PENENTUAN SETTING PARAMETER PROSES INJECTION BLOW MOLDING DENGAN METODE TAGUCHI PADA PEMBUATAN BOTOL 50 ML (STUDI KASUS DI PT. X SURABAYA) Nama Mahasiswa : Deny Fahamsyah NRP : 2102 100 035 Jurusan : Teknik Mesin FTI ITS Dosen Pembimbing : Ir. Bobby Oedy P.S., M.Sc, Ph.D ABSTRAK PT. X membuat botol 50 ml dengan menggunakan proses injection blow molding. Spesifikasi dari salah satu karakteristik kualitas yang kritis (CTQ), yaitu tebal dinding botol, adalah 0.6 ± 0.2 mm. Saat ini tebal dinding botol yang dihasilkan rata-rata adalah sebesar 0.548 mm. Oleh karena itu diperlukan setting variabel proses injection blow molding yang tepat agar dapat menghasilkan produk sesuai dengan spesifikasi. Variabel proses yang berpengaruh terhadap proses pembuatan botol 50 ml pada mesin injection blow molding adalah temperatur barrel, temperatur hot runner, dan kecepatan injeksi. Agar mendapatkan hasil yang memenuhi spesifikasi dari tebal dinding botol, maka dilakukan suatu eksperimen dengan menggunakan metode Taguchi. Pengambilan data dilakukan dengan menggunakan rancangan Orthogonal Array L 9 (3 4 ) selain itu juga dikembangkan fungsi kerugian (loss function) untuk ketebalan dinding botol 50 ml. Dari eksperimen ini didapatkan setting variabel proses untuk menghasilkan tebal dinding botol yang sesuai dengan spesifikasi adalah temperatur barrel pada 280 o C, temperatur hot runner pada 270 o C, dan kecepatan injeksi pada 300 rpm. Dengan menggunakan setting ini diperoleh rata-rata tebal dinding botol sebesar 0.606 mm, dan juga didapatkan penurunan kerugian per produk sebesar 98.67 %. v
Kata kunci : Injection blow molding, CTQ, Taguchi, Orthogonal Array, temperatur barrel, temperatur hot runner, kecepatan injeksi. vi
DETERMINATION OF PARAMETER SETTING OF INJECTION BLOW MOLDING PROCESS OF 50 ML BOTTLE USING TAGUCHI METHOD (A CASE STUDY AT PT. X SURABAYA) Student Name : Deny Fahamsyah Registration Number : 2102 100 035 Department : Mechanical Engineering, FTI ITS Lecturer : Ir. Bobby Oedy P.S., M.Sc, Ph.D ABSTRACT PT. X is producing a 50 ml bottle by using injection blow molding process. One of its critical to quality characteristic (CTQ) is wall thickness of bottle, which has a specification of 0.6 ± 0.2 mm. The average of wall thickness produced is 0.548 mm. therefore, it is necessary to determine the levels of injection blow molding process variables in order to be able to fulfill the required specification. The injection blow molding process variables which affect the wall thickness are barrel temperature, hot runner temperature, and speed of injection. Based on the Taguchi method, an L 9 (3 4 ) orthogonal array was chosen for the experiments. The loss function of wall thickness was also developed. From the experiments, the levels of injection blow molding process variables which produced wall thickness as required by the specification was obtained. The average bottle s wall thickness of 0.606 mm could be processed by setting the barrel temperature at 280 o C, the hot runner temperature at 270 o C, and the speed of injection at 300 rpm. By using this setting, the quality loss function of bottle s wall thickness was also developed and showed that there was 98.67 % decrease in terms of product s loss. vii
