prototipe 3d printer berbasis mikrokontroler …

PROTOTIPE 3D PRINTER

BERBASIS MIKROKONTROLER

ARDUINO MEGA 2560

A final project report

presented to

the Faculty of Engineering

By

Luki Aditya

002201505007

in partial fulfillment

of the requirements of the degree

Bachelor of Science in Electrical Engineering

President University

April 2019

President University ii



ARDUINO MEGA 2560

Tugas Akhir ini

diajukan kepada

Fakultas Teknik

Oleh

Luki Aditya

002201505007

sebagai pemenuhan persyaratan

untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik Elektro


April 2019

President University iii

DECLARATION OF ORIGINALITY

I declare that this final project report, entitled “PROTOTIPE 3D PRINTER BERBASIS

MIKROKONTROLER ARDUINO MEGA 2560” is my own original piece of work and,

to the best of my knowledge and belief, has not been submitted, either in whole or in part, to

another university to obtain a degree. All sources that are quoted or referred to are truly

declared.

Cikarang, Indonesia, April 2019

Luki Aditya

President University iv



ARDUINO MEGA 2560

Dibuat Oleh :

Luki Aditya

002201505007

Disetujui Oleh

Dr.-Ing. Erwin Sitompul Antonius Suhartomo, Ph.D.

Dosen Pembimbing Tugas Akhir Kepala Program Studi Teknik Elektro


v

KATA PENGANTAR

Puji Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus karena atas berkat dan

karunianya penulis mendapatkan kesempatan untuk menimba ilmu di President University,

dan dapat menyelesaikan laporan tugas akhir yang berjudul:


BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO MEGA 2560

Tugas akhir ini disusun dalam rangka memenuhi salah satu persyaratan mencapai gelar

Sarjana Teknik Elektro Fakultas Teknik President University. Dengan selesainya tugas akhir

ini, penulis ingin menyampaikan rasa terimakasih atas segala dukungan, bantuan dan arahan

dari berbagai pihak, antara lain:

1. Tn. Lie Tjoen Liang dan Ny. Riana Julita, orang tua yang selalu menjadi motivasi

terbesar penulis dan tidak lupa pula keluarga yang senantiasa memberikan dukungan

dalam penyelesaian tugas akhir ini.

2. Bapak Dr,-Ing. Erwin Parasian Sitompul, S.T., M.Sc. selaku Dosen Pembimbing

serta Dekan Fakultas Teknik President University yang telah meluangkan waktu,

tenaga serta memberikan masukan-masukan yang bermanfaat bagi tugas akhir ini.

3. Bapak Drs. Antonius Suhartomo, M.Sc.Eng., Ph.D. selaku Kepala Program Studi

Teknik Elektro President University.

4. Seluruh Dosen serta Staff Teknik Elektro President University.

5. Seluruh rekan-rekan Teknik Elektro 2014, 2015, 2016 yang selalu memberikan

dukungan moral selama perkuliahan di President University.

6. Bapak Bangun Priyono, sebagai atasan yang selalu memberikan kelonggaran dan

dukungan agar penulis dapat menyelesaikan perkuliahan.

7. Keluarga Kancil IX F44 yang selalu memberikan dukungan moral maupun materiil.

8. Saudara - saudara Tamsos D6/6 yang rela mendengarkan alunan printer setiap

malam, khrul, ven, co, ri, kalian luar biasa!

9. Tiara Restiavani, terima kasih untuk selalu tersenyum menemani penulis.

10. Semua pihak yang tidak dapat penulis tuliskan satu persatu.


vi

Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih terdapat kekurangan, baik dari segi

penyusunan maupun tata bahasa. Oleh karena itu, penulis memohon kritik dan saran yang

bersifat membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan

semua pihak.

Atas segala dukungan dan perhatiannya penulis mengucapkan terima kasih.

Salam Sejahtera,

Cikarang , April 2019

Luki Aditya

002201505007


vii

APPROVAL FOR SCIENTIFIC PUBLICATION

I hereby, for the purpose of development of science and technology, certify and approve to

give President University a non-exclusive royalty-free right upon my final project report

with the title:


BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO MEGA 2560

along with the related software or hardware prototipe (if needed). With this non-exclusive

royalty-free right, President University is entitled to conserve, to convert, to manage in a

database, to maintain, and to publish my final project report. These are to be done with the

obligation from President University to mention my name as the copyright owner of my final

project report.

Cikarang, April 2019

Luki Aditya

002201505007


viii

ABSTRAK

Salah satu keuntungan penggunaan 3D printer untuk membuat prototyping adalah dapat

membuat prototipe dalam waktu yang singkat dan biaya yang murah dibandingkan

pembuatan prototipe secara konvensional. Namun harga mesin tersebut relatif mahal untuk

industri-industri berkembang di Indonesia. Untuk itu perlu suatu inovasi perancangan mesin

3D printer yang tidak terlalu mahal namun masih memenuhi kebutuhan Industri. Dalam

tugas akhir ini, penulis membuat prototipe 3D printer yang dapat memenuhi kebutuhan

Industri, khususnya untuk di PT Dharma Precision Tool dimana penulis bekerja, dengan

berbasis mikrokontroller Arduino Mega 2560 dan dengan aktuator masing-masing axisnya

menggunakan Lead Screw, dimana nantinya akan disempurnakan menggunakan Ball Screw.

Berdasarkan pengujian dari prototipe yang dibuat, 3D printer dapat berfungsi dan dapat

menghasilkan produk/ benda dengan ketelitian 0,1 mm, dengan parameter Extruder step 47

step/mm, Layer Height 0,2 mm, Layer Widht 0,4 mm, pada temperatur ruangan 28⁰ C. Untuk

mendapatkan hasil cetak yang maksimal, perlu dilakukan persiapan-persiapan dan pengujian

untuk mendapatkan parameter yang sesuai, karena temperatur ruangan sangat berpengaruh

pada hasil cetak.

Keywords: prototipe, 3D printer, lead screw, ball screw


ix

DAFTAR ISI

DECLARATION OF ORIGINALITY ................................................................................ iii

KATA PENGANTAR ........................................................................................................... v

APPROVAL FOR SCIENTIFIC PUBLICATION ............................................................. vii

ABSTRAK ......................................................................................................................... viii

DAFTAR ISI ........................................................................................................................ ix

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................................... xii

DAFTAR TABEL .............................................................................................................. xiv

BAB I .................................................................................................................................... 1

PENDAHULUAN ................................................................................................................. 1

Latar belakang ......................................................................................................... 1

Landasan Masalah ................................................................................................... 2

1.3 Tujuan ..................................................................................................................... 3

1.4 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah .................................................................... 3

1.5 Sistematika Penulisan ............................................................................................. 3

BAB II ................................................................................................................................... 5

DASAR TEORI DAN SPESIFIKASI ................................................................................... 5

2.1 Metode 3D Printer .................................................................................................. 5

Stereolithography (SLA) ..................................................................................... 5

Digital Light Processing (DLP) .......................................................................... 5

Selective Laser Sintering (SLS) .......................................................................... 6

Electron Beam Melting (EBM) ........................................................................... 6

Multi Jet Modelling (MJM)................................................................................. 7

Fused Deposition Modelling (FDM) ................................................................... 7

2.2 Komponen Mekanik ............................................................................................... 9

2.2.1 Rangka ................................................................................................................. 9

2.2.2 Lead Screw .......................................................................................................... 9

2.2.3 Extruder ............................................................................................................... 9

2.2.4 Nozzle ................................................................................................................ 10

2.3 Komponen Elektrik ............................................................................................... 11

2.3.1 Control board RAMPS 1.4 ................................................................................ 11

2.3.2 Microcontroller.................................................................................................. 11

2.3.3 Motor Stepper .................................................................................................... 17

2.3.4 Stepper Driver ................................................................................................... 18


x

2.3.5 Limit Switch ...................................................................................................... 18

2.3.6 Heated Bed ........................................................................................................ 19

2.3.7 Sensor Temperatur ............................................................................................ 20

2.3.8 Cartridge Heater ................................................................................................ 20

2.4 Komponen Perangkat Lunak................................................................................. 21

2.4.1 Marlin Firmware ............................................................................................... 22

2.4.2 CAM .................................................................................................................. 23

2.4.3 CAD Tools ........................................................................................................ 25

2.5 PLA (Polylactic Acid) .......................................................................................... 26

BAB III ................................................................................................................................ 27

IMPLEMENTASI DESAIN ............................................................................................... 27

3.1. Penjelasan Implementasi ....................................................................................... 27

3.1.1 Desain Prototipe ................................................................................................ 27

3.1.2 Dimensi Prototipe .............................................................................................. 30

3.2 Implementasi Perangkat Keras ............................................................................. 30

3.2.1 Wiring Diagram................................................................................................. 30

3.3 Spesifikasi Desain Prototipe ................................................................................. 31

3.4 Perancangan Extruder ........................................................................................... 32

BAB IV ............................................................................................................................... 33

PENGUJIAN DAN ANALISA ........................................................................................... 33

4.1 Pengujian Mekanik ............................................................................................... 33

4.1.1. Kalibrasi alas cetak............................................................................................ 33

4.1.2. Persiapan Alas cetak.......................................................................................... 34

4.2 Pengujian Total ..................................................................................................... 35

