DESAIN DAN PEMBUATAN CETAKAN PLASTIK SEPATU KAKI KURSI SISIPAN PELAT

Transkripsi

1 Seminar Nasional Teknologi Terapan (SNTT) 2015-JTM Polinema 17 DESAIN DAN PEMBUATAN CETAKAN PLASTIK SEPATU KAKI KURSI SISIPAN PELAT Syamsul Hadi 1, Ahmadu Fimanhadait 2, Ihwan Kholis Ardli Utomo 3 1 Dosen Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Malang 2 Production Mainteance Leader, Department Switch PT. Omron Manufacturing of Indonesia, Kawasan Industri EJIP Plot 5C Cikarang Selatan, Bekasi 2,3 Alumni Teknik Mesin Program Diploma III Politeknik Negeri Malang syampol2003@yahoo.com 1 ahmadufimanhadait@gmail.com 2 ihwangemok@gmail.com 3 Abstrak Rusaknya lantai/karpet tumpuan kaki kursi lipat karena karena pijakan ujung pipa baja yang tajam menjadi masalah yang ditimbulkan. Sepatu kaki kursi lipat difungsikan sebagai alas kaki yang bersentuhan langsung dengan lantai perlu didesain yang kuat dan bermutu baik dengan sisipan pelat ring di dalamnya. Tujuan desain adalah untuk menghasilkan produk sepatu kaki kursi lipat yang kuat dan tahan lama terhadap beban orang yang duduk melalui pembuatan cetakan. Metoda desain dan pembuatan cetakan meliputi studi literatur desain cetak plastik sistem injeksi manual, penentuan bentuk dan ukuran komponen-komponen cetakan dalam gambar kerja, perhitungan kekuatan komponen-komponen cetakan, pembuatan komponen-komponen cetakan, perakitan komponen-komponen cetakan, uji coba cetakan single cavity sistem injeksi dengan bahan plastik low density polyethylene, modifikasi cetakan, dan pencetakan sepatu kaki kursi lipat sisipan pelat ring. Hasil desain dan pembuatan cetakan plastik berupa sepatu kaki kursi lipat sisipan pelat ring yang mampu menahan beban 81,2 kg atau 56% lebih kuat daripada tanpa sisipan pelat ring yang hanya mampu menahan beban sekitar 52 kg. Modifikasi dilakukan dengan merubah ukuran inti cetakan yang menghasilkan sepatu dengan posisi sisipan pelat ring yang terlalu di ujung digeser lebih dalam dari ujung sepatu kaki kursi lipat, sehingga diperkirakan umur sepatu kaki tersebut dapat lebih lama. Kata kunci-kata kunci: desain, pembuatan, cetak plastik, sistem injeksi, sepatu kaki kursi lipat sisipan pelat ring. Abstract Damage of floor which has been used as a prop for folding chair foot is usually because of the damage in the shoe of the foot. Function of shoe folding chair foot is as the base for chair foot which has contact with floor. Damage the shoe folding chair foot is because the steel pipe as the material of chair foot become sharp. It is necessary to manufacture shoe folding chair foot with good quality with ring plate insertion. The manufacture of shoe folding chair foot of ring plate insertion uses injection plastic moulding manual system. The methods which are used for manufacturing plastic moulds are examining the mould design, observing working sketch, purchasing mould material, making parts in accordance with working drawings, assembling the parts according to the composition of the drawing, as well as mould testing. The mould is designed to use single cavity and the plastic used is of low density polyethylene. The result of the manufacture is the shoe folding chair foot with ring plate insertion is able to withstand the load of 81.2 kgs is 56% higher than without ring plate insertion which only withstand the load up to 52 kgs. Preliminary result for plastic molding of shoe folding chair foot is not good enough because the ring plate inserted is far at the end of shoe folding chair foot, then the modification with the ring plate is inserted deeper than previous one. The modification is made for adding the lifetime of shoe folding chair foot of ring plate insertion. Keywords: design, manufacture, plastic moulding, injection, shoes of folding chair foot filled with ring plate. Pendahuluan Rusaknya lantai/karpet yang dijadikan tumpuan kaki kursi dikarenakan rusaknya sepatu kaki kursi lipat yang terbuat dari bahan plastik menimbulkan masalah dalam pemakaiannya. Plastik banyak digunakan untuk barang rumah tangga, satu diantaranya adalah sepatu kaki kursi lipat, Hermawan et al (2013). Sepatu kaki kursi difungsikan sebagai alas kaki kursi yang kontak ada sekarang sering mengalami sobek/rusak di bagian ujungnya karena pipanya membentuk sudut saat dijadikan tumpuan, sehingga pipa menjadi tajam. Jika sepatu kaki kursi lipat rusak dapat merusak lantai dan pipa kaki kursi lipat. Masalah tersebut perlu solusi dengan pembuatan sepatu kaki kursi lipat sisipan pelat ring di dalamnya yang berfungsi menahan sisi tajam pipa baja kaki kursi lipat, sehingga kursi lipat dapat dengan lantai. Hal tersebut dilakukan supaya digunakan dalam jangka waktu yang lama. lantai/karpet yang dijadikan tempat kursi tidak rusak, Harahap et al (2013), karena pembebanan langsung oleh sisi tajam pipa baja. Sepatu kaki kursi lipat yang Tinjauan Pustaka Cetak plastik merupakan metode pembentukan plastik menjadi bentuk sesuai dengan cetakan/mould.

