Pengoptimuman Parameter Proses Pembentukan Komposit Serat Buah Kelapa Sawit/Resin Polyester Menggunakan Metode Taguchi Hendra suherman ), Yovial Mahyoeddin ), Puba Pratama ) Jurusan Teknik Mesin, Universitas Bung Hatta Padang Kampus III; Jl. Gajah Mnada, Gunung Pangilun E-Mail: pubapratama@yahoo.com ABSTRAK Komposit adalah kombinasi antara dua material atau lebih yang berbeda bentuknya, kimianya, dan tidak saling melarutkan. Proses pembentukan komposit dipengaruhi oleh berbagai parameter diantaranya : bahan, morfologi serat, Weight ability, polaritas dan sebagainya. Untuk mengoptimumkan Parameter Proses Pembentukan Komposit Serat Buah Kelapa Sawit/Resin Polyester dengan Menggunakan Metode Taguchi.Penelitian ini bertuuan untuk Mengoptimuman Parameter Proses Pembentukan Komposit Serat Buah Kelapa Sawit/Resin Polyester Menggunakan Metode Taguchi. Pada proses pembentukan komposit serat buah sawit ini di pilih faktor dan level sebagai berikut: Komposisi (%, %, %), Panjang serat(cm cm cm), Katalis (ml, ml, ml). Hasil optimasi dari penelitian ini berupa respon Taguchi terhadap nilai tegangan dan harga impact, dengan kondisi spesimen sebagai berikut : spesimen uji tarik Taguchi (Komposisi % Panjang serat cm dan ml) dan spesimen uji impact Taguchi Komposisi % Panjang serat cm dan ml). Kata kunci : Resin Polyester, Komposisi, Panjang serat,, Metode Taguchi, Tarik, Impak.. PENDAHULUAN Perkembangan dibidang teknologi dan sains pada jaman sekarang ini mendorong material komposit banyak digunakan pada berbagai macam aplikasi produk. Secara global material komposit dikembangkan untuk menggantikan material logam yang banyak digunakan sebelum berkembangnya material komposit. Menurut Matthews dkk. (), komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material pembentuknya melalui campuran yang tidak homogen, dimana sifat mekanik dari masingmasing material pembentuknya berbeda. Dari campuran tersebut akan dihasilkan material komposit yang mempunyai sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material pembentuknya. Untuk mendapatkan parameter proses pembentukan komposit serat buah sawit yang optimum, digunakan Design of experiment (DOE) dengan metode parameter taguchi. Metode ini dipilih karena memiliki tingkat keefektifan yang tinggi dibandingkan dengan metode faktorial yang lain. Sebagai contoh jika ada tiga parameter yang diuji dengan masing-masing parameter mempunyai tiga level, jika DOE menggunakan full faktorial maka akan ada = kombinasi percobaan hal ini jelas akan membutuhkan biaya yang besar dan waktu yang lama, sedangkan dengan metode parameter taguchi hanya butuh kombinasi percobaan namun karena pada metode taguchi ini hanya sebagian variasi
percobaan yang dilakukan dibandingkan dengan metoda full faktorial, maka perlu diteliti tingkat keakuratan metode ini. Berdasarkan hal tersebut diatas peneliti ingin mendapatkan pengoptimuman parameter proses pembentukan komposit serat buah kelapa sawit/resin polyester menggunakan metode taguchi.. Tinjauan Pustaka. Metode Parameter Taguchi Metode Taguchi pertama kali dicetuskan oleh Dr. Genichi Taguchi pada tahun saat mendapat tugas untuk memperbaiki sistem komunikasi di Jepang. Dr. Genichi Taguchi memiliki latar belakang engineering, juga mendalami statistika dan metematika tingkat lanjut, sehingga ia dapat menggabungkan antara teknik statistik dan pengetahuan engineering. Ia mengembangkan metode Taguchi untuk melakukan perbaikan kualitas dengan metode percobaan baru, artinya melakukan pendekatan lain yang memberikan tingkat kepercayaan yang sama dengan SPC (Statistical Process Controll). Taguchi memiliki pandangan yang berbeda mengenai kualitas, ia tidak hanya menghubungkan biaya dan kerugian dari suatu produk saat proses pembuatan produk tersebut, akan tetapi juga dihubungkan pada konsumen dan masyarakat. Kualitas adalah kerugian setelah produk digunakan oleh masyarakat di samping kerugian yang disebabkan oleh mutu produk itu sendiri. Taguchi memperkenalkan suatu ukuran yang disebut Signal-to-noise ratio yang mencerminkan ukuran perbandingan antara besar signal (yang dapat diteliti atau dapat dideteksi) dengan besar noise (yang biasanya tidak terdeteksi atau dapat dideteksi dengan biaya yang mahal) yang mempengaruhi hasil nilai respon (yang dalam hal ini adalah nilai karakteristik kualitas yang diteliti). Taguchi menghasilkan disiplin dan struktur dari disain eksperimen. Hasilnya adalah standarisasi metodologi disain yang mudah diterapkan oleh investigator. Adapun konsep Taguchi adalah :. Kualitas seharusnya didisain ke dalam suatu produk dan bukan diinspeksi ke dalamnya.. Kualitas dapat diraih dengan baik dengan cara meminimasi deviasi target. Produk tersebut harus dirancang sedemikian rupa hingga dapat mengantisipasi faktor lingkungan yang tak terkontrol.. Biaya dari kualitas seharusnya diperhitungkan sebagai fungsi deviasi dari standar yang ada dan kerugiannya harus diperhitungkan juga kedalam sistem. Seven Point Taguchi Menurut Robert H. Lochner & Joseph E. Matar (), filosofi Taguchi dapat dirangkum menjadi elemen dasar (seven point Taguchi) :. Dimensi penting dari kualitas produk yang diproduksi adalah total kerugian yang diteruskan oleh produk tersebut ke konsumen.. Dalam era ekonomi yang penuh persaingan, perbaikan kualitas secara terus menerus dan pengurangan biaya adalah penting untuk dapat bertahan dalam bisnis.. Perbaikan yang terus menerus meliputi pengurangan variasi dari karakteristik produk dari nilai target mereka.. Kerugian yang diderita konsumen akibat produk yang bervariasi seringkali mendekati proporsi deviasi kuadrat dari karakteristik dari nilai targetnya.. Kualitas akhir dan biaya proses produksi ditentukan oleh perluasan yang besar dari desain engineering dari produk dan proses produksinya.