4.2.1 Pengujian Extruder Step .................................................................................... 36

4.2.2 Pengujian Keluaran Plastik Pada Nozzle ........................................................... 38

4.2.3 Ketinggian Lapisan Cetak ................................................................................. 39

4.2.4 Akurasi Dan Presisi ........................................................................................... 42

4.2.5 Pengujian Objek Dengan Bagian Melayang (Bridging) ................................... 43

4.2.6 Pengujian Konsumsi Filamen............................................................................ 44

4.2.7 Pengujian cetak 3D Printer Test ........................................................................ 46

4.3 Kelebihan dan Kekurangan ................................................................................... 47

4.3.1 Kelebihan .......................................................................................................... 47

4.3.2 Kekurangan ....................................................................................................... 47

4.4 Tingkat Kesiapan Teknologi (TKT) ..................................................................... 48


xi

BAB V ................................................................................................................................. 49

KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................................................... 49

5.1 Kesimpulan ........................................................................................................... 49

5.2 Saran Pengembangan ............................................................................................ 49

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................................... 51


xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Contoh purwarupa berbahan tanah liat, fiber, kayu dan kertas ......................... 1

Gambar 1.2 Hasil produk mesin cetak tiga dimensi .............................................................. 2

Gambar 1.3 Wavy pada permukaan cetak ............................................................................. 2

Gambar 2.1 Skema SLA ....................................................................................................... 5

Gambar 2.2 Skema DLP ....................................................................................................... 6

Gambar 2.3 Skema SLS ....................................................................................................... 6

Gambar 2.4 Skema EBM ...................................................................................................... 7

Gambar 2.5 Skema MJM ...................................................................................................... 7

Gambar 2.6 Skema FDM ...................................................................................................... 8

Gambar 2.7 Rangka Aluminium Profile ................................................................................ 9

Gambar 2.8 Lead Screw ........................................................................................................ 9

Gambar 2.9. Proses yang terjadi di extruder ....................................................................... 10

Gambar 2.10. Nozzle E3D-V5 ............................................................................................. 11

Gambar 2.11 Blok diagram microcontroller........................................................................ 12

Gambar 2.12 Tipe memori semikonduktor.......................................................................... 13

Gambar 2.13 Arduino Mega 2560 ....................................................................................... 15

Gambar 2.14 Stepper Motor Nema 17 ............................................................................ 17

Gambar 2.15 Stepper Driver DRV8825 .............................................................................. 18

Gambar 2.16 Stepper Driver A4988 .................................................................................... 18

Gambar 2.17 Limit switch .................................................................................................. 19

Gambar 2.18 PCB Heatbed MK2B ..................................................................................... 20

Gambar 2.19 NTC 100K ..................................................................................................... 20

Gambar 2.20 Cartridge Heater ........................................................................................... 21

Gambar 2.21 Logo Marlin Firmware .................................................................................. 22

Gambar 2.22 Tampilan Software Cura ................................................................................ 23

Gambar 2.23 Arduino IDE ................................................................................................. 24

Gambar 2.24 Halaman Arduino IDE .................................................................................. 24

Gambar 3.1 Diagram Blok Prototipe 3D Printer ................................................................. 27

Gambar 3.2 Desain Prototipe .............................................................................................. 28

Gambar 3.3 Desain Prototipe Tampak Depan ..................................................................... 28


xiii

Gambar 3.4 Desain Prototipe Tampak Samping ................................................................. 29

Gambar 3.5 Desain Prototipe Tampak Belakang ................................................................ 29

Gambar 3.6 Dimensi Prototipe ............................................................................................ 30

Gambar 3.7 Koneksi Perangkat keras pada control board................................................... 31

Gambar 3.8 Extruder MK8 .................................................................................................. 32

Gambar 4.1 Kalibrasi dengan dial indicator ....................................................................... 33

Gambar 4.2 Kalibrasi dengan Feeler Gauge ....................................................................... 34

Gambar 4.3 Proses pembersihan kaca ................................................................................. 35

Gambar 4.4 Proses pengolesan perekat ............................................................................... 35

Gambar 4.5 Extruder step terlalu kecil ................................................................................ 37

Gambar 4.6 Extruder step terlalu besar ............................................................................... 37

Gambar 4.7 Extruder step sesuai ......................................................................................... 38

Gambar 4.8 Hasil pengujian gagal ...................................................................................... 39

Gambar 4.9 Hasil pengujian selimut kubus 0.5 mm............................................................ 39

Gambar 4.10 Tinggi lapisan sama dengan diameter nozzle................................................. 40

Gambar 4.11 Tinggi lapisan lebih besar daripada diameter nozzle ..................................... 40

Gambar 4.12 Tinggi lapisan lebih kecil daripada diameter nozzle ...................................... 40

Gambar 4.13 Hasil percobaan ketebalan 1 mm ................................................................... 41

Gambar 4.14 Pengukuran produk 30 mm ............................................................................ 42

Gambar 4.15 Hasil cetak jika kecepatan bridging terlalu lambat........................................ 43

Gambar 4.16 Hasil cetak dengan kecepatan bridging yang sesuai...................................... 44

Gambar 4.17 Hasil Pengujian Bridging ............................................................................... 44

Gambar 4.18 Pengukuran massa benda uji .......................................................................... 45

Gambar 4.19 Massa dan Konsumsi panjang filament menurut software ........................... 45

Gambar 4.20 3D Printer Test ............................................................................................... 46

Gambar 4.21 Hasil Cetak 3D Printer Test ........................................................................... 47


xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.2 Spesifikasi Nozzle E3D-V5 ................................................................................. 10

Tabel 2.2 Spesifikasi Arduino Mega 2560 .......................................................................... 14

Tabel 2.3 Spesifikasi Motor Nema 17 ................................................................................ 17

Tabel 3.1 Daftar Perangkat Keras........................................................................................ 30

Tabel 3.2 Spesifikasi Desain ............................................................................................... 31

Tabel 4.1 Tabel Hasil Percobaan Extruder step .................................................................. 37

Tabel 4.2 Tabel Hasil Percobaan Keluaran Nozzle.............................................................. 38

Tabel 4.3 Tabel Hasil Percobaan Layer Height, (Benda Ketebalan 1 mm) ........................ 41

Table 4.4 Hasil Percobaan Akurasi dan Kepresisian ........................................................... 42

President University 1

BAB I

PENDAHULUAN

Latar belakang

Pada saat ini pembuatan purwarupa dari sebuah produk masih banyak dikerjakan secara

manual yaitu dengan menggunakan kayu, tanah liat, resin dan lilin. Proses tersebut

membutuhkan banyak waktu, bermacam-macam bahan baku serta ukuran yang tidak presisi

karena dikerjakan dengan tangan. Teknologi pembuatan purwarupa dengan mesin pun masih

jarang di Indonesia, dimana diketahui bahwa produsen produk lebih memilih menggunakan

teknologi yang cepat, efektif, dan efisien dalam pembuatan purwarupa sebagai awal fase

produksi.

Gambar 1.1 Contoh purwarupa berbahan tanah liat, fiber, kayu dan kertas

Salah satu solusi dalam pembuatan purwarupa yang cepat dan presisi adalah menggunakan

mesin 3D Printer. Keluaran dari mesin 3D Printer lebih presisi karena purwarupa tersebut

harus digambar terlebih dahulu dengan perangkat lunak / CAD dan dalam pengerjaannya

menyesuaikan dengan dimensi dari gambar. Pembuatan produk dengan struktur sulit pun

menjadi mungkin. Namun hasil pengerjaan yang presisi tentu menuntut komponen mesin

yang presisi, hal tersebut menyebabkan proses maupun harga mesin cetak tiga dimensi relatif

mahal.


Gambar 1.2 Hasil produk mesin cetak tiga dimensi

Dharma Polimetal sebagai salah satu perusahaan manufaktur otomotif besar dan berkembang

di Indonesia, serta Dharma Precision Tool, perusahaan yang bergerak di bidang system

otomasi, Special Purpose Machine, pembuatan Jig, Dies, dan Fixture, sangat membutuhkan

pembuatan purwarupa dengan cepat dan murah, dalam hal ini produk stamping part, dimana

untuk pembuatan sample produk, harus menggunakan Dies dan tools yang cukup lama

pembuatannya. Sebagai dampak persaingan industri yang makin ketat, pembuatan sample

produk harus semakin cepak mengingat lead time project yang ada dari customer semakin

cepat juga. Dengan alasan tersebut, penulis membuat “PROTOTIPE 3D PRINTER

BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO MEGA 2560” sebagai tugas akhir.

Landasan Masalah

Sehubungan dengan judul dan pembahasan di atas dapat dirumuskan beberapa masalah

sebagai berikut:

1 3D printer yang umum dipasaran menggunakan penggerak timing belt, yang

menimbulkan wavy pada permukaan akibat dari getaran timing belt.