2 Seminar Nasional Teknologi Terapan (SNTT) 2015-JTM Polinema 18 Cetakan adalah alat penting dalam menghasilkan suatu produk dalam teknik cetak plastik sistem injeksi maupun sistem lainnya. Terdapat banyak faktor yang harus dipertimbangkan dalam membuat cetakan yang tepat dan baik, sehingga produk yang dihasilkan memenuhi standar mutu dari segi akurasi dimensi maupun pencetakan. Penentuan jenis konstruksi cetakan injeksi plastik sangat bergantung pada bentuk produk. Faktor ketersediaan mesin injeksi, kapasitas mesin injeksi, biaya, dan jenis bahan plastik yang digunakan juga berpengaruh. Faktor produk adalah faktor terbesar dalam menentukan konstruksi cetakan, karena pada tiap produk mempunyai karakteristik sendiri seperti appearance, dimensi, toleransi, letak undercut, bentuk geometri dan fungsi cetakan. Mutu produk dipengaruhi oleh kecepatan produksi yang bergantung pada desain sistem cetakan dan penentuan jumlah cavity (rongga cetak). Ketidaktepatan penentuan posisi saluran dan cavity sangat berpengaruh terhadap efektivitas cetakan yang menyebabkan aliran kurang baik dan area cetakan tidak maksimal. Kesesuaian bahan dan perlakuan panas berpengaruh terhadap ketahanan cetakan. Cetak Plastik Sistem Injeksi Satu teknik pada industri manufaktur yang digunakan untuk proses cetak bahan plastik adalah injection molding yang prinsip kerjanya dengan suntikan lelehan plastik ke dalam cetakan. Pemilihan Bahan Mould Faktor utama pemilihan bahan cetakan terutama untuk core dan cavity meliputi: (1) umur pakai cetakan diukur dari ketahanan pemenuhan jumlah produk, (2) efisiensi proses dari pemberdayaan fasilitas dan potensi yang dapat dimanfaatkan dalam menerapkan metode pengerjaan secara sederhana dan mampu memenuhi tuntutan waktu penyelesaian, dan (3) nilai ekonomis yang diukur dari biaya yang dikeluarkan dalam pembuatan. Memenuhi kriteria tuntutan produksi, pemilihan bahan berdasarkan ketahanan pakai (tahan aus, tahan impact, tahan tekanan, tahan abrasif, dan keras pada temperatur operasi), karakteristik (kestabilan dimensi dan tahan panas), dan pengerjaan (mudah dikerjaan, mudah dibentuk, dan mudah diperbaiki). Bahan komponen cetakan plastik berdasarkan perhitungan desain ditentukan memakai bahan machinery steel ST 42 dan untuk core plate dan cavity plate berdasarkan desain serta tabel bahan paragon ditentukan memakai cold work tool steel SKD 11. Perhitungan Desain Cetakan Dalam perhitungan dan desain cetakan, desain bentuk atau geometri produk, berat, volume, dan spesifikasi bahan plastik adalah tahap awal yang harus dilakukan berpengaruh terhadap penentuan jumlah cavity produk, sistem gate, runner, shrinkage, gaya cekam, kecepatan injeksi, waktu pengisian cavity, sistem pendinginan, waktu pendinginan, sistem pengeluaran produk dan venting. Perhitungan Spesifikasi Produk Perhitungan spesifikasi produk merupakan tahap awal perhitungan untuk membuat cetakan. Perhitungan yang terdiri dari volume dan berat produk untuk menentukan jumlah dari cavity yang dibuat dan untuk penentuan letak cavity tersebut. Perhitungan volume dan berat produk dilakukan secara manual memakai rumus volume atau memakai software Catia dengan cara menggambar produk sesuai dengan dimensi desain, maka volume produk tampil lalu didapatkan berat produk setelah mengetahui -nya. Perhitungan Jumlah Cavity Cavity adalah pelat cetakan pembentuk produk. Desain cavity bedasarkan kapasitas mesin: 1. Gaya Cekam Perhitungan jumlah cavity berdasarkan gaya cekam mesin, Rumus 1, Budiarto (2002),, maka (1) dengan: P: tekanan injeksi (N/cm 2 ), F: gaya cekam (N), N: jumlah cavity, : luas proyeksi produk (cm 2 ), dan : luas proyeksi runner (cm 2 ). 