BAB II LANDASAN TEORI

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Proses Injection Plastik Molding 2.1.1 Pengertian Injection Plastic Molding Injection molding adalah metode pembentukan material termoplastik dimana material yang meleleh karena pemanasan diinjeksikan oleh plunger ke dalam cetakan yang didinginkan oleh air sehingga mengeras. Meskipun banyak variasi dari proses dasar ini, 90 persen injection molding adalah memproses material termoplastik. Injection molding mengambil porsi sepertiga dari keseluruhan resin yang dikonsumsi dalam pemprosesan 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. 2.1.2 Sejarah Injection Mold Mesin injection molding tercatat telah dipatenkan pertama kali pada tahun 1872 di Amerika Serikat untuk memproses celluloid. Berikutnya pada tahun 1920-an di Jerman 6

mulai dikembangkan mesin injection molding, namun masih dioperasikan secara manual dimana 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 molding masih bertipe single stage plunger. Pada tahun 1946 James Hendry membuat mesin injection molding tipe single-stage reciprocatingscrew yang pertama. Mulai tahun 1950-an relay dan timer mulai digunakan untuk pengontrolan proses injeksinya. 2.1.3 Jendela Proses Gambar 2.1 Molding area diagram Sumber : www.id.wikipedia.org/wiki/injection_molding 7

Jendela proses atau juga disebut Molding Area Diagram adalah sebuah indikator seberapa jauh kita bisa memvariasikan proses dan masih bisa membuat produk yang memenuhi syarat. Idealnya jendela proses cukup lebar sehingga bisa mengakomodasi variasi alami yang terjadi selama proses injeksi. Jika jendela proses terlalu sempit maka ada risiko menghasilkan produk yang cacat akibat variasi proses injeksi berada di luar jendela. Jendela proses berbeda-beda untuk tiap resin karena masing-masing resin memiliki titik leleh (temperatur transisi gelas, Tg) yang berbeda-beda. Jika temperatur proses terlalu rendah maka ada kemungkinan material tidak meleleh dan jika meleleh maka viskositasnya sangat tinggi sehingga memerlukan tekanan injeksi yang sangat tinggi. Jika tekanan injeksi terlalu tinggi maka akan menimbulkan flash atau burr pada garis pemisah cetakan akibat gaya pencekaman lebih kecil dari tekanan injeksi. Jika temperatur proses terlalu tinggi maka material akan mengalami kerusakan atau terbakar. 8

2.1.4 Gas Assisted Injection Molding Gambar 2.2 Gas Assisted Injection Molding Sumber : www.id.wikipedia.org/wiki/injection_molding Gas Assisted Injection Molding melibatkan penggunaan gas bertekanan tinggi dalam proses injeksi. Ketika mold baru terisi sebagian material plastik leleh (1) gas bertekanan tinggi diinjeksikan. Gas ini akan mendorong plastik leleh ke arah dindingdinding cetakan (2). Tekanan gas tetap dipertahankan untuk memberikan tekanan pemadatan sementara produk mengalami pendinginan (3). Gas yang biasa dipakai adalah gas nitrogen karena bersifat inert (tidak reaktif). 9

Gambar 2.3 Perbedaan Conventional dengan Gas Assisted Injection Molding Sumber : www.id.wikipedia.org/wiki/injection_molding Keuntungan: - Leluasa dalam mendesain bentuk-bentuk produk berongga, berdinding tipis ataupun tebal dan berbentuk batang atau pipa. - Kekakuan produk lebih tinggi akibat adanya ruang kosong (momen inersia polar lebih tinggi). - Memerlukan jumlah gate lebih sedikit sehingga mengurangi weldline. - Tidak ada cacat sinkmark pada produk-produk yang tebal. - Tekanan injeksi dan pemadatan yang lebih rendah. 10

- Distribusi tekanan pemadatan lebih merata. - Siklus injeksi lebih cepat karena waktu pendinginan yang lebih singkat. - Produk yang lebih ringan. Gambar 2.4 Injection Molding Machine Sumber : www.custompartnet.com/wu/injectionmolding 11

2.2 Molding 2.2.1 Pengertian Molding Molding (cetakan) adalah rongga tempat material leleh (plastik atau logam) bentuk cairan tersebut akan mengeras sesuai bentuk rongga cetakan. Molding 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 untuk menjaga temperature produk dan juga temperature cetakan. Mold memiliki konstruksi yang rumit dimana pembuatannya membutuhkan mesin-mesin dengan ketelitian tinggi seperti CNC, EDM, WIRE CUT, dan lain-lain. 2.2.2 Bagian-Bagian Molding Gambar 2.5 Molding Dalam Keadaan Tertutup Sumber : www.custompartnet.com/wu/injectionmolding 12