Gambar 1.3 Wavy pada permukaan cetak

2 3D printer yang umum dipasaran memiliki dimensi kerja 300 mm x 300 mm, dimana

kebutuhan di PT Dharma Polimetal 1000 mm x 600 mm

3 Semakin panjang timing belt, vibrasi akan semakin besar.


1.3 Tujuan

Tujuan pembuatan prototipe 3D Printer ini adalah

1 Pembuatan Prototipe mesin 3D printer berbasis ArduinoMega 2560.

2 Pengujian 3D printer dengan aktuator screw dengan prototipe yang akan dibuat.

3 Mempelajari karakteristik 3D printing.

4 Mengembangkan proses prototiping/ pembuatan sample produk di PT Dharma

Polimetal yang dapat mempercepat proses produksi, sebagai bentuk persaingan di

dunia industri

1.4 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah

Ruang lingkup dari penulisan tugas akhir ini adalah:

1 Perancangan prototipe menggunakan Firmware Marlin, dan Control board RAMPS

1.4

2 Perancangan prototipe menggunakan koordinat Cartesian

3 Perancangan prototipe menggunakan Aktuator Screw sebagai metode untuk

mendapatkan hasil yang lebih maksimal (Tanpa Wavy pada permukaan, akibat dari

vibrasi timing belt)

Batasan masalah dari prototipe yang dibuat yang dalam pengerjaan tugas akhir ini adalah:

1 Perancangan prototipe menggunakan Mikrokontroller Arduino Mega 2560

2 Dimensi produk max 200 mm x 200 mm x 150 mm

3 Pada aktuator menggunakan Lead Screw sebagai pengganti Ball Screw karena harga

Ball Screw yang cukup mahal.

4 Material filament yang digunakan PLA+ ø1,75 mm

1.5 Sistematika Penulisan

Agar sistematis dalam penguraian penulisan skripsi ini dibagi menjadi 5 BAB dan setiap bab

akan dibagi menjadi beberapa sub bab yang lebih rinci. Adapun sistematika penulisannya

adalah sebagai berikut :

BAB 1 : Pendahuluan, bab ini terdiri dari Latar Belakang, Landasan Masalah, Tujuan,

Ruang Lingkup dan Batasan Masalah, serta Sistematika Penulisan.


BAB 2 : Dasar Teori dan Spesifikasi, bab ini akan menjelaskan keseluruhan teori dari

perangkat keras dan perangkat lunak yang diaplikasikan pada sistem Prototipe

3D Printer ini.

BAB 3 : Implementasi, bab ini berisi tentang Implementasi Desain yang telah dibahas

di bab sebelumnya. Bab ini juga mencakup desain sistem, desain perangkat,

diagram alur, konfigurasi perangkat keras dan perangkat lunak dan

komponen-komponen yang digunakan.

BAB 4 : Pengujian dan Analisa, bab ini berisi tentang hasil Uji Coba dan Analisa . Bab

ini menujukkan hasil dari tugas akhir ini beserta analisanya.

BAB 5 : Kesimpulan dan Saran, bab ini berisi tentang kesimpulan yang didapat dari

pengerjaan Tugas Akhir ini, dan Saran untuk pengembangan lebih lanjut di

masa depan.


BAB II

DASAR TEORI DAN SPESIFIKASI

2.1 Metode 3D Printer

Stereolithography (SLA)

Stereolithography Apparatus (SLA) adalah teknik pertama untuk mesin cetak tiga dimensi

dan masih digunakan sampai sekarang. Caranya adalah menambahkan layer terus menerus

pada bahan photopolymer menuju keatas. Material yang digunakan pada awalnya adalah

liquid (cairan) dan akan mengeras ketika liquid tersebut terkena sinar ultraviolet [1]. Skema

SLA dapat dilihat pada Gambar 2.1

Gambar 2.1 Skema SLA [1]

Digital Light Processing (DLP)

Digital Light Processing (DLP) adalah teknik yang hampir sama dengan SLA yang membuat

bahan liquid mengeras dengan sinar ultraviolet. Tetapi, pada proses penyinaran digital, objek

pada awalnya berbentuk liquid yang penuh. Sebagian dari liquid tersebut akan disinari, yang

tentu saja akan mengeraskan liquid tersebut, kemudian objek yang mengeras akan tenggelam

ke bawah dan menaikkan liquid selanjutnya. Proses ini terus menerus dilakukan hingga

objek 3D tersebut berhasil dibuat [1].


Gambar 2.2 Skema DLP [1]

Selective Laser Sintering (SLS)

Teknik Selective Laser Sintering (SLS) menggunakan tenaga laser untuk menggabungkan

berbagai material, seperti plastik, gelas, keramik, dan metal menjadi output 3D. Skema SLS

dapat dilihat pada Gambar 2.3. Mesin cetak tiga dimensi berjenis SLS biasa digunakan untuk

industri manufaktur karena membutuhkan energi yang besar sehingga harga investasinya

pun mahal [1].

Gambar 2.3 Skema SLS [1]

Electron Beam Melting (EBM)

Electron Beam Melting (EBM) adalah proses dari 3D Printing untuk bahan metal. Prosesnya

di sebuah vakum dan memulai prosesnya dengan menyebarkan sebuah layer dari metal

powder (lebih sering menggunakan titanium). Electron beam akan mencairkan powder

menjadi layer yang keras. Objek yang dibuat dengan teknik ini akan sangat kuat [1].


Gambar 2.4 Skema EBM [1]

Multi Jet Modelling (MJM)

Teknik Multi Jet Modelling (MJM) mempunyai cara kerja yang sama dengan inkjet printer.

Menyebarkan sebuah layer dari resin powder dan menyemprotkan sebuat lem yang

mempunyai berbagai warna dan akan mengeras pada satu layer, dapat dilihat dengan jelas

pada Gambar 2.5. Multi Jet Modelling sangatlah berguna karena sangat cepat dan

mendukung penyediaan warna [1].

Gambar 2.5 Skema MJM [1]

Fused Deposition Modelling (FDM)

Metoda 3D Printing Fused Deposition Modelling (FDM) menggunakan nozzle yang

dipanaskan dan akan melelehkan bahan seperti plastik pada hasil outputnya. Nozzle tersebut

akan berpindah secara horizontal dan vertikal yang diatur oleh komputer, seperti pada

Gambar 2.6. Ketika material keluar dari nozzle, material tersebut akan mengeras [1].


Gambar 2.6 Skema FDM [1]

Berbagai polimer yang digunakan , termasuk acrylonitrile butadiene styrene (ABS) ,

polycarbonate (PC) , polilactid acid (PLA) , high density polyethylene (HDPE), dan

polyphenylsulfone (PPSU) .

FDM memiliki beberapa pembatasan pada bentuk yang mungkin dibuat. Misalnya, FDM

biasanya tidak dapat menghasilkan struktur stalaktit/ menggantung, karena itu harus dijaga

(support) selama proses cetak. Support harus dirancang tipis agar mudah dipisahkan saat

finishing. Tapi hasil cetak diatas support biasanya tidak maksimal.

Semua aktivitas 3D Printing kebanyakan akan menggunakan gambar dengan format STL

File. STL File merupakan format 3D modelling yang dapat di proses oleh software slicing

untuk mendapatkan g-code. Pada umumnya file STL dibuat oleh Computer Aided Design

(CAD), seperti Solid Work dan Catia.


2.2 Komponen Mekanik

2.2.1 Rangka

Komponen mekanik mesin cetak 3D ini sebagian besar dibuat menggunakan Aluminium

Extrude yang dirangkai sedemikian rupa menjadi Rangka 3 axis. Rangka mesin tersebut

disusun untuk memenuhi ukuran dimensi kerja 200 mm x 200 mm x 150 mm.

Gambar 2.7 Rangka Aluminium Extrude

2.2.2 Lead Screw

Lead screw adalah poros berulir yang merupakan pengubah gerakan dengan memanfaatkan

gaya tekan akibat perputaran ulir menjadi gerakan linier. Prinsip kerjanya sebenarnya seperti

pasangan mur dan baut, ketika baut di putar maka akan didapatkan pergerakan linier dari

mur-nya [2]. Gambar 2.8 adalah lead screw yang akan digunakan dengan diameter 8 mm

dan pitch 8 mm.

Gambar 2.8 Lead Screw

2.2.3 Extruder

Gambar 2.9 menggambarkan proses penarikan filamen plastik pada Extruder dilakukan

dengan cara menghimpit filamen tersebut dengan 2 silinder roller. Satu silinder merupakan

silinder tetap sedangkan yang satunya merupakan silinder kendali yang tersambung dengan


motor stepper. Setelah filamen ditarik, maka filamen akan menuju cool-end. Cool-end

merupakan silinder berlubang dengan lubang yang presisi sesuai dengan diameter filamen

yang berfungsi mencegah filamen macet saat proses ekstruksi. Pada bagian luar cool-end

terdapat sirip pendingin untuk mencegah panas dari hot-end menyebar ke cool-end. Proses

berikutnya, filamen akan masuk ke hot-end yang memiliki diameter dalam yang mengecil

secara bertahap. Diameter dalam pada ujung hot-end menunjukkan ukuran keluaran filamen

nantinya.

Gambar 2.9. Proses yang terjadi di extruder

2.2.4 Nozzle

Nozzle berfungsi sebagai alat untuk memanaskan filament hingga temperatur leleh dan

disalurkan ke alas cetak (PCB Heated) sedikit demi sedikit hingga terbentuk benda 3D.