2. Kapasitas Injeksi Perhitungan jumlah cavity berdasarkan kapasitas injeksi, Rumus 2, Budiarto (2002), (2) dengan: : jumlah cavity, : maksimal kapasitas injeksi (cm 3 ), : volume produk (cm 3 ), dan : volume runner (cm Kapasitas Aliran Lelehan Plastik Jumlah cavity berdasarkan kapasitas aliran mesin, Rumus 3, Budiarto (2002), (3) dengan: : jumlah cavity, : maksimal kapasitas alir (cm 3 /s), : Jumlah injeksi/menit, : volume produk (cm 3 ), dan : volume runner (cm 3 ). 2. Kapasitas Plasticizing Perhitungan jumlah cavity berdasarkan kapasitas plasticizing mesin, Rumus 4, Budiarto (2002), (4) dengan: : jumlah cavity, : jumlah injeksi/menit, : volume produk (cm 3 ), : volume runner (cm 3 ), dan : Massa jenis plastik (kg/cm 3 ). Secara empiris perhitungan jumlah cavity, Rumus 5, Budiarto (2002), 0,4 0,8 (5) Desain Gate Gate adalah tempat lubang masuk lelehan plastik ke dalam cavity yang penempatannya berpangaruh terhadap gaya clamping mesin yang dibutuhkan dalam pembentukan cavity, dan menghindarkan kemungkinan cacat produk saat injeksi. Pemilihan Bentuk dan Ukuran Standar Gate Gate sebagai saluran masuknya lelehan plastik ke dalam cavity dapat dibuat dengan berbagai jenis dan ukuran. Pemilihan tipe gate berdasarkan hasil produk, ukuran produk, kondisi injeksi, jenis bahan, aliran bahan dan garis pertemuan aliran. Perhitungan Dimensi Gate Dimensi gate, Rumus 6, Budiarto (2002),, dan (6)

3 Seminar Nasional Teknologi Terapan (SNTT) 2015-JTM Polinema 19 dengan: : penampang gate (cm 2 ), G : berat produk (g), ρ: massa jenis plastik (g/cm 3 ), : kecepatan alir bahan (cm/s), t: waktu pengisian cavity (s), : kapasitas alir mesin (cm 3 /s), dan penampang nozzle (cm 3 ). Produk sepatu kaki kursi lipat sisipan pelat ring memakai cetakan three plate, sehingga gate pada injection moulding produk digunakan 3 gate jarum yang memiliki ukuran kecil, berkisar antara 0,6-0,8 mm dan panjangnya dari 0,8-1,2 mm (Gambar 1). Gambar 1. Gate jarum pada cetakan three plate, Budiarto (2002) Gate jarum pada cetakan three plate, Rumus (7), Budiarto (2002), (7) dengan: : volume gate jarum (mm 3 ), r: jari-jari gate jarum (mm), dan t: tinggi lubang gate jarum (mm). Desain Runner Runner adalah saluran penghubung antara aliran plastik dengan sprue pada rongga produk melalui gate runner dibuat sependek mungkin dengan tujuan mempermudah pembuatan, minimalisasi kehilangan panas, mengurangi berat/volume runner yang terbuang dan untuk penurunan tekanan. Dimensi runner, Rumus 8, Budiarto (2002). (8) dengan: : diameter runner (mm), dan : tebal maksimal dinding produk. Selain memakai rumus, bentuk dan dimensi runner dapat diacu Tabel 1. Tabel 1. Dimensi Runner, Budiarto (2002) S R t b < < < < < < < < S: Tebal dinding Gambar 2. Standar Runner, Budiarto (2002) Pemilihan Bentuk dan Ukuran Runner Runner dibuat dalam beberapa bentuk dan ukuran. Tiap bentuk dan ukuran menentukan pengaruh jumlah bahan yang dibutuhkan saat mengalir ke cavity dan penurunan tekanan yang timbul akibat lelehan bahan mendekati dinding luar runner. Bentuk runner adalah persegi dan bulat (Gambar 2), Budiarto (2002). Temperatur Injeksi Temperatur injeksi adalah