MICROCELLULAR INJECTION MOLDING SEBAGAI … · microcellular injection molding sebagai alternatif dalam pembuatan produk plastik tugas akhir laboratorium perancangan dan pengembangan

MICROCELLULAR INJECTION MOLDING SEBAGAI ALTERNATIF DALAM PEMBUATAN

PRODUK PLASTIK

TUGAS AKHIRLABORATORIUM PERANCANGAN DAN PENGEMBANGAN PRODUK

AJUN HAKIKI2105 100 147

JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA

Latar Belakang

Adanya perkembangan teknologi pada proses injection

molding yaitu microcellular injection molding

Masih terbatasnya jumlah cavity yang mampu dibuat oleh

conventional injection molding serta masih ditemuinya cacat

produk seperti sink mark dan warpage pada conventional

injection molding

Perumusan Masalah

Bagaimana perancangan microcellular injection mold

Bagaimana pengaruh penggunaan microcellular injection

molding pada produktivitas mold serta sink mark, warpage

yang terjadi pada produk

Batasan Masalah

Mesin injection molding yang digunakan adalah Arburg 520 S

Parameter yang menjadi bahan kajian adalah jumlah cavity,

fill time, sink mark, warpage dan berat produk

Perhitungan biaya dies tidak dilakukan

Tujuan Penelitian

Merancang microcellular injection mold

Mengetahui pengaruh penggunaan microcellular injection

molding pada jumlah produk yang dihasilkan

Manfaat Penelitian

Mencari alternatif metode injection molding yang lebih efisien

tanpa mengesampingkan kualitas produk yang dihasilkan

Metode Penelitian

Start

Studi Pustaka

Studi Lapangan dan identifikasi masalah

Alternatif proses injection molding

Perancanganmicrocellular injection mold

Simulasi proses injeksi

Analisa hasil simulasi

Kesimpulan dan saran

End

Perancanganconventional injection mold

Perancangan Mold

A. Geometri dan Dimensi Produk

Perancangan Mold

B. Material Plastik yang Digunakan Adalah Polypropylene (Properties Terlampir)

C. Mesin Injection Molding yang Digunakan Adalah Arburg 520 S (Spesifikasi

Terlampir)

D. Perancangan Cavity untuk Conventional Injection Molding

Perhitungan Luas Proyeksi Produk (Ap)

Perancangan Mold

Perhitungan Volume Produk dengan Software Catia

Perhitungan Volume Cavity

Perancangan Mold

Perhitungan Jumlah Cavity (Berdasarkan Gaya Pencekaman)

Perancangan Lay-Out Cavity

3

3474

0,8 0,8 5,16 591,8

Vs cmN buah

Vp cm

= = = ≈

Perancangan Mold

Perancangan Sistem Saluran

1. Sprue

Dimensi sprue yang digunakan

Perancangan Mold

2. Runner

Tipe Runner yang Dipilih Adalah Trapezoidal Cross Section

3. Gate

Tipe Gate yang Dipilih Adalah Pin Point Gate

Perancangan Mold

Perhitungan Clamping Force yang Dibutuhkan

1. Perhitungan Flow Path (Fp)

2. Tekanan Injeksi (Pi)

Flow Path

Tempat Injeksi

Perancangan Mold

3. Penurunan Tekanan Injeksi (ΔP)

a. Pada Sprue b. Pada Runner

c. Pada Gate

Perancangan Mold

Perhitungan Tekanan Injeksi Total (Ptot)

Perhitungan Gaya Injeksi (Fi) yang Harus Ditahan oleh Gaya Pencekaman

Mesin

Perhitungan Gaya Pencekaman Minimum (Fc)

Sehingga mesin injection molding dengan kapasitas 160 ton dapatdigunakan

Perancangan Mold

Perancangan Cavity untuk Microcellular Injection Molding

A. Perhitungan Jumlah Cavity

Proses microcellular yang terjadi pada injection molding mampu mengurangi

besarnya tekanan injeksi yang diperlukan untuk mengisi cavity sampai 20-60%

sehingga jumlah cavity yang digunakan dapat lebih dari dua.

B. Perhitungan Clamping Force

Penurunan clamping force yang terjadi pada microcellular injection molding

dapat mencapai 60% atau lebih.

Perancangan Mold

Perencanaan Parting Line Parting line

Moving Plate

Fixed Plate

NozzleSistemSaluran

Posisi in gate

Perancangan Mold

Pemilihan Posisi Injeksi

Simulasi Proses Injeksi

Fill Time

Conventional (0,8079 s) Microcellular (0,7858 s)

2,7 %

Simulasi Proses Injeksi

Sink Index

Conventional (1,4 %) Microcellular (0 %)

100 %

Simulasi Proses Injeksi

Warpage

Conventional (0,8854 mm) Microcellular (0,4749 mm)

46 %

Simulasi Proses Injeksi

Berat Produk

Conventional (163,116 gram) Microcellular (105,233 gram)

35 %

Simulasi Proses Injeksi

Proses Microcellular dengan cavity berjumlah 4

Warpage (0,4663 mm) Sink Index (0 %)

Kesimpulan dan Saran

1. Perancangan microcellular injection mold memerlukan modifikasi pada mesininjection molding seperti injection unit dan sistem ejektor.

2. Hasil dari simulasi menunjukkan bahwa nilai-nilai untuk fill time, sink index,warpage dan berat produk mengalami penurunan

Parameter Conventional(2 cavity)

Microcellular(2 cavity)

Prosentase penurunan

(%)

Fill time 0,8079 s 0,7858 s 2,7

Sink index 1,4 % 0 % 100

Warpage 0,8854 mm 0,4749 mm 46

Berat produk 163,116 gram 105,233 gram 35

Clamping force 124,325 ton 20,016 ton 84

Kesimpulan dan Saran

3. Pada penelitian ini, jumlah produk yang dapat dihasilkan dengan microcellularinjection molding dapat lebih banyak daripada conventional injection molding.Hal ini dikarenakan oleh microcellular injection molding mampu membuatlebih banyak cavity. Jumlah cavity maksimum yang mampu dibuat oleh prosesmicrocellular adalah 4 cavity tanpa mengesampingkan kualitas produk yangdihasilkan.

Parameter Conventional(2 cavity)

Microcellular(4 cavity)

Prosentase Penurunan

(%)

Fill time 0,8079 s 1,610 s -

Sink index 1,4 % 0 % 100

Warpage 0,8854 mm 0,4663 mm 47

Berat produk 163,116 gram 211,193 gram -

Clamping force 124,325 ton 38,336 ton 69

Kesimpulan dan Saran

1. Agar mesin injection molding dapat menjalankan proses microcellular makadiperlukan tambahan peralatan seperti injection unit dengan port untuk gas injector dan SCF supply system.

Konstruksi Microcellular Injection Molding

Proses Dasar Untuk Microcellular Injection Molding

Barrel

Screw

Gas injector

SCF

X mm

Conventional Microcellular

1. Filling2. Packing/Holding3. Cooling

Core Plate Cavity Plate

Polymer Leleh

Cavity Plate

Polymer Leleh + SCF

Core Plate

1. Filling2. Cell Expanding3. Cooling