Keywords : Injection blow molding, CTQ, Taguchi, Orthogonal Array, barrel temperature, hot runner temperature, injection speed. viii
KATA PENGANTAR Alhamdulillahi Rabbil Alamin, segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala limpahan rahmat, karunia, petunjuk, pertolongan dan keridhoan-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul Penentuan Setting Parameter Proses Injection Blow Molding Mesin AOKI dengan Metode Taguchi pada Botol 50 ml (Studi kasus PT. X Surabaya) Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi sebagian syarat untuk memperoleh gelar sarjana Teknik Mesin pada jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. Selanjutnya penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada berbagai pihak yang telah membantu terselesaikannya penelitian tugas akhir ini, antara lain : 1. Ir. Bobby Oedy P.S., MSc, Ph.D selaku dosen pembimbing, 2. Bapak dan Ibu di Tangerang yang telah banyak memberi dukungan, 3. Ir. Achmad Mulyana, Ir Sampurno MT, selaku dosendosen penguji TA, 4. Kakak-kakak dan adik-adikku di Tangerang dan di Jakarta, 5. Karyawan PT. X terutama pembimbing lapangan, seperti Pak Nugroho, Pak Daryanto, Pak Didik serta karyawan bagian PD dan QC yang telah banyak membantu dan menjawab pertanyaan penulis. 6. Seluruh karyawan Teknik Mesin, (alm) Pak Kanan, Bu Sri, Du Dar, Bu Mar, Bu Sumar, Cak Budi, Pak Sarosa, Pak No, Pak Somad, Pak Ghofur, Pak Khairun, Pak Agus, Cak To, Mas Lucky, Mas Faisal, Pak Totok, Pak Pambudi, Mas Dani, Mbak Fitri, Mbah Di, Pak Jo, Pak Amir, Pak Tyok, Pak Tris, Pak Nur, Pak Untung, Pak ix
Mul, Pak Giyanto, Pak Kayat, P Matroni, Pak Samiran, Mbah Slamet. 7. Seluruh anggota M-45, khususnya Tegar, Lele, Kruk, Gieman, Giri (semangat rek, semoga cepat lulus kabeh amin!!) serta rekan-rekan penghuni sangkar manuk. 8. Seluruh pihak yang tidak bisa saya sebutkan satu per satu. Penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, sehingga kritik dan saran diharapkan untuk perbaikan tahap selanjutnya. Surabaya, 21 Agustus 2009 Penulis x
DAFTAR ISI Halaman Judul i Lembar Pengesahan. ii Abstrak v Abstract vii Kata Pengantar. ix Daftar Isi.. xi Daftar Gambar. xiv Daftar Tabel. xvi BAB I PENDAHULUAN I.1 LATAR BELAKANG.. 1 I.2 PERUMUSAN MASALAH.. 6 I.3 TUJUAN PENELITIAN 6 I.4 BATASAN PENELITIAN.. 7 I.5 ASUMSI PENELITIAN.. 7 I.6 MANFAAT PENELITIAN. 7 I.7 SISTEMATIKA PENELITIAN.. 8 BAB II DASAR TEORI II.1 TINJAUAN UMUM PLASTIK.. 11 II.2 MATERIAL PLASTIK... 12 II.3 PROSES INJECTION BLOW MOLDING... 13 II.3.1. Urutan Proses Produksi.... 14 II.3.2. Mesin Injection Blow Molding.... 17 II.3.3. Cetakan Injection Blow Molding. 18 II.4 CACAT PADA PROSES INJECTION BLOW MOLDING... 20 II.5 PENGARUH VARIABEL PROSES.. 20 II.6 METODE TAGUCHI. 21 II.6.1. Filosofi Taguchi.. 22 II.6.2. Rasio Signal-to-Noise (S/N ratio)... 24 II.6.3. Orthogonal Array 25 II.6.4. Analisis variansi (ANOVA) 27 xi