temperatur leleh plastik saat injeksi ke dalam cetakan melalui nozzle. Panas plastik tersebut ditentukan berdasarkan zona temperatur pemanas pada barrel dan nozzle menurut jenis dan spesifikasi bahan, Budiarto (2002). Tekanan Injeksi Tekanan injeksi adalah besarnya tekanan injeksi lelehan plastik ke dalam cavity, besarnya tergantung pada spesifikasi tiap jenis bahan plastik. Tekanan injeksi tersebut mempengaruhi gaya cekam mesin untuk menahan cetakan ketika pengisian. Gaya Cekam Gaya cekam (clamping force) adalah gaya yang dibutuhkan untuk menahan kedua bagian cetakan agar tidak terbuka pada saat injeksi, atau juga untuk menahan gaya reaksi yang akibat tekanan injeksi pada mesin. Dalam proses cetak plastik, mesin yang digunakan memiliki perbedaan gaya cekam, sehingga dalam desain cetakan harus sesuai dengan kemampuan mesin. Rumus penentuan gaya cekam, Budiarto (2002). (9) dengan: : clamping force (kg.f), : injection pressure mesin (kg/cm 2 ), dan : luas proyeksi isian (total produk + runner + gate) (cm 2 ). Jika dalam perhitungan nilai dari >, maka tekanan injeksi harus diturunkan. Penurunan tekanan injeksi, Rumus 10, Budiarto (2002), (10) Gaya cekam mesin ( ) harus > gaya cekam cetakan ( >. Kecepatan Injeksi Kecepatan injeksi adalah kecepatan aliran lelehan plastik ke dalam cavity. Kecepatan injeksi tersebut dipengaruhi oleh putaran ulir transporter dan dibatasi oleh kapasitas alir mesin dan diameter nozzle mesin, Budiarto (2002), (11) dengan: : kecepatan alir bahan (cm/s), : kapasitas alir mesin (cm 3 /s), dan : penampang nozzle (cm 3 ). Waktu Pengisian Cavity Waktu pengisian adalah waktu mengisi cavity hingga penuh. Waktu pengisian diatur pada mesin saat percobaan untuk mendapatkan hasil produk optimal. Lamanya pengisian berpengaruh pada siklus cetak, secara teoritis waktu injeksi, Rumus 12, Budiarto (2002), (12) dengan: t: waktu injeksi (s), : volume pengisian (produk+runner+sprue+gate) (cm 3 ), dan : kapasitas alir mesin (cm 3 /s). Sistem Pendinginan Sistem pendinginan menurunkan temperatur plastik saat pemadatan dan menjaganya pada cavity agar tetap pada temperatur yang tepat. Pendinginan memakai udara atau air dengan memperhatikan: (1) saluran pendingin tidak bocor, (2) jarak antara saluran

4 Seminar Nasional Teknologi Terapan (SNTT) 2015-JTM Polinema 20 yang berdekatan harus lebih besar dari ukuran selang, (3) hindari aliran tersumbat, (4) pendinginan merata tiap cavity, (5) perbedaan temperatur lelehan masuk dan keluar tidak lebih dari 6, dan (6) arah pendinginan dari cavity menuju sprue. Waktu Pendinginan Waktu pendinginan adalah waktu mendinginkan lelehan plastik hingga membentuk produk. Lamanya waktu pendinginan dihitung dari pemadatan lelehan plastik sampai waktu membuka, Budiarto (2002). (13) dengan: : waktu pendinginan (s), : tebal produk (mm), : thermal diffusivity efektif (mm 2 /s/10-4 ), : temperatur leleh (, : temperatur dinding (, dan : temperatur sentak (. Penyusutan Penyusutan adalah pengecilan dimensi produk aktual terhadap dimensi cavity karena faktor kemampuan kompresi dan muai panas plastik dan volume penyusutan, Rumus 14, Budiarto (2002), atau (14) dengan: : volume penyusutan, : volume cavity, dan volume produk temperatur ruang. Venting Udara yang terjebak dalam rongga cetakan antara plate cavity dan plate core. Venting mengakibatkan pengisian lelehan plastik dalam cavity menjadi tinggi yang berakibat bahan