teknol olog ogii SLS SLS adal adalah ah memungkinkan berbagai material untuk diproses seperti polimer, logam, keramik, dan kombinasinya. Material yang sering digunakan adalah lilin, polimer, nilon, kerami keramik k dan logam. logam. Namun Namun demiki demikian, an, syarat syarat utama utama materi material al yang yang diguna digunakan kan antara lain adalah tidak beracun, mudah digunakan, mudah disimpan, mampu didaur ulang dan mudah dilepaskan. Diantara material tersebut adalah sebagai  berikut: [6] 1.  Polyamide , material ini sering digunakan untuk membuat produk plastik  yang kaku dan keras yang berfungsi di lingkungan engineering . 2. Thermoplastic elastomer , material ini sering digunakan untuk membuat  produk yang memiliki elongasi yang tinggi. 3.  Polycarbonate , materia materiall ini sering sering diguna digunakan kan untuk untuk membua membuatt produk  produk  model dan prototype pola investment casting . 4.  Nylon, material ini sering digunakan untuk membuat produk yang mampu  bertahan pada lingkungan yang keras. 5. Logam, Logam, material material ini sering sering digunaka digunakan n untuk untuk membuat membuat produk produk perkaka perkakass untuk injection molding . 6. Kera Kerami mik, k, mate materi rial al ini ini serin sering g digu diguna naka kan n untu untuk k memb membua uatt prod produk  uk  sand 

casting . 2.8 Mesin Selective Mesin Selective Laser Sintering Komersial Sintering Komersial 2.8.1. Mesin SLS 3D System

Selective Laser Sintering

17

Tinjauan Pustaka 171 055)

Aditya Zuhara (05

Pada dekade terakhir, 3D System telah melahirkan tiga generasi mesin SLS yaitu: yaitu: Sinteta Sintetatio tion n 2000, 2000, Sintet Sintetatio ation n 2500 2500 (Gamba (Gambarr 2.12) 2.12) dan Sinteta Sintetatio tion n 2500 plus. Generas Generasii keempa keempatt dan terakhir terakhir dari dari 3D System System adalah adalah Vangua Vanguard rdTM. Mesin tersebut mampu memproduksi dengan dimensi produk dengan panjang 380 mm (15 inches), lebar 330 mm (13 inches) dan tinggi 380 mm (15 inches), menampung kebanyakan aplikasi dari rapid prototyping. [6]

Gambar 2.12 Mesin Sintertation 2500 VanguardTM menawarkan beberapa peningkatan yang signifikan melebihi generasi sebelumnya seperti meningkatkan akurasi produk, kecepatan yang lebih tinggi,   permu permukaa kaan n yang yang lebih lebih halus halus dan resolu resolusi si yang yang lebih lebih baik. baik. Proses Proses mesin mesin 3D Syst System em adal adalah ah sala salah h satu satu tekn teknol olog ogii deng dengan an kema kemamp mpua uan n untu untuk k memp mempro rose sess langsung berbagai material termoplastis, logam, keramik dan komposit. [6] 2.8.2. Kelebihan Mesin SLS 3D System

Mesin SLS 3D System mempunyai kelebihan yaitu: 1. Kestab Kestabila ilan n produk produk yang yang baik  baik  Produk yang dibuat dalam lingkungan yang sangat presisi. Material dan  prosesnya mampu memproduksi secara langsung produk yang akan dibuat. 2. Banyak Banyak materia materiall yang yang bisa bisa dipr diprose osess Bany Banyak akny nyaa mate materi rial al yang yang bisa bisa dipr dipros oses es,, antar antaraa lain lain adal adalah ah nilo nilon, n,  polikarbonat, logam dan keramik, oleh karena itu mesin ini lebih fleksibel dan aplikasi fungsional yang sangat luas. 3. Tidak Tidak membut membutuh uhkan kan kompo komponen nen pendu pendukun kung g

Selective Laser Sintering

18

Tinjauan Pustaka 171 055)

Aditya Zuhara (05

Sistem tidak membutuhkan struktur CAD pendukung. Ini meminimalisir  waktu pemasangan dan pelepasan komponen pendukung. 4. Memini Meminimal malisi isirr prose prosess penye penyeles lesaia aian n Peny Penyel eles esai aian an prod produk uk cuku cukup p baik baik dan dan hany hanyaa memb membut utuh uhka kan n sedi sediki kitt  penyelesaian. 5. Tida Tidak k memb membut utuh uhka kan n curing  akhir  Proses  sintering  pada part secara umum cukup membuat produk tersebut menjadi padat dan tidak membutuhkan proses membutuhkan proses curing  selanjutnya. 6. Software  pendukung yang sangat baik 