Gambar 2.6 Molding Dalam Keadaan Terbuka Sumber : www.custompartnet.com/wu/injectionmolding - Mold Base Mold base adalah seperangkat bagian yang merupakan bagian terluar dari cetakan injeksi plastik, dan merupakan tempat dipasangnya inti cetakan plastik yaitu cavity block dan core block. 13

Gambar 2.7 Moldbase Two Plate Sumber : www.futaba.co.jp/en/precision/mold/5519/index.html Berikut ini adalah dua jenis struktur yang paling umum digunakan untuk struktur dasar cetakan : (1)2-plates structure (2)3-plates structure Pemilihan antara kedua struktur ditentukan dengan metode gate yang akan digunakan. Ketika gate yang akan digunakan pin point gate, maka struktur (2) yang harus 14

digunakan. Akan tetapi ketika gate yang akan dibuat adalah side gate atau submarine gate, maka struktur (1) yang dipakai. Bahan untuk bagian-bagian konstituen dari mold base umumnya adalah baja karbon untuk konstruksi mesin (S55C, 220C, dll), dan yang paling sering digunakan dalam kondisi preharden. Dalam aplikasi khusus, baja preharden, atau stainless steel, atau aluminium alloy sering kali digunakan. Dalam aktualnya mold base selalu dikombinasi dengan bagian aksesori seperti Guide Pin, Guide bushing, return pin, dll. Bagian-bagian dan fungsi Mold Base yaitu : Top Clamping Plate berfungsi untuk mengikat molding pada saat dipasang pada mesin injection bagian atas / depan (stastionary plate / bagian yang tidak bergerak). Cavity Plate (stationary plate) berfungsi untuk menempatkan inti cetakan (cavity block). Core Plate (movable plate) berfungsi untuk menempatkan bagian core block, slide core block, lift core slide. Spacer Plate berfungsi untuk memberi jarak antara core plate / support plate dan disetting sedemikian rupa untuk mengeluarkan produk. Ejector plate berfungsi untuk menempatkan ejector pin, angular core / lift core. Ejector retainer plate berfungsi untuk pengikat ejector plate. 15

Bottom Plate berfungsi untuk mengikat molding pada saat dipasang diatas mesin injection pada (moveable plate / bagian bergerak). Runner Stripper Plate berfungsi untuk mengeluarkan runner pada molding jenis 3 plate. Stripper Plate berfungsi untuk penempatan cavity / core pada design molding tertentu. Guide Pin Berfungsi sebagai guide antara moveable plate dengan stationer plate pada saat prose injeksi diatas mesin. Guide Bushing berfungsi sebagai area pelumasan guide pin. Support Pin berfungsi sebagai pengganti Guide Pin pada struktur moldbase tipe F.G dan sebagai support pada struktur mold base tipe D.E. Return Pin berfungsi untuk membantu mengarahkan ejector plate agar bergerak tegak lurus. - Cavity Block Cavity block adalah bagian inti cetakan yang dipasang pada stationary plate dan berfungsi sebagai cetakan untuk membentuk bagian atas produk atau area produk yang memerlukan tampilan terbaik. 16

- Core Block Core block adalah bagian inti cetakan yang dipasang pada movable plate dan berfungsi sebagai cetakan untuk membentuk bagian bawah produk yang tidak terlalu memerlukan tampilan baik atau biasa saja. Namun dalam kondisi tertentu core block juga sangat penting peranannya untuk area ejector pin, gate dan cetakan undercut (slide core dan lift core). 2.2.3 Type Runner Gate Pada Molding Runner adalah saluran yang menghubungkan aliran plastik cair dari sprue menuju gate produk cetak. Bentuk penampang runner dipilih tergantung pada ukuran produk cetak, jenis plastik, perkiraan kondisi molding, dll. Secondary runner Gambar 2.8 Contoh runner yang menempel pada produk Sumber : www.mebyg.com/16-gating-runner-system/ 17

Gambar diatas merupakan bentuk aliran runner dimulai dari sprue setelah itu kepada primary runner kemudian kepada secondary runner, aliran material plastik melalui gate masuk kedalam cetakan sehingga membentuk sebuah produk. Gambar 2.9 Runner Type www.misumi-techcentral.com/tt/en/mold/2010/08/052-selection-of-the-runner-cross-sectional-shape.html Gambar 2.10 Jenis Layout Runner Berbaris dengan Aliran Simetris Sumber : www.plastics-mold.com/plastic-parts-color-affect-the-injection-mold-layout/ Keuntungan : - Aliran ke setiap cavity sama panjang Kerugian : - Banyak plastik yang terbuang (scrap) 18