plastik terbakar dan produk rusak. Venting dibuat antara pertemuan core plate dan cavity plate dengan nilai berkisar 0,0025-0,035 mm. Dasar Perhitungan Waktu Permesinan Waktu pemesinan adalah pembuatan cetakan plastik sebagai jumlah waktu pengerjaan cetakan plastik beserta bagiannya. Dari perhitungan diketahui waktu pemesinan tiap bagian, sehingga didapat waktu total pemesinan pembuatan cetakan yang memakai mesin konvensional dan non konvensional: bubut, frais, bor, gerinda datar, gerinda silinder, dan kerja bangku. Lima elemen dasar pemesinan ditentukan: kecepatan potong, kecepatan pemakanan, kedalaman pemotongan, waktu pemotongan, dan kecepatan penghasilan beram. Data Pembuatan Spesifikasi mesin injeksi manual: (a) shoot volume = 44, (b) injection rate = 2,29 cm 3 /detik, (c) clamping force = 10ton, (d) max injection pressure: 1000g/cm 2, dan (e) spesifikasi plastik: (e1) jenis: LDPE, (e2) temperatur leleh = , (e3) temperatur sentak = 50-90, (e4) temperatur dinding cavity = 20-60, (e5) ρ saat pendinginan = 0,79g/cm 3, dan (e6) ρ temperatur ruang = 0,92g/cm 3. Pendinginan: (a) media pendinginan: air, (b) temperatur air masuk = 25, (c) temperatur air keluar = 30, (d) diameter saluran pendingin = 5 mm, dan (e) viskositas kinematis air =1cm 2 /detik. Siklus pencetakan: (a) waktu buka = 5s, (b) waktu tutup = 3s, (c) waktu penyisipan pelat ring = 3s, (d) waktu injeksi = 8s, (e) waktu pendinginan = 44s, (f) waktu delay = 9s, (g) total waktu = 72s, dan (h) jumlah siklus = 50 siklus/jam. Hasil dan Pembahasan Pemilihan Produk Gambar 3. Desain produk sepatu kaki-kursi Survei lapangan dilakukan dalam pemilihan produk untuk penentuan produk yang dibuat. Desain dan dimensi produk sepatu kaki kursi lipat sisipan pelat ring sebagaimana Gambar 3. Perhitungan Dasar Mould Perhitungan meliputi: perhitungan cavity, gate, runner, clamping force, penyusutan, dan cooling system. Perhitungan diawali dengan perkiraan luas proyeksi produk, volume dan massa produk. Penghitungan volume dan luas permukaan produk sepatu kaki kursi lipat sisipan pelat ring memakai bantuan software Catia, karena bentuk produk sangat sulit dihitung volume dan luas permukaannya memakai rumus manual. Dengan memakai software Catia didapat luas permukaan dan volume produk: (a) luas proyeksi poduk: 80cm 2, (b) luas proyeksi runner: 10cm 2, (c) volume runner dan gate: 2,22cm 3, (d) volume produk:16,13cm 3, dan (e) massa produk. Massa produk dihitung dari volume produk dan massa jenis bahan injeksi ke dalam cetakan: Massa produk = volume produk x ρ (LDPE) = 16,13cm 3 x 0.92g/cm 3 = 4,84g 15g. Perhitungan volume gate jarum Desain gate jarum memakai 0,8 mm agar aliran yang masuk lancar. Untuk perhitungan volume gate sprue diketahui dan dihitung sebagai: D = 0,8 mm, t = 1 mm, v = π.r 2.t = π. 0, = 0,5mm 3 = cm 3. Perhitungan luas penampang gate Gate dihitung, diketahui: G =14,8491 ~ 15g; = 0,92g/ ; t = 8s; = 2,29 /detik; dan = 13 mm 2 = 0,13cm 2. Dicari luas penampang gate (A g), = = = 176,15cm/s. = = = 0,0115 cm 2 = 1,15mm 2. Perhitungan runner Perhitungan dimensi runner dengan ketebalan maksimal produk 2,5mm, dihitung sebagai: D = + 1,5 = 2,5 + 1,5 = 4mm. Bentuk dan dimensi runner mengacu Tabel 1, standar dimensi runner, maka didapat S < 4mm, R = 2,25mm, t = 4,5mm dan b = 5,86mm. Perhitungan jumlah cavity Perhitungan cavity digunakan rumus: = = = 2,4