Software menggunakan windows NT-style graphical user interface (GUI). Terlepas Terlepas dari fitur-fitur dasar,  software tersebut tersebut memungkink memungkinkan an untuk  untuk  membua membuatt skala skala produk produk agar agar terlih terlihat at lebih lebih  steamline , memb membua uatt skala skala   produ produk k yang yang tidak tidak linear, linear, pergan pergantian tian model model produk produk pada pada saat saat proses proses   pembu pembuata atan, n, fasili fasilitas tas lapora laporan n pembua pembuatan tan dan tersedi tersediaa dalam dalam berbag berbagai ai  bahasa. 2.8.3. Kekurangan Mesin SLS 3D System

Selain mempunyai kelebihan yaitu, Mesin SLS 3D System mempunyai kekurangan, antara lain: 1. Ukur Ukuran an mesi mesin n yang yang besa besar  r  Mesin membutuhkan membutuhkan ruangan ruangan yang relatif besar untuk penempatann penempatannya. ya. Disamping itu, dibutuhkan juga ruangan untuk penempatan tanki gas yang digunakan untuk setiap proses pembuatan produk. 2. Konsum Konsumsi si daya daya listrik listrik yang yang besar  besar  Mesin membutuhkan konsumsi daya listrik yang besar, tergantung pada  besar daya yang dibutuhkan laser untuk melakukan proses  sintering  serbuk  yang bersamaan. 3. Penyel Penyelesa esaian ian permu permukaa kaan n yang kura kurang ng baik  baik   permukaan produk cenderung kurang baik baik karena tergantung pada ukuran ukuran  partikel serbuk yang digunakan.

Selective Laser Sintering

19

Tinjauan Pustaka 171 055)

Aditya Zuhara (05

2.8.4. Mesin SLS EOS

EOSINT System memberikan  software yang sama, mempunyai optik yang sama sama dan dan kont kontro roll ller er deng dengan an EOS EOS STER STEREO EOS S Syst System em,, teta tetapi pi mena menawa wark rkan an  pandangan berbeda dalam cara membuat material. Mesin EOSINT P, dirancang untuk untuk material material termoplastis termoplastis seperti polystyrene polystyrene dan nilon. Mesin EOSINT EOSINT M, telah dibangun untuk sintering langsung dari serbuk logam. EOSINT P 700 (Gambar 2.13), diperkenalkan pada November 2001 dan dikomersilkan pada April 2001. Mesin ini yang pertama kali menggunakan sistem dengan dobel laser untuk sintering plastik dan menawarkan kepada penggunanya seperti seperti produk produktif tifita itas, s, kecepa kecepatan tan pembua pembuatan tan,, kualit kualitas as produk produk dan juga juga range range aplikasinya. EOSINT P 700 membuat produk plastik yang fungsional dan pola

invesment casting  dari kebanyakan kerumitan lapis demi lapis, secara langsung dari data CAD dan proses tunggal.

Gambar 2.13 Mesin EOSINT P 700 2.8.5. Kelebihan Mesin SLS EOS

Mesin SLS EOS mempunyai kelebihan yaitu: 1. Kest Kestab abil ilan an prod produk uk yan yang g baik  baik  Produk yang dibuat dalam lingkungan yang sangat presisi. Material dan  prosesnya mampu memproduksi secara langsung produk yang akan dibuat. 2. Banyak Banyak materia materiall yang yang bisa bisa dipr diprose osess

Selective Laser Sintering

20

Tinjauan Pustaka 171 055)

Aditya Zuhara (05

Bany Banyak akny nyaa mate materi rial al yang yang bisa bisa dipr dipros oses es,, antar antaraa lain lain adal adalah ah nilo nilon, n,  polikarbonat, logam dan keramik, oleh karena itu mesin ini lebih fleksibel dan aplikasi fungsional yang sangat luas. 3. Tidak Tidak membut membutuh uhkan kan kompo komponen nen pendu pendukun kung g Sistem tidak membutuhkan struktur CAD pendukung. Ini meminimalisir  waktu pemasangan dan pelepasan komponen pendukung. 4. Memini Meminimal malisi isirr prose prosess penye penyeles lesaia aian n Peny Penyel eles esai aian an prod produk uk cuku cukup p baik baik dan dan hany hanyaa memb membut utuh uhka kan n sedi sediki kitt  penyelesaian. 5. Akur Akuras asii yang yang ting tinggi gi Pada mesin EOS, proses sintering polystyrene dilakukan pada temperatur  rendah rendah,, dengan dengan cara demiki demikian an menyeb menyebabk abkan an keciln kecilnya ya penyus penyusuta utan n dan akurasi pelekatan yang tinggi. 6. Memini Meminimal malisi isirr prose prosess penye penyeles lesaia aian n Peny Penyel eles esai aian an prod produk uk cuku cukup p baik baik dan dan hany hanyaa memb membut utuh uhka kan n sedi sediki kitt  penyelesaian. 7. Mampu Mampu membu membuat at produk produk deng dengan an ukura ukuran n besar  besar  Volume produk yang bisa dibuat lebih besar. 2.8.6. Kekurangan Mesin SLS EOS