- Aliran lebih panjang dan lebih banyak percabangan, cairan lebih cepat pada saat masuk ke dalam cavity. Gambar 2.11 Jenis Layout Runner Melingkar Sumber : www.plastics-mold.com/plastic-parts-color-affect-the-injection-mold-layout/ Keuntungan : - Aliran ke setiap cavity sama panjang. - Mudah dalam pengeluaran produk, terutama untuk jenis cetakan Unscrewing. Kerugian : Pemanfaatan ruang cavity tidak efisien. 19

Gambar 2.12 Jenis Layout RunnerBerbaris Sumber : www.plastics-mold.com/plastic-parts-color-affect-the-injection-mold-layout/ Keuntungan : - Pemanfaatan ruang cavity lebih efisien disbanding dengan layout jenis melingkar Kerugian : - Aliran ke setiap cavity tidak sama panjang Dalam proses perancangan runner perlu diperhatikan sebagai berikut : - Rancanglah runner Sependek mungkin. Percabangan sedikit mungkin. Agar cairan plastik mengalir secepat mungkin kedalam cavity, sehingga penurunan panas dan penurunan tekanan seminimal mungkin. - Cairan plastik harus masuk kedalam cavity secara bersamaan dengan temperatur dan tekanan yang sama. 20

- Untuk tujuan penghematan plastik, tentukan ukuran penampang runner sekecil mungkin. - Untuk mendapatkan aliran laminar, buat penampang runner sebesar mungkin. - Makin kental cairan plastik, makin pendek panjang runner. Aliran cairan plastik yang mengalir dari sprue bush menuju runner kemudian disalurkan kepada gerbang cetakan (gate), dan selanjutnya mengalir kedalam inti cetakan. Jenis gate terbagi menjadi dua disesuaikan dengan jenis struktur mold base yang dipakai. - Side gate (two plate structure) Side gate basic. Gambar 2.13 Side Gate Sumber : Standar design gate PT PyoJoon Mold Indonesia 21

Tunnel gate (submarine gate) Gambar 2.14 Tipe daritunnel Gate Standar Sumber : www.misumi-techcentral.com/tt/en/mold/2012/02/112-varieties-of-tunnel-gates.html Gambar 2.15 Tipe Tunnel Gate Submarine Sumber : www.misumi-techcentral.com/tt/en/mold/2012/02/112-varieties-of-tunnel-gates.html 22

- Pin point gate (three plate structure) Gambar 2.16 Pin Point Gate Sumber : www.misumi-techcentral.com/tt/en/mold/2012/02/112-varieties-of-tunnel-gates.html 2.2.4 Cooling System Cooling system adalah jalur pendinginan yang berfungsi untuk menjaga temperature molding. Selain untuk menjaga temperature mold, cooling system digunakan untuk menjaga kestabilan dan kualitas produk hasil cetakan. Ada beberapa macam media yang digunakan untuk cooling system, itupun tergantung dari jenis material plastik yang diinjeksi dan jenis material molding yang dipakai. Media untuk cooling system adalah sebagai berikut : - Air - Oli 23

Pembuatan jalur cooling harus diprediksi untuk mendinginkan produk, terutama di area cavity block. Karena pada cavity block ditentukan kualitas tampilan produk yang diinginkan. Selain itu, proses perancangan cooling system juga harus benar-benar safety dari kemungkinan kebocoran dan crack. 2.2.5 Eksternal Komponen Eksternal komponen molding merupakan komponen penunjang dalam konstruksi sebuah molding dan biasanya dipasang menempel pada mold base. Berikut ini yang biasa dipakai sebagai eksternal komponen beserta fungsinya: - Eye Bolt Eye bolt sangat penting peranannya dan selalu dibutuhkan pada setiap konstruksi molding, yang berfungsi sebagai baut pengikat pada mold base pada saat pemindahan mold base dari satu tempat ke tempat lain, atau juga pada saat pemasangan molding di atas mesin injeksi. Pemilihan eye bolt ditentukan dengan berapa berat suatu molding. Pada titik ini sangat erat kaitannya dengan unsur keselamatan (safety). 24

Gambar 2.17 Gambar Eye Bolt Sumber : Arsip PT PyoJoon Mold Indonesia Gambar 2.18 Spesifikasi Eye Bolt Sumber : Standar design eye bolt PT PyoJoon Mold Indonesia 25