. Variasi dari produk atau proses dapat dikurangi dengan mengeksploitasikan efek nonlinear dari parameter produk atau proses pada karakteristik.. Desain eksperimen statistik dapat digunakan untuk mengidentifikasi setting parameter dari produk atau proses yang akhirnya dapat mengurangi variasi. kebalikannya sehingga respon idealnya menjadi nol. ) Terbaik pada nilai nominal (Nominal is the best) Pada situasi ini respon idealnya adalah nilai target tertentu, besarnya Signal-to-noise ratio adalah : Signal-to-noise ratio dari Taguchi Untuk memperoleh produk yang variabilitasnya kecil, eksperimen perlu dilakukan pengulangan sedikitnya dua kali, dengan tujuan agar keragamannya dapat dihitung. Taguchi merekomendasikan ukuran Signal-to-noise ratio yang tergantung pada permasalahannya (respon yang diinginkan), yaitu : ) Makin kecil makin baik (Smaller-thebetter). Pada situasi ini respon idealnya adalah nol, besarnya Signal-to-noise ratio adalah : = - Log [ Mean of Sum of Squares of measured data] dimana n adalah jumlah ulangan pada tiap tiap runs percobaan. Contoh : percobaan dengan respon adalah jumlah cacat, keausan dan lain-lain. ) Makin besarl makin baik (larger-thebetter). Pada situasi ini respon idealnya adalah tak terhingga, besarnya Signal-to-noise ratio adalah : = - Log [ Mean of Sum of Squares of reciprocal measured data] dimana n adalah jumlah ulangan pada tiap tiap runs percobaan. Kasus ini dapat dipandang sebagai kasus khusus dari situasi smaller-thebetter yaitu responnya dibuat sebagai dimana n adalah jumlah ulangan pada tiap tiap runs percobaan.. METODOLOGI PENELITIAN Metode penelitian menggunakan serat buah kelapa sawit dengan parameter yang dipilih sebagai berikut : Komposit terdiri dari: serat buah kelapa sawit resin poliester Dengan memvariasikan : perbandingan resin dengan dan (serat:resin) Matrik yang digunakan pada pengujian ini adalah resin polyester. i. Peosedur Kerja Proses pembuatan komposit dilakukan sebagai berikut :. Persiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan meliputi: A. Bahan : Serat buah sawit Resin polyester Katalis B. Alat : Cetakan Beaker glass Alat suntik (ml)
Pengaduk Kertas pasir. Siapkan cetakan dan susun serat buah sawit (dengan variasi panjang yang telah ditentukan) dengan susunan sejajar kedalam cetakan.. Masukkan resin polyester kedalam beaker glass sebanyak ml.. Ambil dengan menggunakan alat suntik sebanyak yang telah ditentukan sesuai dengan variasi yang telah ditentukan.. Masukkan yang telah diambil dengan alat suntik kedalam beaker glass dan aduk selama menit.. Tuangkan campuran resin polyester dengan kedalam cetakan yang telah diisi serat buah sawit yang telah disusun secara sejajar.. Bolak balik serat secara perlahan dengan menggunakan sendok agar matriks dapat mengisi seluruh rongga cetakan.. Tunggu selama - jam hingga komposit mengeras.. Setelah komposit mengeras, angkat dan keluarkan komposit dari dalam cetakan.. Ulangi langkah diatas untuk proses pembuatan spesimen selajutnya dengan variasi serat,, sesuai dengan variasi dibawah ini (% Resin Polyester + ml Katalis) (% Resin Polyester + ml Katalis) (% Resin Polyester + ml Katalis) ( Serat % + Katalis ml + Panjang Serat cm) ( Serat % + Katalis ml + Panjang Serat cm) ( Serat % + Katalis ml + Panjang Serat cm) ( Serat % + Katalis ml + Panjang Serat cm) ( Serat % + Katalis ml + Panjang Serat cm) ( Serat % + Katalis ml + Panjang Serat cm) ( Serat % + Katalis ml + Panjang Serat cm) ( Serat % + Katalis ml + Panjang Serat cm) ( Serat % + Katalis ml + Panjang Serat cm). Setelah semua spesimen selesai dibuat, bersihkan dan rapikan spesimen. Gambar. Spesimen Uji tarik taguchi Gambar. Spesimen Uji impak taguchi Proses Pengujian Tahap ini merupakan tahap terakhir dari penelitian, dimana komposit telah diperoleh dan dilakukan analisa karaktewristik. Tahap ini merupakan tahap untuk menganalisa karakteristik komposit dari serat kulit batang melinjo dengan uji tarik dan uji impak.