Gambar 2.10 adalah nozzle dengan type E3D-V5 yang akan digunakan. E3D-V5 adalah

nozzle extruder dengan spesifikasi seperti pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Spesifikasi Nozzle E3D-V5

Ukuran ulir M6 x 1

Panjang 12.5 mm

Kepala Heksagon 8 mm

Diameter ekstrusi 0.4 mm

Diameter filament 1.75 mm


Gambar 2.10. Nozzle E3D-V5

2.3 Komponen Elektrik

2.3.1 Control board RAMPS 1.4

Control board adalah otak dari mesin cetak tiga dimensi. Hampir semua control board pada

beberapa jenis mesin 3D Printer berbasis Arduino. Walaupun mempunyai jenis yang variatif,

namun pada umumnya memiliki fungsi yang sama dan dapat dengan mudah digantikan

dengan control board jenis lainnya. Terdapat dua jenis control board yakni yang memiliki

seluruh komponen pada satu board dan jenis lain berupa modul arduino dengan control board

tambahan yang berisi modul – modul pelengkap lainnya.

Pada Prototipe ini digunakan control board type RAMPS 1.4 (RepRap Arduino

Mega Polulu Shield) yang compatible dengan Arduino Mega. RAMPS 1.4 merupakan

control board open source yang memiliki spesifikasi sebagai berikut [3]:

Pengendali utama menggunakan Arduino MEGA 2560

Tegangan kerja 12V dan 5V DC

3 konektor hard limit

5 koneksi motor stepper

2 konektor sensor temperatur (thermistor)

2 konektor untuk pemanas (extruder dan heated bed) dengan indikator LED

2 konektor untuk fitur pendukung (LCD, pembaca kartu SD)

2.3.2 Microcontroller

Microcontroller adalah integrasi dari sebuah microprocessor dengan memori dan

penampil input/output dan perangkat lain seperti timer dalam sebuah chip [4].


Gambar 2.11 Blok diagram microcontroller [4]

Gambar 2.11 menunjukkan gambaran umum dari sebuah microcontroller.

Microcontroller pada umumnya memiliki pin untuk koneksi eksternal dari input, output,

power, clock dan sinyal control.

• Processor Core

CPU (Central Procesor Unit) adalah bagian dari sistim processor yang mengolah

data, mengambil data dari memori, decoding (menyusun ulang) dan megeksekusi

[5].

• Memori

Memori dari microcontroller terbagi menjadi volatile dan non-volatile seperti

nampak pada Gambar 2.12. Memori volatile akan menyimpan data selama sistim

diberi catu daya dan memori non-volatile akan tetap menyimpan data walaupun

tidak ada catu daya [5].


Gambar 2.12 Tipe memori semikonduktor [5]

Kebanyakan microcontroller terbaru seperti Atmega 2560 menggunakan SRAM, dan

FLASH EEPROM. Static Random Access Memory (SRAM) adalah memori semikonduktor

yang menggunakan flip-flop untuk mempertahankan data. FLASH Electrically Erasable

and Programmable Read Only Memory (FLASH EEPROM) biasanya digunakan untuk

program, bukan sebagai memori data dan dapat ditulis dan dihapus secara elektronik [5].

• Digital I/O

Input output digital adalah bagian dari microcontroller yang dapat mendeteksi

ataupun memberikan keluaran berupa tegangan sebagai nilai digital (HIGH LOW)

[5].

• Analog I/O

Analog I/O adalah bagian dari microcontroller yang dapat menerima input atau

memberikan output berupa data analog/ tegangan yang nilainya bervariasi [5].

• Interfaces

Microcontroller umumnya mempunyai sebuah serial interface yang dapat

digunakan untuk mengunduh program dan untuk komunikasi dengan PC secara

umum. Semenjak serial interface juga dapat digunakan untuk komunikasi dengan

perangkat tambahan lainya, banyak controler menawarkan bermacam macam

interface seperti SCI dan SPI [5].

semiconductor

volatile

SRAM

DRAM

non volatile

ROM

PROM

EPROM

EEPROM

Flash EEPROM

NVRAM


Microcontroller juga memiliki integrated bus controller untuk mengendalikan

sistim bus pada umumnya, I2C dan CAN digunakan dalam hal ini. Microcontroller

yang lebih besar dapat menggunakan PCI, USB, atau Ethernet interface [5].

• Debuging unit

Beberapa controller dilengkapi dengan perangkat keras tambahan untuk

memungkinkan remote debuging untuk chip dari PC. Jadi tidak perlu mengunduh

perangkat lunak debuging khusus. Sehingga kode aplikasi yang salah tidak akan

dapat menimpa debugger [5].

2.3.2.1 Arduino Mega 2560

Pada tugas akhir ini microcontroller yang digunakan adalah Arduino Mega 2560.

Arduino Mega adalah microcontroller yang berbasis Atmel AVR ATmega 2560.

Spesifikasi Arduino Mega 2560 diperlihatkan pada Tabel 2.1. Terdapat dari 54 pin

digital input/output (14 pin diantaranya dapat digunakan sebagai PWM output), 16 pin

analog input, 4 UARTs (perangkat keras serial port), 16 MHz kristal osilator, sebuah

USB conection, power jack, ICSP header, dan tombol reset [6].

Tabel 2.2 Spesifikasi Arduino Mega 2560 [6]

Microcontroller ATmega 2560

Tegangan kerja 5 V

Tegangan input (disarankan) 7-12 V

Tegangan input (limit) 6-20 V

Pin digital I/O 54 (15 diantaranya merupakan output PWM)

Pin output analog 16

Arus DC tiap pinI/O 20 mA

Arus DC untuk pin 3.3 V 50 mA

Memori flash 256 KB dimana 8 KB digunakan oleh bootloader

SRAM 8 KB

EEPROM 4 KB

Kecepatan clock 16 MHz

Panjang 101.52 mm

Lebar 53.3 mm

Berat 37 g


Arduino Mega 2560 dapat diberi tegangan dari USB ataupun tegangan eksternal.

Tegangan akan dipilih secara otomatis. Tegangan eksternal dapat berasal dari AC-DC

adaptor atau baterai [6].

Gambar 2.13 Arduino Mega 2560

Seperti dapat dilihat pada Gambar 2.13 Arduino Mega mempunyai beberapa konfigurasi pin,

tiap pin memiliki spesifikasi dan fungsi tersendiri. Pin pada Arduino Mega dapat

dikelompokan menjadi dua yaitu power dan I/O pin [6].

Yang termasuk power pin yaitu:

• VIN adalah pin untuk sumber tegangan pada papan Arduino ketika menggunakan

sumber tegangan eksternal selain USB atau power jack [6].

• 5 V adalah sumber tegangan yang digunakan untuk mengaktifkan microcontroller

dan komponen lainya dalam papan Arduino. Tegangan ini dapat berasal dari VIN

melalui regulator yang ada di papan, dari USB ataupun sumber tegangan 5 V yang

lainnya. 3.3 V adalah sumber tegangan yang dibuat oleh regulator yang ada di papan

Arduino. Arus maksimum yang dapat dihasilkan adalah 50 mA [6].

• GND adalah pin ground [6].

• IOREF adalah pin pada Arduino Mega 2560 yang berfungsi untuk memberikan

tegangan referensi untuk mengoprasikan microcontroller. Sebuah shield diatur

dengan seksama untuk dapat membaca tegangan pada pin IOREF pada sumber yang

tepat atau mengaktifkan pembaca tegangan pada output untuk bekerja pada

tegangan 5 V atau 3.3 V [6].


Arduino Mega 2560 memiliki 54 pin digital yang digunakan sebagai input output. Tiap pin

dapat menghasilkan atau menerima arus maksimal 40 mA dan memiliki internal pullup

resistor 20-50 kΩ. Beberapa pin juga memiliki fungsi kusus seperti :

• Serial : serial 0: pin 0(RX) dan pin 1(TX), serial 1: pin 19(RX) dan pin 18(TX),

serial 2: pin 17(RX) dan pin 16(TX), serial 3: pin 15(RX) dan pin 14(TX). RX pin

digunakan untuk menerima dan TX digunakan untuk mengirim data serial TTL. Pin

0 dan 1 juga terhubung dengan pin yang berhubungan dengan ATmega8U2 USB to

TTL Serial chip [6].

• External interupt

Pin interupt dapat dirangkai untuk memicu interupt pada tegangan rendah, tepian

positif atau tepian negatif atau perubahan nilai [6].

• PWM

Pulse Wide Modulation adalah sejenis modulasi. Output dengan fungsi

analog.write() [6].

• SPI

Pin ini mendukung fitur komunikasi menggunakan SPI yang disediakan oleh

perangkat keras dan tidak termasuk dalam bahasa pemrograman Arduino [6].

• LED

LED ini terhubung dengan pin 13. LED akan menyala ketika nilai pin 13 high dan

mati ketika nilai pin 13 low [6].

• I2C

I2C terdiri dari pin SDA (20) dan SCL (21). Komunikasi menggunakan library

wire.h [6].

• AREFF

Tegangan referensi dari analog input [6].

• Reset

Membuat semua pin LOW untuk mereset microcontroller [6].

• Analog Input

Mega 2560 mempunyai 16 input analog yang mempunyai resolusi 10 bit. Secara

default tegangan terukur dari 0 sampai dengan 5 V namun dapat diubah

menggunakan AREF [6].


2.3.3 Motor Stepper

Motor stepper adalah motor digital yang dikontrol oleh pulsa-pulsa digital. Motor stepper

yang paling sederhana terdiri atas sebuah rotor dan sebuah stator yang dililit kumparan

sehingga membentuk magnet listrik [7].