5 Seminar Nasional Teknologi Terapan (SNTT) 2015-JTM Polinema 21 Secara praktis dapat diperoleh dengan: 0,4. 2,4 N 3 0,8. 2,4; 0,96 N 3 1,92; praktis 1 N 3 2. Diperoleh nilai 1 N 3 2, sehingga desain catakan plastik sepatu kaki kursi dipakai 1 cavity. Perhitungan Clamping Force Dalam perhitungan clamping force memakai dasar spesifikasi mesin injeksi: = x = 1000kg.f/cm 2 x 90cm 2 = 90000kg.f = 9 ton. Jadi mesin injeksi dapat digunakan untuk produk tersebut karena memenuhi syarat yaitu: F c< FM = 9ton < 45ton. Perhitungan penyusutan Karena menggunakan bahan jenis LDPE, maka perhitungan penambahan bahan S% adalah 0,023 sebagai kompensasi adanya penyusutan dengan rumus: cavity = L p (1+S%). Tebal cavity = L p (1+S%) = 22,1 (1 + 0,023) = 2,5 (1 + 0,023) = 22,61mm. Jadi penyusutan arah = 0,508mm. Jadi penyusutan arah tebal = 0,056mm. Tinggi cavity = L p (1+S%) = 42,5 (1 + 0,023) = 43,478mm. Jadi penyusutan arah tinggi = 0,977mm. Perhitungan cooling system Diketahui: (a) volume produk = 16,13cm 3, (b) tebal produk (s) = 2,5mm, (c) massa produk = 15g, (d) waktu siklus = 72s, (e) waktu delay = 9s, (f) temperatur injeksi (T m) = 208 C, (g) temperatur dinding (T w) = 40 C, (h) temperatur sentak (T e) = 70 C, (i) temperatur air masuk (T in) = 25 C, (j) temperatur air keluar (T out) = 30 C, (k) jarak saluran cooling terhadap permukaaan cavity = 2mm, dan (l) thermal diffusivity efektif plastik ( ) = 0,087mm 2 /s. Didesain tebal rata-rata produk adalah 2,5mm dan temperatur dinding cavity, 60 C, maka waktu pendinginan: t ku = ln ( (detik) = ln ( = 29 ln4,543 = 43, Pemilihan Bahan Pertimbangan pemilihan bahan cetakan adalah dapat dikerjakan dengan mesin, faktor keselamatan terpenuhi, spesifikasi bahan sesuai, ketersediaan di pasaran, dan biaya bahan. Oleh karenanya bahan insert core dan pelat cavity digunakan SKD 11 dengan spesifikasi high precision, high mirror dan high compressive strength. Pemilihan bahan pena pengarah besar, pena pengarah kecil, dan baut Inbus DIN 912 digunakan St 42 dan baut grade 8.8. Untuk mengetahui pena dan baut yang digunakan masih dalam kondisi selamat setelah terjadi tegangan geser, maka dihitung tegangan geser yang terjadi pada tiap komponen pena dan baut sebagai: 1. Pena Pengarah Kecil pada Top Cavity Plate Ukuran Pena Pengarah Kecil = 10 mm, tegangan tarik (σ t) = 420 N/mm 2, dan tegangan geser ijin (τ ijin) = (0,5 0,8) x σ t = 0,8x1000N/mm 2 = 336 N/mm 2. Pada Top Cavity Plate terdapat Pena Pengarah Kecil sejumlah (n) = 4 yang mengalami tegangan geser karena menerima beban dari Top Cavity Plate dengan ukuran 156x98x25mm, sehingga tegangan yang terjadi: τ = = dengan: W = x V = 7,85 x 10-6 kg/mm 3 x (156 x 98 x 25) = 2,99 kg ~ 3 kg, sehingga: τ = = = 0,06kg/mm 2. Hasil yang didapat dibagi jumlah pena pengarah (n) yang mengikat pada pelat tersebut: = = 0,015 kg/mm 2 = 0,15N/mm 2, maka didapat: 0,15 N/mm 2 < 336 N/mm 2. Sesuai dengan kaidah bahwa tegangan geser yang terjadi tidak boleh melebihi tegangan geser ijin (τ<τ ijin), maka baut tersebut masih selamat menerima tegangan geser. 2. Baut inbus DIN 912 M8 grade 8.8 pada Bottom Cavity Plate Ukuran d minor = 6,65 mm, σ t = 800 N/mm 2, dan τ ijin = (0,5 0,8) x σ t = 0,8x800 N/mm 2 = 640 N/mm 2. Pada Bottom Cavity Plate terdapat Baut inbus (n)= 4 buah, terjadi tegangan geser karena menerima beban dari Bottom Cavity Plate dengan ukuran 156x98x40 mm, sehingga tegangan yang terjadi: τ = = dengan: W = x V = 7,85 x 10-6 kg/mm 3 x (156 x 98 x 40) = 4,8kg, sehingga: τ = = 0,138kg/mm 2. Hasil yang didapat dibagi jumlah baut (n) yang mengikat pada pelat tersebut, = = 0,0346kg/mm 2 = 0,346N/mm 2, maka didapat: 0,346N/mm 2 < 640N/mm 2. Sesuai dengan kaidah bahwa τ<τ ijin, maka berdasarkan perhitungan tersebut baut masih selamat setelah menerima tegangan geser. 