Analisa a. Uji Tarik Pengujian sifat mekanik material ini dilakukan dengan menggunakan ASTM D. Material komposit di beri tegangan tarik sampai putus, dicatat beba maksimum dan regangannya. b. Uji Impak Pengujian Impak adalah suatu kriteria penting untuk mengetahui kegetasan bahan polymer (Tata dan Sinroku, ). Pengujian impak bertujuan untuk mengukur berapa energi yang dapat diserap suatu material sampai material tersebut patah. Pengujian impak merupakan respon terhadap beban kejut atau beban tiba-tiba (beban impak), (Callister, ). Pengujian ini menggunakan ASTM E-.. HASIL ANALISA DAN PEMBAHASAN,,,,,,,,,,,,,,,, Tabel. Hasil Analisa Data Pengujian Impak Nomor spesimen Lebar W (mm Tebal T Spesimen Control Panjang L Massa Pendulum (Kg) Sudut α Sudut β Harga Impak (J/mm ) Setelah dilakukan pengujiian tarik dan impak maka didapatkan data hasil pengujian sebagai berikut: Tabel. Hasil Analisa Data Pengujian Tarik Spesimen Control,,, Spesimen Uji Impak Taguchi,, Nomor spesim en Lebar W o Wi Tebal T o Panjang Ti Lo Li Beba n mak s (Kg) Tegang an (τ) N/mm,,,,,,,,,,,,,,,,, Spesimen Uji Tarik Taguchi,,
Mean of Means Mean of Means Mean of SN ratios Mean of SN ratios. Grafik Respon Taguchi Pengujian Tarik Respon Taguchi Terhadap Tegangan Pengujian Impak Respon Taguchi Terhadap Harga Impak Main Effects Plot for SN ratios Main Effects Plot for SN ratios -, -, -, -, -, % % % -, -, -, -, % % % -, Signal-to-noise: Larger is better Signal-to-noise: Larger is better Grafik Main Effects Plot For SN ratios Grafik Main Effects Plot For SN Ratios Main Effects Plot for Means Main Effects Plot for Means,,, % % %, % % %,, Grafik Main Effects Plot For Means Grafik Main Effects Plot For Means Kondisi spesimen uji tarik Taguchi yang optimum dapat dilihat dengan kondisi sebagai berikut A ( %) B (Panjang serat cm) C ( ml). Kondisi spesimen uji impak Taguchi yang optimum dapat dilihat dengan kondisi sebagai berikut A ( %) B (Panjang serat cm) C ( ml).
. KESIMPULAN DAN SARAN. KESIMPULAN Berdasarkan hasil pengujian kekuatan tarik pada spesimen uji tarik taguchi maka didapatkan hasil yang optimum dengan kondisi spesimen sebagai berikut : - Komposisi % Panjang serat cm dan ml. Berdasarkan hasil pengujian kekuatan impak pada spesimen uji impak taguchi maka didapatkan hasil yang optimum dengan kondisi spesimen sebagai berikut : - Komposisi % Panjang serat cm dan ml. Yang, W. H., & Tarng, Y. S. (). Design optimization of cutting parameters for turning operations based on the Taguchi method. Journal of Materials ProcessinG Technology,, -. Montgomery, D. C. Design and analysis of experiment, th edition. John Wiley & Sons, New York,.. Saran Sebaiknya dilakukan pengujian terhadap spesimen uji tarik dan uji impak yang optimum, seperti yang di sarankan metode Taguchi DAFTAR PUSTAKA Taguchi Genichi, Quality Engineering in production systems, McGraw-Hill book Company, singapore,. Iriawan Nur, Puji Astuti Septin, Mengolah Data Statistik Dengan Mudah Menggunakan Mini Andi, Yogyakarta,. Harinaldi, Prinsip-Prinsip Statistik Untuk Teknik Sains, Erlangga, Jakarta,. Jamasri, Diharjo, K. Gunesti, W.H.. Kajian Sifat Tarik Komposit Serat Buah Acak Bermatrik Polymer, Media Teknik FT-UGM. Savetlana, Shirley, Andriyanto, Andreas.. Sifat-Sifat Mekanik Komposit Serat TKKS-Polyester, Jurnal Mechanical. Jurusan Teknik Mesin, Universitas Lampung.