II.6.5. Prosedur Penggabungan (pooling) faktor... 31 II.6.6. Persen Kontribusi 31 II.6.7. Uji Kenormalan... 32 II.6.8. Taksiran Nilai untuk Kondisi Optimal 33 II.6.9. Interval Keyakinan (IC)... 33 II.6.10. Perhitungan fungsi kerugian (Loss Function).. 35 BAB III METODOLOGI III.1. TAHAP IDENTIFIKASI MASALAH DAN PERENCANAAN.. 35 III.1.1. Tahap Identifikasi Masalah.. 35 III.1.2. Tahap Perencanaan.. 45 III.2. TAHAP PELAKSANAAN.... 36 III.3. TAHAP ANALISA DAN KESIMPULAN... 41 III.4. SPESIFIKASI MESIN.. 42 III.5. SPESIFIKASI PRODUK.... 43 III.6. MATERIAL DAN PERALATAN. 43 III.7. VARIABEL PENELITIAN... 44 BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN IV.1 TAHAP PERENCANAAN... IV.1.1. Penentuan Faktor dan Level Kendali.. 47 IV.1.2. Penentuan Jumlah Sampel... 48 IV.1.3. Anava untuk Eksperimen Awal 48 IV.1.4. Pemilihan Orthoghonal Array.. 49 IV.2 TAHAP PELAKSANAAN.. 51 IV.2.1. Pelaksaan Eksperimen dan Pwngumpulan Data.. 51 IV.2.2. Pengolahan Data... 51 IV.2.2.1. Perhitungan S/N ratio 51 IV.2.2.2. Analisis Variansi (ANAVA). 52 IV.2.2.3. Polling Factor.. 53 IV.2.2.4. Persen Kontribusi. 54 IV.2.2.5. Uji Kenormalan 56 IV.2.2.6. Penentuan Kombinasi Level Optimal.. 57 xii
IV.2.2.7. Analisis S/N Prediksi... 59 IV.2.3. Eksperimen Konfirmasi.. 61 IV.2.3.1. Analisis S/N Konfirmasi.. 61 IV.2.3.2. Perhitungan Fungsi Kerugian.. 65 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN VI.1 KESIMPULAN.. 69 VI.2 SARAN.. 69 DAFTAR PUSTAKA.. 71 Lampiran A. Properties material PET.. 72 Lampiran B. Hasil data lengkap eksperimen awal... 73 Lampiran C. Hasil data lengkap eksperimen Taguchi 74 Lampiran D. Hasil data lengkap eksperimen konfirmasi. 75 Lampiran E. Rancangan Orthogonal Array.. 76 Lampiran F. Tabel Distribusi F (α=0.05)..... 78 xiii
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Tebal dinding botol 50 ml (tanpa skala)... 4 Gambar 1.2 Analisis kemampuan proses pembuatan tebal dinding botol 50 ml... 5 Gambar 2.1 Prinsip dasar proses injection molding dan blow molding.. 12 Gambar 2.2 Skema proses injection blow molding.... 14 Gambar 2.3 Hot runner.. 15 Gambar 2.4 Mesin blow molding.. 16 Gambar 2.6 Cetakan injection mold 19 Gambar 2.6 Blow pin. 20 Gambar 2.7 Notasin Orthogonal Array (OA). 25 Gambar 2.8 Grafik loss function untuk nominal is the best...... 35 Gambar 3.1 Diagram alir penelitian... 37 Gambar 3.2 Diagram alir penelitian (lanjutan). 38 Gambar 3.3 Mesin injection blow molding 42 Gambar 3.4 Spesifikasi dari botol 50 ml (tanpa skala). 43 Gambar 4.1 Plot uji kenormalan 57 Gambar 4.2 Main effect plot S/N ratio 58 Gambar 4.3 Perbandingan interval keyakinan prediksi dan konfirmasi... 63 Gambar 4.4 Plot perbandingan interval keyakinan prediksi dengan eksperimen konfirmasi. 63 Gambar 4.5 Perbandingan hasil eksperimen konfirmasi dan setting pabrik.... 64 Gambar 4.6 Grafik loss function untuk botol 50 ml 67 xiv
xv
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Contoh matrik Orthogonal Array 27 Tabel 2.2 Tabel ANOVA dua arah.. 28 Tabel 4.1 Hasil ANAVA eksperimen awal 49 Tabel 4.2 Derajat bebas faktor-faktor dan level-level. 50 Tabel 4.3 Hasil perhitungan S/N ratio 52 Tabel 4.4 ANAVA eksperimen Taguchi 53 Tabel 4.5 ANAVA penggabungan pertama.. 54 Tabel 4.6 ANAVA penggabungan kedua.. 54 Tabel 4.7 Persen kontribusi dari faktor-faktor. 55 Tabel 4.8 Rata-rata S/N ratio... 58 Tabel 4.9 Hasil eksperimen konfirmasi 61 xvi