3. Baut Inbus DIN 912 M8 grade 8.8 pada Top Plate Ukuran d minor = 6,65 mm, σ t = 800 N/mm 2, dan τ ijin = (0,5 0,8) x σ t =0,8x 800 N/mm 2 = 640 N/mm 2. Pada Top Plate terdapat Baut inbus sejumlah (n) = 2 terjadi tegangan geser karena Top Plate dengan ukuran 156x98x15mm, sehingga tegangan yang terjadi: τ = = dengan: W = x V = 7,85 x 10-6 kg/mm 3 x( ) = 1,8kg, sehingga: τ = = 0,052kg/mm 2. Hasil yang didapat dibagi jumlah baut(n) yang mengikat pada pelat tersebut: = = 0,026kg/mm 2 = 0,26 N/ mm 2, maka didapat: 0,26 N/mm 2 < 640 N/mm 2. Sesuai dengan kaidah bahwa τ<τ ijin, maka berdasarkan perhitungan tersebut baut masih selamat setelah menerima tegangan geser. 4. Baut Inbus DIN 912 M8 gade 8.8 pada Bottom Plate Ukuran d minor = 6,65mm; σ t = 800N/mm 2 ; dan τ ijin = (0,5 0,8) x σ t =0,8x800N / mm 2 = 640 N/mm 2. Pada Bottom Plate terdapat Baut Inbus DIN 912 M8 sejumlah (n) = 2 terjadi tegangan geser karena menerima beban dari Bottom Plate berukuran 156x98x15 mm, sehingga tegangan yang terjadi: τ = = dengan: W = xv = 7,85 x 10-6 kg/mm 3 x( ) = 1,8kg, sehingga: τ = = 0,052kg/mm 2. Hasil yang didapat dibagi jumlah baut (n) yang mengikat pada pelat tersebut = =

6 Seminar Nasional Teknologi Terapan (SNTT) 2015-JTM Polinema 22 0,026 kg/mm 2 = 0,26 N/ mm 2, didapat: 0,26 N/mm 2 < 640 N/mm 2. Sesuai dengan kaidah bahwa τ<τ ijin, maka berdasarkan perhitungan tersebut baut masih selamat setelah menerima tegangan geser. Hasil Uji Tekan Sepatu Kaki Kursi Produk cetak plastik yang dibuat yaitu sepatu kaki kursi lipat sisipan pelat ring karena sepatu kaki kursi lipat yang ada di pasaran mudah rusak. Uji tekan dilakukan pada kedua produk (Tabel 3). Tabel 3. Hasil Uji Tekan Produk Cetakan, produk dan kursi lipat (Gambar 4). Gambar 5 merupakan hasil uji tekan produk. Gambar 5a adalah tampak samping dari sepatu kaki kursi lipat, sepatu kaki kursi lipat yang berwarna putih terang adalah sepatu kaki kursi lipat sisipan pelat ring dan yang berwarna abu-abu adalah sepatu kaki kursi lipat tanpa sisipan pelat ring. Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa sepatu kaki kursi lipat tanpa sisipan pelat ring terjadi kerusakan pada sisi ujung bawah sepatu dan pada sepatu kaki kursi lipat sisipan pelat ring tidak rusak, hanya sedikit berubah bentuk, namun tidak sampai rusak. Hasil uji tekan sepatu kaki kursi (Tabel 3) untuk mengukur kemampuan menumpu beban dihitung lebih lanjut, karena posisi sepatu kaki kursi tidak menapak sempurna sebagai tumpuan (Gambar 6). Gambar 6. Kemiringan Kaki Kursi Lipat Kemiringan kursi lipat (Gambar 6), sekitar 60 0 dan diasumsikan sekitar 1/16 bagian dari sepatu kaki kursi yang menjadi tumpuan dari kursi lipat. Dari data yang diperoleh dapat diketahui kemampuan sepatu kaki kursi lipat sisipan pelat ring menumpu beban pada posisi pemakaian kursi lipat. Kemampuan sepatu kaki kursi lipat tanpa sisipan pelat ring: F = x 9400 N = 587,5 N, Fx = 0, dan Fy = sin60 0 x F = 0,866 x 587,5 N = 520,5 N = 52 kg. Kemampuan sepatu kaki kursi lipat sisipan pelat ring: F = x N = 937,5 N, Fx = 0, dan Fy = sin 60 0 x