- Nipple Nipple berfungsi menghubungkan selang pada pompa kepada lubang saluran pendingin (cooling) yang ada pada molding. Gambar 2.19 Nipple Hexagonal Head Type Sumber : www.us.misumi-ec.com/ Gambar 2.20 Nipple Hexagonal Head Hole Type Sumber : www.us.misumi-ec.com/ 26

Gambar 2.21 Nipple Hexagonal Hole Type Sumber : www.us.misumi-ec.com/ Gambar 2.22 Nipple Hexagonal Head Long Type Sumber : www.us.misumi-ec.com/ Gambar 2.23 Nipple Hexagonal Hole Type Sumber : www.us.misumi-ec.com/ 27

- Limit switch Limit switch berfungsi sebagai sensor untuk membatasi pergerakan pada ejector plate. Ini bertujuan agar ejector pin yang terpasang pada ejector plate tidak melampaui batas pada saat selesai proses ejection. Gambar 2.24 Posisi Pemasangan Limit Switch Sumber : www.us.misumi-ec.com/ Gambar 2.25 Limits Switch Sumber : www.us.misumi-ec.com/ 28

2.2.6 Internal Komponen Internal komponen molding merupakan komponen penunjang dalam konstruksi sebuah molding dan biasanya dipasang dibagian dalam konstruksi molding. Berikut ini yang biasa dipakai sebagai internal komponen beserta fungsinya: - Sprue Bush Sprue bush berfungsi sebagai saluran yang menghubungkan noozle mesin yang mengalirkan material plastik kedalam inti cetakan. Selain itu, sprue bush berfungsi juga sebagai guide center antara noozle dengan molding. Sprue bush dibuat dengan bahan alloy carbon steel, dengan spesifikasi SKS3 atau SK3. Gambar 2.26 Sprue Bush Sumber : www.us.misumi-ec.com/ - Locate ring Locate ring berfungsi sebagai guide center mold base dengan stationary plate, pada saat molding dipasang diatas mesin injection. Material locate ring terbuat dari bahan carbon steel for mechanical structures dengan spesifikasi S50C atau S55C. 29

Gambar 2.27 Locate Ring Sumber : www.us.misumi-ec.com/ - Ejector pin Ejector pin termasuk internal komponen molding yang berfungsi sebagai alat untuk mengeluarkan produk yang menempel pada core block. Ukuran dari diameter ejector pin bervariasi dan dipakai menyesuaikan dengan kebutuhan dalam konstruksi molding. Gambar 2.28 Straight Ejector Pin Standar Sumber : www.us.misumi-ec.com/ 30

Tabel 2.1 Spesifikasi Ejector Straight Pin Sumber : www.us.misumi-ec.com/ - Spring Spring atau pegas pada mold base berfungsi untuk mendorong ejector plate dan ejector retainer plate kembali ke posisi awal sebelum proses eject oleh mesin injeksi. 31

Gambar 2.29 Rumus Perhitungan untuk Menentukan Panjang Spring Sumber : Standar design perhitungan spring PT PyoJoon Mold Indonesia Gambar 2.30 Standar ukuran Spring disesuaikan dengan ukuran Return Pin Sumber : Standar design ukuran spring PT PyoJoon Mold Indonesia 32

Gambar 2.31Spring Untuk Molding Sumber : www.samsolspring.com/eng/sub1.html Gambar 2.32 Spring Deflection Sumber : www.samsolspring.com/eng/sub1.html 2.3 Material Molding Baja yang digunakan dalam cetakan untuk cetakan plastik memiliki paduan feritkarbon (yang biasanya disebut baja) sebagai bahan dasar. Hal ini membantu untuk 33