Prinsip kerja sebuah motor stepper sama seperti sebuah magnet yang kedua ujungnya

memiliki kutub berbeda. Jika pada ujung stator (elektromagnet) terdapat kutub yang sama

dengan salah satu ujung dari rotor (magnet permanen), magnet akan saling tolak menolak,

akibatnya rotor akan berputar. Arah perputarannya dapat searah jarum jam atau berlawanan

dengan arah jarum jam [7].

Motor stepper NEMA 17 seperti pada Gambar2.14 dipilih sebagai penggerak sumbu

X,Y,dan Z dengan spesifikasi pada Tabel 2.3. Putaran motor stepper yang dapat diprogram

dengan ketelitian tinggi mengakomodasi konfigurasi printing pada berbagai kecepatan

sesuai kompleksitas objek.

Gambar 2.14 Motor Stepper Nema 17 [8]

Tabel 2.3 Spesifikasi Motor stepper Nema 17 [8]

Size: NEMA 17

Step angle: 1.8° full step

Voltage & Current: 12V at 400 mA

Resistance per Phase: 30 ohms

Inductance per Phase: 23 mH

Holding Torque: 2000 g-cm

Detent Torque: 220 g-cm max

Weight: 0.24 kg (0.5 lbs.)

Max continuous power: 5 W

Rotor Inertia: 22 g-cm2

Bearings: Ball

Leads: 18 in. 26 AWG UL 1007

Insulation resistance: >100 MΩ at 500VDC

Dielectric strength: 500V 50Hz/minute

Mounting hole space diagonal: 1.73 in.

Mounting screws: M3

Shaft diameter: 5 mm

Motor footprint: 1.7 in. × 1.7 in.

Motor height: 1.5 in.

Ambient temperature: -10°C to +55°C


2.3.4 Stepper Driver

Stepper driver atau pengendali motor step merupakan perantara antara motor step dengan

papan pengendali. Stepper driver menyederhanakan sinyal untuk mengendalikan motor step

sehingga pembuatan program dapat menjadi lebih mudah. Pergerakan motor yang terjadipun

dapat lebih presisi dengan fitur mikrostep.

Stepper driver DRV8825 memungkinkan untuk mengontrol satu motor stepper bipolar

dengan arus keluar lebih dari 2.5 A per koil [9], sedangkan stepper driver A4988 mengontrol

arus keluar hanya 2 A [10]. Beberapa fitur dan keuntungan menggunakan kedua stepper

driver tersebut:

• Langkah sederhana dan kontrol antarmuka langsung [9].

• 6 resolusi langkah yang berbeda : full-step, half-step, 1/4-step, 1/8-step, 1/16-step, 1/32-

step [9].

• Penyesuaian arus keluar dapat diatur maksimal dengan potensiometer, dengan tujuan

menaikkan tegangan diatas tegangan driver motor agar mencapai langkah yang lebih

tinggi [9].

• Voltase input maksimal 45 V 9].

• Dapat antarmuka langsung dengan sistem 3.3 V dan 5 V [9].

• Mati saat temperatur berlebih, mati saat arus berlebih, tidak terhubung saat tegangan

kurang [9].

Gambar 2.15 Stepper Driver DRV8825

Gambar 2.16 Stepper Driver A4988

2.3.5 Limit Switch

Limit Switch adalah salah satu jenis sensor yang sering digunakan dalam industri. Fungsinya

adalah untuk membatasi ataupun mengontrol pergerakan mesin. Pada ujung limit switch


terdapat kepala yang biasanya berbentuk silinder yang berfungsi untuk pengontak. Kepala

limit switch itu sendiri mempunyai berbagai bentuk sesuai dengan kebutuhan mesin. Ketika

aktuator tertekan oleh suatu benda yang melintas melalui roller tersebut maka akan

diteruskan oleh aktuator itu sendiri sehingga mengenai micro switch dan akan

menghubungkan kontak – kontaknya. Pada micro switch terdapat dua jenis kontak yaitu NO

(Normally Open) dan NC (Normally Close) yang dapat menghubungkan perangkat listrik

satu dengan yang lainnya. Beberapa contoh limit switch dapat dilihat pada Gambar 2.17

berikut ini.

Gambar 2.17 Limit switch

2.3.6 Heated Bed

Alas pada proses 3D printing perlu dibuat dari material yang dikondisikan secara khusus.

Filamen yang panas saat proses mencetak tidak boleh didinginkan terlalu cepat karena

menyebabkan filament tergulung. Oleh karena itu alas cetak perlu dipanaskan hingga

temperatur yang aman bagi filamen cetak. Dalam hal ini disebut Heated Bed.

PCB Heated Bed MK2B Dual Power merupakan salah satu jenis papan yang dipersiapkan

sebagai alas cetak mesin 3D printer, memiliki jalur pada salah satu sisinya saja, namun

dengan silkscreen pada sisi atas dan bawahnya. Pemasangan komponen LED, resistor

dengan memasukkan kaki komponen pada lubang yang tersedia diantara lubang yang

bertuliskan nomor 1 dan 2. Kabel daya dapat langsung dipasang pada lubang nomor 1 dan 2

bagian bawah papan [3].


Gambar 2.18 PCB Heatbed MK2B

2.3.7 Sensor Temperatur

Salah satu sensor temperatur yang sering digunakan adalah thermistor. Thermistor adalah

salah satu jenis Resistor yang nilai resistansi atau nilai hambatannya dipengaruhi oleh

Temperatur. Thermistor merupakan singkatan dari “Thermal Resistor” yang artinya adalah

Resistor (tahanan) yang berkaitan dengan Thermal (panas). Thermistor terdiri dari 2 jenis,

yaitu Thermistor NTC (Negative Temperature Coefficient) dan Thermistor PTC (Positive

Temperature Coefficient) [11].

Seperti namanya, Nilai Resistansi Thermistor NTC akan turun jika temperatur di sekitar

Thermistor NTC tersebut tinggi (berbanding terbalik / Negatif). Sedangkan untuk

Thermistor PTC, semakin tinggi temperatur disekitarnya, semakin tinggi pula nilai

resistansinya (berbanding lurus / Positif) [11].

Gambar2.19 adalah NTC yang dipakai pada prototipe ini, NTC 100k dengan toleransi 1%.

Gambar 2.19 NTC 100K

2.3.8 Cartridge Heater

Elemen pemanas pada extruder menggunakan elemen berjenis Cartridge Heater dengan

daya 40 watt. Cartridge Heater digunakan karena memiliki reabilitas yang lebih baik

daripada Heater Enamel serta kemampuan untuk memanaskan yang lebih cepat.


Gambar 2.20 Cartridge Heater

2.4 Komponen Perangkat Lunak

Proses cetak dimulai dari data 3D yang kemudian dikonversi melalui beberapa tahap hingga

menjadi wujud benda nyata. Proses konversi bermula dai file berformat STL kemudian di

konversi menjadi file berformat gcode. Baik atau buruknya hasil cetak 3D sebagian besar

tergantung pada proses ini. Beberapa parameter harus diatur dengan tepat untuk mencapai

hasil yang optimal. Berikut adalah beberapa parameter yang penting dalam proses konversi

:

Ketinggian lapisan (layer height)

Jumlah lapisan lingkar luar (wall)

Kepadatan isian (fill density)

Kecepatan cetak (print speed)

Lebar hasil ekstrusi (extrusion width)


Diameter Filamen

Temperatur Extruder

Temperatur Heat Bed

Diameter Nozzle

Penentuan nilai parameter didapat dari serangkaian percobaan dan pengujian yang akan

dibahas pada bab selanjutnya.

Proses kendali yang terjadi pada papan pengendali tidak sepenuhnya karena komponen fisik

yang ada, melainkan sebagian besar karena perangkat lunak yang diunggah kedalam memori

ATMega 2560. Perangkat lunak yang digunakan pada tahap ini adalah firmware bernama

Marlin. Pada firmware Marlin ini ada beberapa parameter yang harus didefinisikan agar data

hasil interpretasi gcode semisal pergerakan sumbu dapat menghasilkan pergerakan yang

sesuai dari segi jarak. Parameter yang penting pada Marlin antara lain adalah step per mili

meter (resolusi motor stepper) dan batas area kerja mesin.

2.4.1 Marlin Firmware

Firmware adalah suatu software program yang dibuat untuk suatu hardware tertentu.

Firmware bersifat seperti Operating System seperti iOS dan Android.

Marlin Firmware adalah firmware opensource dari RepRap untuk 3D printer jenis FDM

yang berbasis pada Arduino. Marlin ini yang akan menjalankan control board 3Dprinter dan

mengatur semua pergerakan dan keluarannya, seperti pergerakan axis, pergerakan extruder,

pengaturan temperatur, dsb.

Gambar 2.21 Logo Marlin Firmware

Marlin Firmware dapat di unduh secara gratis pada http://marlinfw.org/.

http://marlinfw.org/


2.4.2 CAM

CAM merupakan singkatan dari computer aided manufacturing. CAM memegang peranan

penting dalam menerjemahkan data dari piranti CAD menjadi data yang siap digunakan oleh

mesin.

2.4.2.1 Slicing Software

Slicing software yang digunakan dalam mesin cetak 3D ini adalah Cura. Cura digunakan

karena fitur yang lengkap dan berbagai parameter yang dapat diatur untuk menunjang

kualitas cetak yang baik, serta dilengkapi dengan Gcode sender. Seperti terlihat pada

Gambar 2.22, pada halaman preparasi Cura, terdapat parameter yang dapat diatur, seperti :

Layer Height, Initial Layer Height, Line Width, dsb.