F = 0,866 x 937,5 N = 811, 875 N = 81,2 kg. Hasil Modifikasi Sepatu Kaki Kursi Produk sepatu kaki kursi lipat sisipan pelat ring dari hasil cetak plastik yang dibuat perlu modifikasi untuk mendapatkan produk yang lebih baik. Hal tersebut dikarenakan penempatan sisipan pelat ring pada produk yang sudah diuji coba berada terlalu ujung pada sepatu kaki kursi. Hasil modifikasi sebagaimana Gambar 7. Gambar 4. Cetakan, produk dan kursi lipat Gambar 5. Hasil uji tekan produk Gambar 5b adalah penampang bawah sepatu kaki kursi lipat tanpa sisipan pelat ring terdapat sobekan melingkar akibat pipa yang mengiris sepatu kaki kursi lipat dan pada sepatu kaki kursi lipat sisipan pelat ring tidak terjadi sobekan, hanya terlihat sisa dari tekanan pipa yang mengenai pelat ring, lalu menekan sepatu kaki kursi, sehingga kaki kursi berubah bentuk, namun tidak sobek. Gambar 5c adalah potongan pipa kaki kursi setelah uji tekan dengan sepatu kaki kursi. Tampak kedua pipa bengkok karena uji tekan mencapai maksimum dari kekuatan sepatu kaki kursi yang ditandai dengan bengkoknya pipa kursi. Gambar 7. Hasil modifikasi produk Gambar 7a tampak samping sepatu kaki kursi lipat sisipan pelat ring, gambar kiri adalah produk sebelum modifikasi dan gambar kanan adalah produk setelah modifikasi. Pada gambar kiri pelat ring terlihat samar yang menandakan pelat ring disisipkan terlalu ke ujung, sehingga dimodifikasi dengan sisipan pelat ring tidak terlalu di ujung supaya kekuatan sepatu kaki kursi bertambah. Gambar kanan adalah modifikasi produk. Sisipan pelat ring tidak tampak yang menandakan ring tidak terlalu ujung dalam sepatu. Gambar 7b adalah potongan produk yang terlihat bagian dalam sepatu kaki kursi lipat sisipan pelat ring, gambar kiri adalah produk sebelum modifikasi dan gambar kanan adalah setelah modifikasi. Terlihat pada gambar pelat ring gambar kiri tersisipkan di ujung pada sepatu kaki kursi dan pelat ring gambar kanan tersisipkan lebih dalam dari ujung sepatu kaki kursi. Simpulan

7 Seminar Nasional Teknologi Terapan (SNTT) 2015-JTM Polinema 23 Simpulan desain dan pembuatan cetakan plastik sepatu kaki kursi lipat sisipan pelat ring: 1) Total waktu pemesinan pembuatan cetakan 496,56 menit, total biaya cetakan adalah Rp ,- dan harga jual tiap produk adalah Rp 1.700,-, dengan pencapaian BEP pada produk dengan waktu produksi selama 12 hari efektif, dan 2) Sepatu kaki kursi lipat sisipan pelat ring mampu menahan beban maksimal 81,2 kg atau 56% lebih kuat daripada tanpa sisipan pelat ring yang hanya mampu menahan beban sekitar 52 kg. Saran-saran Saran-saran atas simpulan: 1) Cetakan plastik dibuat multi cavity untuk meningkan produksi, dan penggunaan mesin cetak otomatis dapat meningkatkan kapasitas produksi dengan modifikasi dalam pemasangan ring, 2) Bahan plastik lebih murah dapat digunakan (PVC), namun daya tahan produk terhadap aus lebih rendah dibandingkan dengan memakai LDPE, dan 3) Dimensi cetakan plastik dimodifikasi lebih kecil agar pendinginan lebih efektif. Daftar Rujukan Hermawan, I., Setiadi, T.A., Gunadi, K., (2013) Tinjauan bentuk konstruksi mebel Jepara, Jurusan Desain Interior Institut Teknoligi Nasional Bandung, Bandung. Harahap, P., Nurul, L.H., Arto, S.P., (2013) Analisis ergonomi redesain meja dan kursi siswa sekolah dasar, Universitas Sumatera Utara, Medan. Budiarto, (2002). Perancangan Peralatan Pencetak, Politeknik Manufaktur Bandung, Bandung.