mengetahui komposisi kimia dari beberapa jenis khas baja sebagai pengetahuan dasar, karena itu akan menjadi berguna ketika mempertimbangkan perlakuan panas dan karakteristik mekanik, dll. Steel name Rolled steel for general structures Carbon steel for mechanical structures Chrome molybdenum steel Stainless steel Carbon tool steel Alloy tool steel Alloy tool steel hot die steel Alloy tool steel cold die steel Tabel 2.2 Tabel Jenis Baja Cetakan Plastik Sumber : www.us.misumi-ec.com/ Symbol [SS400] [1018 Steel Equivalent] [1.0040_ Ust.42.2] [S50C] [1049 Steel] [1.126_C50E (Ck50)] SCM3 SUS23 [SK5] [W1-8] [1.1525_ C80W1] [SKS3] [A1 or 01 Tool Steel] [1.2510_ 100MnCrW4] [SKD61] [H13 Tool Steel] [1.2344_ X40CrMoV5-1] [SKD11] [D2 Tool Steel] [1.2379_ X155CrVMo12-1] Content ratio of chemical constituents (%) C Si Mn P S Ni Cr Mo W V 0.45-0.55 0.33-0.38 0.15-0.40 0.15-0.35 0.06 0.06 0.40 0.035 0.04-0.85 0.60-0.85 0.03 0.03 0.25-0.40 0.75 1.00 0.04 0.03 12-14 0.80-0.90 0.90-1.00 0.32-0.42 0.35 0.50 0.03 0.03 0.35 0.90-1.20 0.03 0.03 0.90 0.15-1.20-0.35 0.50-1.00 0.80-1.20 0.50 0.03 0.03 4.50-5.00 1.00-1.50 1.40-1.60 0.40 0.50 0.03 0.03 11.0 0.80-13.0-1.20 0.50-1.00 0.8-1.2 0.2-0.5 34

Tabel 2.3 Daftar Persamaan Baja Sumber : Arsip Design PT PyoJoon Mold Indonesia 2.4 Dasar Kalkulasi Design Produk dan Molding 2.4.1 Design produk yang baik Design produk yang baik, adalah design produk yang sesuai dengan ketentuanketentuan sebagai berikut : - Pemakaian bahan plastik yang seminimal mungkin - Cycle time yang seminimal mungkin, dari pemadatan yang singkat ( lebih pendek ) - Penyusutan yang sama pada keseluruhan proses pembentukan ( shrinkage ) - Resiko yang seminimal mungkin terhadap tekanan yang diperlukan 35

- Ketebalan produk yang harus dipertahankan setipis mungkin serta mudah / memungkinkan untuk dibentuk, yang menjamin ketentuan-ketentuan di atas. Kapasitas produk, adalah : Quantity dari produk yang diperlukan, Waktu pemakaian serta kualitas dari produk yang diproduksi, serta Waktu pengiriman, yang juga menentukan dalam perencanaan dan pengerjaannya. Material produk ( jenis plastik ) : PP polyprophylene, LDPE low densitity polyethylene, HDPE high density polyprophylene, PVC polyvinyl chloride, dan jenis-jenis lain. Volume produk V_p ( mm 3 ), Berat produk W_p ( gr ), Density ( berat jenis material ) Bj_m ( Kg / dm 3 ), Shrinkage factor material Sh_m ( % ). 2.4.2 Jumlah cavity dalam menentukan cetakan Untuk dapat menentukan jumlah cavity produk dibuat single atau multiple pada plastic molding, adalah tergantung dari beberapa faktor, sebagai beikut : - Kapasitas pencetakan ( pembuatan produk ) dan waktu pengiriman - Kontrol kualitas yang diperlukan - Biaya produksi ( cetakan dan jumlah produksinya ) - Pembahanan plastik yang dipergunakan - Bentuk dan ukuran mold yang direncanakan dan dibuat - Kapasitas mesin produksi yang dipergunakan Faktor yang menentukan dalam pemakaian mesin produksi : - Shot capacity dari mesin produksi Sw ( gr ) 36

- Weight of molding adalah berat produk berikut runner dan gate Wm ( gr ). ( ) ( ) = Qty cavity (pcs) ( formula-1 ) - Plasticizing Capacity adalah kemampuan injeksi material atau pengeluaran material dari mesin Pc ( gr/min. ) - Dengan perbandingan jumlah shot pada tiap menitnya Q_sh ( qty/min. ), maka jumlah cavity dapat pula ditentukan. ( / ) ( / ) ( ) = Qty cavity (pcs) ( formula-2 ) 2.4.3 Tonase dari mesin plastik Injection-Blow yang akan dipergunakan Mendasarkan kepada Clamping Force Tons Adalah tonase yang diperlukan untuk menjaga agar kondisi mold tetap tertutup rapat selama proses produksi ( injection ataupun blowing ), dan menahan tekanan material pada total area yang diproyeksikan pada seluruh permukaan cavity dan core, pada saat injeksi, pemampatan ataupun pembentukan. - Total Area Proyeksi Ax ( mm 2 ) - Tekanan yang diijinkan untuk bahan cetakan ( mold ) Tx ( Kg/mm 2 ) - Maka, Clamping Force CF ( Tons ), dapat diperhitungkan : ( ) ( / ) = CF (Tons) ( formula-3 ) 37