Gambar 2.22 Tampilan Software Cura

2.4.2.2 Arduino IDE

Gambar 2.23 merupakan gambar antarmuka dari perangkat lunak Arduino IDE. Ini

merupakan perangkat lunak untuk membuat program Arduino. Perangkat lunak ini dapat

diunduh gratis di https://www.Arduino.cc/en/main/software. Perangkat lunak ini diprogram

menggunakan bahasa pemrograman C dan mempunyai beberapa tipe data yang dapat

digunakan untuk membuat program [12].

https://www.arduino.cc/en/main/software

https://www.arduino.cc/en/main/software


Gambar 2.23 Arduino IDE

Seperti ditunjukkan dalam Gambar 2.24, Arduino IDE menyerupai pengolah kata sederhana.

IDE ini dibagi menjadi tiga bidang utama: command area, text area , dan message window

area terdapat pula bagian titlebar, Menu items dan icons.

Gambar 2.24 Halaman Arduino IDE

Command Area

Command area ditampilkan di bagian atas Gambar 2.24 dan termasuk title bar, menu

item, dan icon. Title bar menampilkan nama file sketsa ini (sketch_mar22a), serta versi

IDE (Arduino 1.0). Di bawah ini adalah serangkaian menu items (File, Edit, Sketch,

Tools, dan Help) dan icon, seperti yang dijelaskan selanjutnya [11].


Menu Items seperti dengan pengolah kata atau editor teks, salah satu item dapat di klik

untuk menampilkan berbagai pilihan.

• File terdiri dari pilihan untuk save, load, and print sketches.

• Edit Berisi copy, paste, dan fungsi pencarian umum untuk setiap pengolah kata

• Sketch Berisi fungsi untuk memverifikasi sketsa sebelum mengunggah ke papan

Arduino. dan beberapa folder sketsa dan pilihan impor

• Tools Berisi berbagai fungsi serta perintah untuk memilih jenis papan Arduino dan

port USB

• Help Berisi link ke berbagai topik yang menarik dan versi IDE

• Icon Dibawah toolbar menu terdapat enam icon.Apabila kursor ditempatkan akan

muncul keterangan dari kiri ke kanan sebagai berikut:

• Verify klik ini untuk menetahui apakah ada kesalahan program pada sketsa Arduino.

• Upload memverifikasi dan mengunggah sketsa di papan Arduino

• New untuk membuat sketsa baru

• Open untuk membuka sketsa yang sudah tersimpan.

• Save untuk menyimpan sketsa anda kedalam memori komputer

• Serial Monitor klik untuk membuka jendela baru yang digunakan untuk menerima

dan mengirim data dari Arduino ke IDE

Text Area

Text area ditampilkan di tengah-tengah Gambar 2.24 ini adalah tempat untuk menulis sketsa.

Nama sketsa saat ini akan ditampilkan pada tab di kiri atas area teks. Nama default adalah

tanggal saat ini. Cara mengisi sketsa sama dengan cara mengisi editor teks [11].

Message Window Area

Message Window Area ditampilkan di bagian bawah Gambar 2.24. Pesan dari IDE

muncul di area hitam. Pesan yang muncul bervariasi, dan akan mencakup pesan tentang

memverifikasi sketsa, update status, dan sebagainya [11].

2.4.3 CAD Tools

Computer Aided Design (CAD) adalah suatu program komputer yang dapat digunakan untuk

menggambar suatu produk, baik 2D maupun 3D. Salahsatuprogram CAD yang populer

adalah Solid Work, dimana disini digunakan untuk mendapatkan gambar dengan format

.STL.


2.5 PLA (Polylactic Acid)

PLA (Polylactic Acid) merupakan filament bahan biodegradable thermoplastic aliphatic

polyester yang terbuat dari tepung jagung, tapioka atau tebu. Filament PLA relatif aman

digunakan. Hasil cetak PLA lebih mengkilat dan tidak rawan warping (ujung cetak model

melengkung ke atas) dibanding filament jenis ABS. PLA mudah menyerap kelembaban,

maka disarankan untuk menyimpan PLA di wadah kedap udara dengan dilengkapi silica gel.

Berikut kelebihan yang dimiliki oleh PLA :

Kuat dan tidak lentur, sehingga ketika patah lebih mudah untuk disambung karena

deformasi dititik patahnya tidak terlalu besar.

Hampir tidak mempunyai nilai penyusutan, sehingga lebih cocok untuk membuat objek

dengan akurasi yang tinggi.

Bahan ini sangat baik jika digunakan untuk model yang membutuhkan akurasi tinggi.

Contohnya seperti pembuatan prototipe suku cadang, dan prototipe barang lain pada

umumnya.


BAB III

IMPLEMENTASI DESAIN

3.1. Penjelasan Implementasi

Bab ini membahas tahapan perancangan dan pembuatan prototipe 3D Printer ini.

Perancangan sistem meliputi perancangan perangkat mekanik dan perancangan perangkat

kontrol. Keseluruhan sistim ini dihubungkan ke ATMega 2560 melaluli control board

RAMPS 1.4, dengan alur seperti Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Diagram Blok Prototipe 3D Printer

3.1.1 Desain Prototipe

Untuk memberikan gambaran prototipe ini, maka dibuatlah desain gambar secara

keseluruhan sesuai dengan projek yang dibuat, desain ini berfungsi mempermudah dalam

proses perakitan mekanik. Gambar 3.2 menunjukkan ilustrasi dari desain prototipe ini.


Gambar 3.2 Desain Prototipe

Gambar 3.3 Desain Prototipe Tampak Depan

12

8

5

4

3

7

10

6

1

9

11

2


Gambar 3.4 Desain Prototipe Tampak Samping

Gambar 3.5 Desain Prototipe Tampak Belakang

1. Frame, dari Aluminium Extrude

2. Operation Box, LCD Display

3. Control Box, pada box ini terdapat Arduino Mega 2560 dan RAMPS 1.4

4. Power Supply

5. Motor stepper axis X, sebagai penggerak axis X

6. Motor stepper axis Y, sebagai penggerak axis Y

7. Motor stepper axis Z, sebagai penggerak axis Z

8. Axiz X

9. Axis Y

10. Axis Z

11. Heated Bed

12. Nozzle


3.1.2 Dimensi Prototipe

Dimensi dari prototipe ini, seperti terlihat pada Gambar 3.6 adalah 350 mm x 400 mm x 350

mm, dan untuk detail dimensi masing-masing part mekanik terdapat pada lampiran.

Gambar 3.6 Dimensi Prototipe

3.2 Implementasi Perangkat Keras

Dibagian ini, dijelaskan rencana penggunaan perangkat keras yang digunakan pada prototipe

belt conveyor pemilah barang. Pada Tabel 3.1 memaparkan komponen-komponen yang

dipakai pada prototipe ini.

Tabel 3.1 Daftar Perangkat Keras

No. Detail Komponen Label Komponen Jumlah

1 Arduino Mega 2560 K1 1

2 RAMPS 1.4 K2 1

3 LCD 12864+ SD Card slot K3 1

4 Stepper Motor NEMA 17 M1, M2 ,M3, M4 4

5 Driver 8255 DV1, DV2, DV3, DV4 4

6 NTC 100K R1, R2 2

7 Heat Bed H1 1

8 Cartridge Heater H2 1

3.2.1 Wiring Diagram

Pada Gambar 3.7, diperlihatkan perangkat keras yang digunakan pada prototipe 3D printer,

dan bagaimana koneksi masing-masing terhadap control board RAMPS 1.4

350 m

m


Gambar 3.7 Koneksi Perangkat keras pada control board

3.3 Spesifikasi Desain Prototipe

Dengan mempelajari komponen perangkat keras yang digunakan, maka prototipe ini di

desain dengan spesifikasi seperti pada Tabel 3.2.

Tabel 3.2 Spesifikasi Desain

Dimensi mesin (X x Y x Z) 350 mm x 400 mm x 350 mm

Frame Aluminium Profile 2020

Dimensi print 200 mm x 200 mm x 150mm

Control Board RAMPS 1.4

LCD Display 12864 + SDcard slot

Bahan filament PLA

Diameter filament 1,75 mm

Kecepatan max print 50 mm/s

Diameter nozzle 0,4 mm

Ketebalan lapisan 0,1 mm -0,3 mm

Akurasi posisi XY 0,005 mm

Akurasi posisi Z 0,005 mm

Software slicing Cura


3.4 Perancangan Extruder

Jenis Extruder yang digunakan adalah Geetech MK8, yang umum dipasaran, dengan

komponen seperti tampak pada Gambar 3.8.

Gambar 3.8 Extruder Geetech MK8

Extruder Geetech MK8 dapat dipasangkan dengan motor stepper Nema 17. Extruder ini

bekerja dengan cara menjepit filamen diantara roller dan drive gear. Drive gear yang

digunakan memiliki diameter efektif 11 mm.


BAB IV

PENGUJIAN DAN ANALISA

4.1 Pengujian Mekanik

4.1.1. Kalibrasi alas cetak

Bertujuan untuk mensejajarkan posisi alas cetak terhadap nozzle. Posisi alas cetak yang

sejajar dengan nozzle akan mempermudah proses cetak.

