Simulasi Parameter Injection Molding untuk Mengurangi Nilai Shrinkage dan Cacat Weldline Berbasis Simulasi Moldflow

Abstract

Proses injection molding merupakan salah proses pengolahan polimer dengan metode solidifikasi. Metode solidifikasi merupakan proses memasukan polimer yang berada pada fase fluid atau semi fluid ke dalam cetakan. Polimer yang telah masuk ke dalam cetakan akan membentuk geometri sesuai dengan cetakan dan membeku dengan selang waktu tertentu. Fenomena yang terjadi pada saat polimer membeku adalah fenomena penyusutan atau disebut sebagai shrinkage. Penyusutan pada proses ini terjadi disebabkan jumlah kalor yang tersimpan pada polimer berpindah ke cetakan (mold). Jumlah kalor yang menurun pada polimer akan mengakibatkan ikatan antar molekul akan kembali merapat. Merapatnya ikatan antar molekul menyebabkan volume polimer menurun. Studi kasus dilakukan pada salah satu industri yang menggunakan proses injection molding yaitu PT. Dynaplast. Penelitian ini mengkaji produk elemen otomotif berupa tutup knalpot sepeda motor (muffler). Nilai shrinkage pada produk ini memiliki peranan penting, sebab benda kerja ini memiliki fungsi suaian. Nilai shrinkage yang terlalu besar pada produk dapat mengakibatkan dimensi pada bagian suaian sulit untuk dikontrol. Permasalahan pertama yang akan diangkat pada penelian ini adalah bagaimana menurunkan nilai shrinkage pada produk muffler. Nilai shrinkage yang rendah akan meningkatkan kekonsistensiann produk dari shot satu ke shot yang lain. Hasil dari studi kasus juga menemukan bahwa pada proses produksi terjadi cacat weld line pada setiap produk. Cacat weld line merupakan cacat yang berkaitan dengan visual dan kekuatan ikatan polimer. Cacat weld line terbentuk ketika dua aliran polimer yang terseparasi bertemu kembali pada suatu titik. Pertemuan aliran polimer ini mengakibatkan pembentukan garis, dimana garis akan membentuk warna yang lebih tebal dibandingkan bagian yang lain. Cacat weld line juga mengindikasikan kekuatan polimer pada bagian tersebut lebih lemah. Permasalahan kedua yang diangkat pada penelitian ini adalah bagaimana cara agar cacat weld line dapat diminimalisir. Metode penelitian yang akan dilakukan adalah dengan melakukan evaluasi aliran polimer dengan simulasi Moldflow. Tahap pertama adalah melakukan perbandingan hasil antara produk aktual dengan hasil simulasi. Tahap ini bertujuan untuk mengetahui seberapa besar penyimpangan hasil yang terjadi antara hasil aktual dengan hasil simulasi. Jika error pada simulasi kurang dari 10% maka simulasi dapat dilanjutkan ke tahap perancangan ulang. Tahap kedua adalah perancangan ulang berdasarkan pemindahan lokasi gate. Simulasi Moldflow dapat mengidentifikasikan bagaimana orientasi molekul yang terbentuk jika lokasi gate diubah pada lokasi tertentu. Langkah ketiga adalah dengan menerapkan metode scientific molding untuk mengetahui bagaimana pengaruh parameter tertentu terhadap nilai shrinkage ratio dan proses terbentuknya weld line. Metode scientific molding merupakan metode yang digunakna industri untuk mendapatkan parameter optimal. Metode scientific molding yang memungkinkan untuk dilakukan pada pada penelitian kali ini adalah perhitungan clamping force, perhitungan shot size, perhitungan velocity to pressure transfer (VPT), pengujian rheology, penentuan nilai holding time dan holding pressure. Hasil dari tahap perbandingan antara nilai shrinkage ratio produksi dengan nilai shrinkage ratio simulasi menunjukan titk uji satu (bagian lingkaran) menghasilkan error sebesar 8,111%; titik uji dua (bagian slot 1) menghasilkan error sebesar 8,313%; titik uji tiga (bagian slot 2) menghasilkan error sebesar 102,646%. Hasil dari simulasi dan analisis data menunjukan parameter dengan lokasi gate A; injection time sebesar 2,00 detik; holding pressure sebesar 75%; dan holding time sebesar 4 detik menghasilkan nilai shrinkage ration yang lebih rendah dibandingkan dengan nilai shrinkage aktual. Pengamatan weld line pada titik uji satu dengan parameter tersebut menunjukan bahwa panjang weld line lebih rendah dibandingkan panjang weld line hasil aktual.