Kekurangan mesin SLS EOS mempunyai antara lain: 1. Batasa Batasan n mate material rial yang yang dipros diproses es Mesin hanya mampu melakukan proses sintering untuk material plastik, logam dan pasir. 2. Ukur Ukuran an mesi mesin n yang yang besa besar  r  Mesin membutuhkan membutuhkan ruangan ruangan yang relatif besar untuk penempatann penempatannya. ya. Disamping itu, dibutuhkan juga ruangan untuk penempatan tanki gas yang digunakan untuk setiap proses pembuatan produk. 3. Konsum Konsumsi si daya daya listri listrik k yang yang besa besar  r 

Selective Laser Sintering

21

Tinjauan Pustaka 171 055)

Aditya Zuhara (05

Mesin membutuhkan konsumsi daya listrik yang besar, tergantung pada  besar daya yang dibutuhkan laser untuk melakukan proses  sintering  pada material logam. 2.9 Matrik Pengambilan Keputusan

Pada Pada umumny umumnyaa teori teori pengam pengambil bilan an keputu keputusan san didasa didasarka rkan n pada pada matrik  matrik 

 payoff 

atau atau tabe tabell kehi kehila lang ngan an yang yang terd terdir irii dari dari kolo kolom m dan dan bari baris. s. Dala Dalam m

  pen penga gamb mbil ilan an kepu keputu tusa san n ada ada berb berbag agai ai alat alat bant bantu u yang yang berm berman anfaa faatt dalam dalam  pengambilan keputusan akhir. Cara sederhana dalam merancang sebuah matrik  keputusan dikemukakan oleh S. F. Love. Tingkat kepuasan untuk semua aspek  dieval dievaluas uasii dengan dengan menggu menggunak nakan an Tabel Tabel 2.1, 2.1, tetapi tetapi karena karena tidak tidak seluru seluruh h aspek  aspek  mempun mempunyai yai tingka tingkatt yang yang sama sama maka maka diguna digunakan kan faktor faktor pember pemberat at (weighting  ). Total dari faktor pemberat ini untuk semua aspek haruslah sama dengan  factor ). satu.

Tabel 2.1 Tingkat Kepuasan dalam Pemilihan

Rating (%) 100 90 75 50 25 10 0

Keterangan Complete satisfactory satisfactory, semua aspek memberikan tingkat kepuasan yang sama Extensive satisfactory satisfactory , kepuasan hanya pada aspek-aspek yang  penting Considerable satisfactory satisfactory, kepuasan tercapai hanya pada aspek-aspek  yang umum Moderat satisfactory , kepuasan antara satisfactory dan tanpa kepuasan sama sekali Minor satisfactory satisfactory , hanya setengah aspek yang memenuhi harapan Minimal satisfactory satisfactory, hanya sedikit harapn yang bisa dipenuhi No satisfactory satisfactory, semua aspek tidak dapat dipenuhi

Selain Selain metoda metoda diatas diatas,, terdapa terdapatt cara cara lain dalam dalam mengam mengambil bil keputu keputusan san dalam pemilihan bahan ataupun proses yaitu matrik keputusan dikemukakan oleh R. C. Johnson.

Selective Laser Sintering

22

Tinjauan Pustaka 171 055)

Aditya Zuhara (05

Perkir Perkiraan aan ditent ditentuka ukan n dari dari masing masing-mas -masing ing atribut atribut faktor faktor untuk untuk setiap setiap alternatif. alternatif. Salah satu alternative alternative digunakan digunakan sebagai pedoman atau referensi. referensi. Dari sana ana akan akan diket iketah ahu ui harg arga ACR ACR (  Atrib ) den dengan gan Atribute ute Compa Compari rison son Rati Rating  ng  menggunakan persamaan 2.1:

ACR =

attribute factor 

Pers. 2.1

attribute factor for reference design

Untuk menentukan faktor pemberat relatifnya, maka dapat digunakan Tabel 2.2. Tabel 2.2 Faktor pemberat menurut Johnson

Rating 10 8-9 6 -7 5 3-4 1-2 0

Keterangan Extremely high importance Very hi high im importance Above av averag rage im importa rtance Average or or mo moderat im importance Minor importance Almo Almost st insi insign gnif ific ican antt imp impor orta tanc ncee No importance

Selective Laser Sintering

23