Semakin tinggi tekanan yang diijinkan untuk bahan cetakan ( Jenis baja yang dipergunakan ), akan semakin kuat menahan tekanan dari Clamping Force mesin. Beberapa tekanan jenis yang diijinkan dari beberapa contoh jenis baja yang sering dipergunakan : Cast Steel 38.75 Kg/mm 2 Safe Factor no.7 5.43 Kg/mm 2 Carbon Steel 8.44 Kg/mm 2 Low Carbon Steel 17.57 Kg/mm 2 Closed Condition 4.92 Kg/mm 2 Dengan pertimbangan hingga 10 s/d 20 % faktor untuk tekanan sepenuhnya, maka maksimum tonase mesin yang akan dipergunakan, dapat ditentukan. 2.4.4 Karakteristik bahan plastik yang diperlukan Karakteristik bahan plastik yang diperlukan : - Jenis bahan PP, LDPE, HDPE, PVC, ABS,dan lain-lain - Density ( berat jenis ) material plastik Bj_m ( lb/in 2 ) - Melting temperature, suhu pelelehan ( keluar dari screw ) Mt ( Fahrenheit ) - Poison ratio, viskositas melting material berdasarkan tabel rasio pr ( lb. sec./ in 2 ) 38

- Injection Presure pada Cavity, tekanan aman yang diperlukan saat pembentukan produk P_cv = 10.000 ( psi ) - Injection Presure, tekanan aman yang diperlukan pada saat proses injection masuk pada sprue P_sp = 15.000 ( psi ) - Thermal diffusion dari material yang dipergunakan Th_m ( in 3 /sec. ) 2.4.5 Karakteristik bahan mold yang dipergunakan dan keadaannya Karakteristik bahan mold yang dipergunakan dan keadaannya : - Temperature Atmosfir T atm ( Fahrenheit ) - Specific heat, panas jenis dari bahan mold S_heat ( BTU / m. hrs. Fahrenheit ) - Density ( berat jenis ) bahan Mold Bj_St ( lb / in 3 ) - Mold Temperature Mt ( Fahrenheit ) - Thermal konduksi bahan Molding K ( BTU / ft 2. hrs. Fahrenheit ) - Sebagai contoh untuk beberapa jenis bahan mold : - Assab 718, Stavax atau Thysen 2312/2316 mempunyai nilai thermal koduksi yang mencapai : 21 BTU / ft 2. hrs. Fahrenheit. - JIS S 50 C, S 45 C, Assab 760 atau Thysen 1730 mempunyai nilai thermal konduksi yang mencapai : 28 BTU / ft 2. hrs. Fahrenheit. 2.4.6 SPRUE, RUNNER DAN GATE SPRUE, RUNNER DAN GATE : profile, dimensi dan pembagian flow-nya 39

Berdasarkan profilenya, SPRUE memiliki diameter awal yang lebih kecil dan diameter akhir yang menuju RUNNER dibuat lebih besar, atau pada panjangnya mempunyai sudut ketirusan yang berkisar antara 0.5 s/d 8 derajat, tergantung dari kondisi awal diameter lobang pemasukan material yang ditentukan berdasar bahan plastik dan design mold-nya. Ketirusan dimaksudkan untuk mempermudah pelepasan produk bersamaan dengan sprue dan runner. Sedangkan profile untuk RUNNER dan GATE, terdapat 3 kategori jenis profile yang sering dipergunakan, yaitu : Jenis yang Kurang ( POOR ), berbentuk Half Round, biasanya dibuat pada salah satu sisi saja, pada sisi cavity atau pada sisi core, atau sesuai dengan kondisi cavity produk yang direncanakan. Jenis yang Lebih Bagus ( BETTER ), berbentuk Trapesium, biasanya dibuat pada salah satu sisi saja, pada sisi cavity atau pada sisi core, atau sesuai dengan kondisi cavity produk yang direncanakan. Jenis yang Paling Bagus ( BEST ), berbentuk Full Round yang biasanya dibuat pada kedua belah belahan sisi core dan sisi cavity masing-masing setengah lingkaran. Dalam merencanakan, tentunya telah diperhitungkan, profile manakah yang akan dipergunakan, sesuai dengan kondisi dan kemungkinan yang dapat di terapkan. Sebagaimana telah ditentukan, bahwa yang Paling Bagus-lah yang dapat memberikan hasil yang sangat bagus dari design yang telah direncanakan. Tetapi, dapat diimplementasikan atau tidaknya design tersebut pada saat pengerjaannya, adalah hal yang sangat menentukan. Dan dari hasil keakuratan kalkulasi dan konversi re-profile, 40