Cara kalibrasi alas cetak yang pertama adalah mengukur tingkat kesejajaran menggunakan

dial indicator. Alas cetak diukur pada bagian atas sesuai rute pada Gambar 4.1, batas

simpangan yang diijinkan kurang dari 0,1 mm.

Gambar 4.1 Kalibrasi dengan dial indicator

Cara kalibrasi yang kedua adalah dengan cara mengatur jarak antara alas cetak dengan ujung

nozzle. Nozzle didekatkan ke alas cetak, kemudian Feeler Gauge 0,05 mm diletakkan di

antara keduanya. Nozzle kemudian didekatkan kembali hingga menyentuh Feeler Gauge.

Indikator jarak sudah ideal adalah jika Feeler Gauge 0,10 mm tidak dapat masuk diantara

nozzle dan alas cetak.


Gambar 4.2 Kalibrasi dengan Feeler Gauge

Jika nozzle terlalu dekat dengan permukaan alas cetak, maka tidak akan ada cukup ruang

untuk plastik keluar dari nozzle. Pada jenis kesalahan ini, lubang nozzle pada dasarnya

tertutup karena posisi yang terlalu dekat dengan alas cetak sehingga tidak ada plastik yang

bisa lolos. Cara mudah untuk mengenali masalah ini adalah jika nozzle tidak mengeluarkan

plastik pada lapisan pertama atau kedua, namun mulai terekstrusi secara normal di sekitar

lapisan ketiga atau keempat karena sumbu Z yang terus bertambah. Cara untuk

menanggulangi masalah ini adalah dengan mengubah parameter offset pada sumbu Z

sehingga pada saat proses cetak, posisi referensi sumbu Z akan berubah sesuai besar offset.

Misal pada parameter diubah sebesar 0.05 mm, maka referensi pada sumbu z juga akan

berubah sebesar 0.05 mm. Parameter offset perlu ditambah kembali jika nozzle masih terlalu

dekat dengan alas cetak.

4.1.2. Persiapan Alas cetak

Proses ini adalah mempersiapkan permukaan alas cetak agar filament dapat menempel

dengan baik pada permukaan. Permukaan alas cetak yang berupa kaca dapat dibersihkan

menggunakan acetone atau alkohol, atau dapat menggunakan wet tissue yang umum

dipasaran seperti pada Gambar 4.3. Proses selanjutnya adalah mengoleskan bahan perekat

pada permukaan alas cetak bila diperlukan, dapat menggunakan lem, hair spray, dsb. Hal

ini diperlukan untuk memperkecil kemungkinan penyusutan/ deformasi pada benda cetak,

yang mengakibatkan hasil cetak tidak menempel pada alas cetak. Oleskan perekat secara

merata, pada Gambar 4.4 digunakan lem kertas.


Gambar 4.3 Proses pembersihan kaca

Gambar 4.4 Proses pengolesan perekat

4.2 Pengujian Total

Pengujian ini dilakukan terutama untuk menentukan parameter pada software Cura. Pada 3D

Printer, tempetarur ruangan sangat berpengaruh pada hasil cetak dan parameter printer.

Sehingga untuk proses pengujian untuk mendapatkan parameter terbaik, sebaiknya

dilakukan pada temperatur ruangn yang stabil. Pengujian dilakukan dalam bentuk kalibrasi

parameter dengan mencetak objek tertentu, kemudian mengukur hasil jadi dan juga dilihat

secara visual tampilan luarnya. Jika hasil ukur maupun hasil secara visual tidak sesuai, maka

parameter diubah sampai didapat hasil yang sesuai. Berikut pengujian yang dilakukan

beserta hasil pengujiannya.


4.2.1 Pengujian Extruder Step

Parameter resolusi pada motor stepper khususnya untuk sumbu E (extruder) berpengaruh

pada banyaknya debit plastik cair yang keluar. Jika pengaturan resolusi terlalu kecil maka

akan menyebabkan debit terlalu kecil sehingga plastik yang diekstrusi akan putus – putus.

Sedangkan jika pengaturan terlalu besar maka akan menyebabkan debit menjadi berlebih

dan lapisan cetak akan saling tumpang tindih.

𝒔𝒕𝒆𝒑 𝒑𝒆𝒓 𝒎𝒎 =(𝒎𝒐𝒕𝒐𝒓 𝒔𝒕𝒆𝒑𝒔 𝒑𝒆𝒓 𝒓𝒆𝒗 𝒙 𝒎𝒊𝒄𝒓𝒐𝒔𝒕𝒆𝒑) 𝑥 (𝒈𝒆𝒂𝒓 𝒓𝒂𝒕𝒊𝒐)

𝒅𝒊𝒂𝒎𝒆𝒕𝒆𝒓 𝒆𝒇𝒆𝒌𝒕𝒊𝒇 𝒅𝒓𝒊𝒗𝒆 𝒈𝒆𝒂𝒓 𝒙 𝒑𝒉𝒊 (4.1)

𝒔𝒕𝒆𝒑 𝒑𝒆𝒓 𝒎𝒎 =(𝟐𝟎𝟎 𝒙 𝟏/𝟖) 𝒙 (𝟏)

𝟏𝟏 𝒙 𝒑𝒉𝒊

= 46.28 step/mm

Kalibrasi extruder step untuk memastikan step dari motor extruder sudah sesuai.

Pendekataan kalibrasi extruder step dapat dilakukan dengan cara tandai filament sejauh 100

mm (ukuran dapat diubah). Kemudian extrude sebanyak 100 mm. Ukur kembali, jika yang

terextrud hanya 90 mm maka step per mili di rubah dengan hitungan : (panjang yang

diinginkan / panjang yang terextrude) 𝒙 step/milli sekarang.

Sebagai contoh: (100/90)*46.28 = 51.42. Proses ini dilakukan berulang-ulang hingga

selisihnya mendekati ±2 mm.

Jika pendekatan extruder step sudah didapatkan, maka dilakukan percobaan untuk

mendapatkan hasil cetak yang sesuai.


Tabel 4.1 Tabel Hasil Percobaan Extruder Step

No. Tujuan Parameter yang diatur Hasil

1 Uji 1 =

mendapatkan

benda dengan

hasil print yang

halus

- Extruder step per mm = 40 step/mm

-Printing speed = 50 mm/s

- Hotend = 210°C

- Bed = 60°C

- Fan = on

Didapatkan celah antar

layer, tampak pada

Gambar 4.5

2 Uji 2 =

mendapatkan

benda dengan

hasil print yang

halus



- Hotend = 210°C

- Bed = 60°C

- Fan = on

Benda masih terdapat

celah kecil-kecil,seperti

pada Gambar 4.5

3 Uji 3 =

mendapatkan

benda dengan

hasil print yang

halus



- Hotend = 210°C

- Bed = 60°C

- Fan = on

Celah - celah pada

benda sudah tertutup,

tetapi pada permukaan

timbul material

berlebih, tampak pada

Gambar 4.6

4 Uji 4 =

mendapatkan

benda dengan

hasil print yang

halus



- Hotend = 210°C

- Bed = 60°C

- Fan = on

Benda sudah tertutup

dengan baik, serta

ukurannya sudah sama

tiap tingkatnya, hasil

dapat dilihat pada

Gambar 4.7

Gambar 4.5 Extruder step terlalu kecil

Gambar 4.6 Extruder step terlalu besar


Gambar 4.7 Extruder step sesuai

Pengujian extruder step mendapatkan hasil keluran yang terbaik pada 47 step/mnt dimana

sudah didapatkan benda uji yang memiliki permukaan yang halus.

4.2.2 Pengujian Keluaran Plastik Pada Nozzle

Pada pengujian ini objek yang dicetak adalah selimut kubus setebal 0,5mm dengan luas 20

mm x 20 mm dan tinggi 10 mm. Tebal selimut 0,5 mm tersebut harus didapat dalam satu

kali proses ekstrusi dan dengan toleransi sesuai spesifikasi yakni 0,1 mm. Parameter yang

terkait di pengujian ini adalah layer height, layer width, dan resolusi motor extruder.

Tabel 4.2 Tabel Hasil Percobaan Keluaran Nozzle

No. Tujuan Parameter penting Hasil

1 Uji 1 = Mendapatkan

tebal selimut kubus

0.5 mm

-Layer height=0.1

-Layer width = 0.3 mm

-Printing speed =50 mm/s

- Hotend = 210°C

- Bed = 60°C

- Fan = on

Hasil ukur selimut

kubus 0.36 mm


tebal selimut kubus

0.5 mm

-Layer height=0.15



- Hotend = 210°C

- Bed = 60°C

- Fan = on

Hasil ukur selimut

kubus 0.42 mm


tebal selimut kubus

0.5 mm

-Layer height=0.2



- Hotend = 210°C

- Bed = 60°C

- Fan = on

Hasil ukur selimut

kubus 0.52 mm,

terlihat pada Gambar

4.9


Gambar 4.8 Hasil pengujian gagal

Gambar 4.9 Hasil pengujian selimut kubus 0.5 mm

4.2.3 Ketinggian Lapisan Cetak

Parameter tinggi lapisan diatur untuk mengatur ketinggian antar lapisan objek 3D. Batas dari

layer height adalah di bawah 80 % dari diameter lubang nozzle. Jika menggunakan nozzle

ukuran 0.4 berarti batas maksimal layer height adalah 0.4 𝒙 80 % =0.32 mm.