maka dari ketiga kategory profile tersebut, memberikan pilihan sangat menentuan dengan : AREA ataupun KELILING profile yang telah diketahui. Sebagai contoh, dari suatu design, ketentuan profile runner adalah berbentuk Full Round, dan hasil kalkulasinya diperoleh ukuran diameter runner Dr = 3 mm. Tetapi, pada kenyataannya pembuatan runner dengan bentuk lingkaran tidak memungkinkan pada konstruksi mold yang sedang direncanakan tersebut. Tentunya harus menentukan pilihan selanjutnya, Runner dengan profile Half Round atau dengan profile Trapesium. Dan dari hasil Dr = 3 mm, maka nilai mutlak untuk Area dan Keliling sudah dapat diketahui, maka konversi re-profile dapat ditentukan kemudian. Jika Area Dr ( Full Round ) = 1/4 x pi x Dr 2 = 1/4 x 3.14 x 3 2 = 7.0686mm 2 maka konversi re-profile ke Half Round, adalah : Area Dr ( Half Round ) = Area Dr ( Full Round ) = 7.0686 mm 2, maka : Area Dr ( Half Round ) = ( 1/4 x pi x Dr 2 ) : 2 = 7.0686 mm 2 ( 7.0686 x 2 ) : ( 1/4 x pi ) = ( 14.1372 ) : ( 1/4 x 3.14 ) = Dr 2 = 18 mm, maka Dr = 18 1/2 = 4.243 mm. Jadi Dr ( Half Round ), berubah atau tidak sama dengan Dr ( Full Round ), tetapi sesuai dengan konversi kalkulasi dari Dr ( Full Round ), yang semula Diameter 3 mm, menjadi Diameter 4.243 mm. Dan jika itu masih tidak memungkinkan dan harus dirubah menjadi profile Trapesium maka konversinya, adalah : 41

Area Dr ( Trapesium ) = Area Dr ( Full Round ) = 7.0686mm 2 maka, Area Dr ( Trapesium ) = ( 1.3125 Dr 2 ) : 2 = 7.0686mm 2 dan, ( 7.069 x 2 ) : 1.313 = Dr 2 = 10.771 mm maka Dr = 10.771 1/2 = 3.282mm dan tinggi profile dan lebar bawah dari Trapesium adalah masing-masing, 0.75 Dr = 0.75 x 3.282 = 2.461 mm atau dengan menentukan sudut kemiring dinding runner yang dikehendaki : T Alpa : Tan -1 [ (( Dr 0.75 Dr ) : 2 ) : 0.75 Dr ] sehingga : T Alpa = Tan -1 [ { ( 3.282 ( 0.75 x 3.282 ) ) : 2 } : (0.75 x 3.282 ) ] Tan -1 ( 0.167 ) = 9.461 derajat, adalah sudut kemiringan Trapesium. Mengapa konversi dan re-profile harus dilakukan? dan mengapa tidak mengganti profile begitu saja? Hal ini berhubungan erat dengan prinsip tekanan dan flow pada suatu ruangan, di mana pada area yang sama besar, maka tekanan dan kecepatan yang dilaluinya akan sama pula. Jadi, secara prinsip jika hasil kalkulasi sudah menentukan diameter, dan hasil area yang menentukan, maka dengan merubah memperbesar atau memperkecil area tersebut, akan berpengaruh terhadap besar tekanan yang akan diterimanya, serta kecepatan dalam melaluinya. 2.4.7 Pembagian jalur runner dari sprue sampai ke gate Beberapa metode layout Sprue, Runner, dan Gate, dengan posisi penempatan cavity pada cetakan multiple cavity. Sedangkan pada single cavity, titik injection point, 42

di mana sprue ditempatkan atau sebagai permulaan material diinjeksikan, ditentukan berdasarkan sumbu moment inertia dari produk, karena pada titik pusat yang tepat, flow material pada saat pembentukan, dapat menyebar rata pada cavity. Dan jika hal tersebut tidak memungkinkan karena kondisi bentuk produk, kalkulasi secara khusus dapat dilakukan dengan mempertimbangkan faktor-faktor yang mendukung flow dan sirkulasi sebagaimana diharapakan. Pada kondisi yang khusus, penggunaan Hot Runner, yang secara prinsip menghasilkan flow dan panas material mengalir yang lebih bagus pada tiap cavity-nya, karena hantaran panas material yang tetap terjaga pada saat pembentukan produk. Flow material yang mengalir dalam proses pembentukan produk, pada cetakan multiple cavity berawal dari Sprue, kemudian masuk dan terbagi-bagi dalam beberapa Segmen Runner, Segmen pertama adalah Primary Runne, kemudian Secondary Runner, lalu Tertiary Runner hingga Gate, setelah itu memasuki Cavity pembentukan produk. Berikut ini adalah contoh layout Runner yang kompleks, tetapi typical, lengkap dengan pembagian segmen-segmennya. Dari Nozle Injection, material plastik dialirkan ke Sprue dari diameter kecil ke diameter yang lebih besar ( bentuk tirus ), flow ini membentuk Runner Sprue. Setelah Runner Sprue, flow material terbagi dalam dua arah segmen Primary Runner yang typical ( arah yang membelah ke samping kiri dan kanan ditambah arah ke masingmasing ke kedua cavity yang diperhitungkan setengahnya atau arah Runner ke-dua 43

cavity ). Kemudian segmen Secondary Runner, adalah runner yang mengarah ke kedua cavity, yang diperhitungkan setengah bagian pada arah yang menuju salah satu cavity. Secondary Runner, bentuk dan penampang runnernya lebih kecil dari Primary Runner. Setelah itu adalah segmen Tertiary Runner, di mana aliran runner itu kemudian menuju ke satu arah satu cavity. Sebelum aliran masuk ke dalam cavity, masih terdapat satu segmen lagi yang harus dilalui, yaitu Gate. Tertiory Runner, bentuk dan penampang runnernya lebih kecil dari Secondary Runner. Gate, adalah bagian runner yang menerima tekanan yang paling besar setelah proses flow runner yang melalui segmensegmen runner. Setelah melalui Gate, flow material masuk ke dalam cavity untuk pembentukan produk. 2.5 Autodesk Moldflow Autodesk moldflow adalah software simulasi untuk produk injection molding. Software simulasi ini lebih dikenal para engineer yang berkecimpung dalam bidang molding terutama injeksi plastic baik desainer ataupun user molding itu sendiri. Dalam aplikasinya software ini cukup banyak membantu dalam memperkirakan bagaimana produk hasil injeksi berdasarkan konstruksi molding maupun parameter injeksi yang diaplikasikan. Dari sisi fungsi software ini sendiri dibagi menjadi dua : 44

2.5.1 AMA ( Autodesk Moldflow Adviser ) Adviser memberikan analisa lengkap hasil injeksi berdasarkan struktur produk dan material yang digunakan, missal untuk mengetahui area shortmold ( short-short ), pressure drop, filling time, dsb. Dimana informasi tersebut dapat digunakan mold desainer sebagai referensi untuk mendesain konstruksi molding begitu pula bagi seorang desainer produk plastic untuk melihat defect yang mungkin terjadi sehingga improvement dapat dilakukan dari konstruksi produk. 2.5.2 AMI ( Autodesk Moldflow Insight ) Setelah desainer sudah memiliki gambaran konstruksi molding seperti apa yang akan dibuat seperti posisi core-cavity-slider, insert, cooling, gate dsb. Selanjutnya tinggal mensimulasikan dengan Insight dimana versi ini dilengkapi dengan fasilitas basic desain mold plan seperti core plate, cavity plate, runner plate, cooling system, material molding dsb. Disamping itu bisa juga disimulasikan parameter injeksi yang akan dipakai seperti speed, pressure, V/P change, cooling time dan holding mengingat setiap mesin injeksi memiliki karakteristik sendiri dan kelebihannya lagi kita dapat membuat mesin virtual dimana karakteristiknya disesuaikan dengan kondisi actual mesin yang dipakai. Jadi ketika seorang plastic engineer dihadapkan pada suatu desain part plastik yang pertama dilakukan adalah analisa part defect dengan AMA untuk menentukan improvement apa saja yang dapat dilakukan baik dari struktur molding yang akan dibuat 45

atau desain part itu sendiri, kemudian simulasi dengan AMI untuk optimalisasi ketika didepan mesin injeksi. Dari hasil simulasi Moldflow seorang plastik engineer dapat menentukan perbaikan apa saja yang bisa dilakukan sebelum suatu cetakan atau molding dibuat untuk menghasilkan produk seperti spesifikasi konsumen serta melihat cacat produk seperti apa yang mungkin terjadi dan apakah masih dalam level acceptable atau tidak. Secara garis besar untuk mengasilkan produk yang baik adalah bagaimana lelehan material plastik dapat memenuhi rongga didalam mold dengan sempurna dengan density yang optimal tanpa mengabaikan life-time dari molding itu sendiri, tentu saja factor cost produksi seperti cycle-time juga menjadi pertimbangan tersendiri bagi designer tooling, beberapa factor tersebut dapat dijadikan variable constraint dalam software ini sebagai item optimasi. 46