Parameter tinggi lapisan berpengaruh pada kemampuan menempel ke area kerja dan juga

lapisan sebelumnya. Secara ideal diameter keluaran plastik dari nozzle sama dengan

diameter ujung nozzle. Sehingga tinggi lapisan tidak boleh melebihi diameter ujung nozzle.


Gambar 4.10, 4.11, dan 4.12 mengilustrasikan perbandingan keluaran material terhadap

jarak nozzle dan alas cetak.

Gambar 4.10 Tinggi lapisan sama dengan diameter nozzle

Gambar 4.11 Tinggi lapisan lebih besar daripada diameter nozzle

Gambar 4.12 Tinggi lapisan lebih kecil daripada diameter nozzle

Batas maksimal layer height berpengaruh pada kemampuan menempel ke area kerja dan

juga lapisan sebelumnya. Jika layer height melebihi diameter ujung nozzle, akan

menyebabkan filament sulit menempel pada bed.


Tabel 4.3 Tabel Hasil Percobaan Layer Height (Benda Ketebalan 1 mm)

No. Uji Parameter yang diatur Hasil

1 Uji 1 =

Mendapatkan

ketebalan benda

tepat ukuran 1 mm

- Layer height = 0.32 mm


- Nozzle= 210°C

- Heat Bed = 60°C

- Fan = on

Hasil printing tidak

menempel

2 Uji 2 - Layer height = 0.3 mm


- Nozzle= 210°C

- Heat Bed = 60°C

- Fan = on

Layer kasar

Didapat ketebalan 1.3



- Nozzle= 210°C

- Heat Bed = 60°C

- Fan = on

Setelah diukur, didapatkan

ukuran ketebalannya 1,2

mm



- Nozzle= 210°C

- Heat Bed = 60°C

- Fan = on

Setelah diperiksa dan

diukur, didapatkan ukuran

ketebalannya 1 mm,

terlihat pada Gambar 4.13

Gambar 4.13 Hasil percobaan ketebalan 1mm

Dari hasil pengujian ketinggian lapisan cetak dengan mengubah parameter Layer Height,

didapatkan hasil terbaik untuk menghasilkan benda uji dengan ketebalan 1 mm, pada 0,2

mm dengan Printing Speed 50 mm/s, Nozzle 210⁰ C, Heat Bed 60⁰ C, dan pada suhu ruangan

28⁰ C.


4.2.4 Akurasi Dan Presisi

Pada proses ini dilakukan untuk mengecek apakah mesin 3D Printing memiliki tingkat

akurasi dan presisi yang baik. Presisi adalah pengukuran seberapa baik alat bekerja. Akurasi

adalah seberapa benar alat bekerja sesuai dengan tuntutan. Cara untuk mengecek akurasi

serta presisi adalah dengan membuat banyak benda dengan ukuran yang sama. Hasil print

tersebut dapat dikatakan memiliki tingkat akurasi serta presisi baik ketika hasil pengukuran

dari antar objek memiliki selisih yang kecil, kurang lebih 0.1 mm untuk antar benda.

Table 4.4 Hasil Percobaan Akurasi dan Kepresisian

No. Tujuan Parameter yang diatur Hasil

1 Mendapatkan ukuran

yang tepat untuk

sumbu x = 30 mm dan

sumbu y = 30 mm

dari lima benda yang

dicetak secara

bersama - sama

- Layer height = 0.2 mm

-Printing speed = 50

mm/s

- Hotend = 210°C

- Bed = 60°C

- Fan = on

Didapatkan ukuran

benda menjadi presisi

Hasil yang sudah didapatkan, kemudian dihitung :

Benda 1 sumbu x dan y = 30.1 mm dan 29.84 mm





Perhitungan mengabil contoh menggunakan data sumbu x,

𝑅𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 =30.1+30.06+30.1+30.1+30.08

5 = 30.09 mm (4.2)

Selisih data dari rata – rata = +0.01, -0.03, +0.03, +0.01, -0.01

Presisi (abaikan tanda - ,+ pada selisih rata-rata) = 0.01+0.03+0.03+0.01+0.01

5= 0.018 mm.


Didapatkan dari ukuran yang diminta sebesar 30 mm, ukuran yang tidak mencapai ukuran

tersebut ada dua, kemudian dua data tersebut dirata – rata dari nilai yang diminta sehingga

dihasilkan akurasinya 0.1 mm, sedangkan presisinya sebesar 0.018 mm setelah dibulatkan.

Gambar 4.14 Pengukuran Produk 30 mm

4.2.5 Pengujian Objek Dengan Bagian Melayang (Bridging)

Pengujian ini dilakukan dengan cara mencetak objek dengan bagian menyerupai jembatan,

artinya hanya bagian ujung benda yang menjadi tumpuan. Parameter yang didapatkan pada

pengujian ini adalah kecepatan bridging. Kecepatan ketika proses bridging lebih cepat

daripada proses ekstrusi biasa sehingga hasil ekstrusi bisa cepat dingin. Proses pendinginan

yang lebih cepat ini mengakibatkan hasil ekstrusi bisa melayang tanpa tumpuan di

bawahnya. Jika kecepatan bridging terlalu cepat maka hasil ekstrusi akan putus ditengah

jalan tetapi jika terlalu lambat, maka hasil ekstrusi akan jatuh ke bawah.

Gambar 4.15 Hasil cetak jika kecepatan bridging terlalu lambat


Gambar 4.16 Hasil cetak dengan kecepatan bridging yang sesuai

Dari hasil pengujian, pada suhu ruangan 28⁰, dan dengan parameter sesuai dengan hasil

terbaik dari pengujian sebelumnya, belum didapatkan hasil yang maksimal, karena bridging

sangat dipengaruhi oleh kecepatan cetak/ printing speed, dimana pada prototipe ini printing

speed maksimal adalah 50 mm/s. Hasil pengujian bridging dapat dilihat pada Gambar 4.17

dimana panjang bridging maksimal yang masih dapat dilakukan adalah 15 mm.

Gambar 4.17 Hasil Pengujian Bridging

Untuk mencetak bridging, dimana hasil cetak yang diharapkan adalah lurus tanpa adanya

support (melayang), sangat dipengaruhi oleh printing speed, extruder speed, Temperatur

Nozzle, kipas pendingin, dan suhu ruangan. Bridging yang maksimal dapat terjadi jika

material yang keluar dari nozle sesegera mungkin membeku/mengeras kembali, sehingga

tidak terjadi deformasi/melengkung atau putus. printing speed dan extruder speed juga harus

seimbang sehingga material yang keluar dari nozzle tidah berlebih (mengakibatkan hasil

melengkung) ataupun kurang (mengakibatkan putus).

4.2.6 Pengujian Konsumsi Filamen

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui konsumsi filament plastik ketika mencetak suatu

benda. Parameter yang ingin diketahui dari pengujian ini adalah panjang dan massa filament

5 mm

10 mm

20 mm

15 mm

25 mm

30 mm


yang terpakai untuk mencetak benda uji. Pengujian ini dicoba pada objek bangun balok 20

mm x 20 mm x 10 mm

Gambar 4.18 Pengukuran massa benda uji

Gambar 4.19 Massa dan Konsumsi panjang filament menurut software

Contoh perhitungan :

Diketahui :

1 benda uji dengan ukuran 20 mm x 20 mm x 10 mm, V = 4000mm3

Diameter filament, D = 1,75 mm

Massa jenis filament, ρ = 1,24 g/cm3


Massa benda uji terukur, mterukur = 5 gram

Panjang Filament menurut software, Ɩ = 1,70 m

Massa benda menurut software, m = 5 gram

Maka :

Panjang filament untuk benda uji, Ɩ = Vbenda uji / Lfilament (4.3)

= 4000 mm3 / ((π/4)D2)

= 4000 mm3 / 2.4 mm2

= 1666,6 mm 1,7 m

Massa benda uji (perhitungan),mhitung = V . ρ (4.4)

= 4000 mm3 . 1,24 g/cm3

= 4 cm3 . 1.24 g/cm3

= 4,96 gram 5 gram

Dari pengujian diatas, panjang filamen yang digunakan pada prototipe ini sesuai dengan

software dan perhitungan, dan berat produk yang dihasilkan juga sesuai dengan software dan

perhitungan.

4.2.7 Pengujian cetak 3D Printer Test

Salah satu bentuk pengujian 3D printer dengan benda uji yang memiliki square test, hole

test, cylindrical test, bridging test, overhang test, dsb. Salah satunya adalah yang ada di

www.Thingiverse.com , yang dibuat oleh akun “madja107” seperti pada Gambar 4.20. Dan

Hasil pengujian pada mesin dapat dilihat pada Gambar 4.21.

Gambar 4.20 3D Printer Test

http://www.thingiverse.com/


Gambar 4.21 Hasil Cetak 3D Printer Test

Pada Gambar 4.21 dapat dilihat hasil cetak benda uji yang sesuai dengan gambar desain

benda uji 3D Printer Test. Untuk pengujian bentuk Square, Cylindrical, Hole, dapat

menghasilkan dimensi yang sesuai, dengan ketelitian 0,1 mm seperti pada pengujian

sebelumnya. Pada overhang test dimana pengujian ditujukan untuk mengetahui kemiringan

overhang maksimum yang dapat dicetak tanpa menggunakan support, didapatkan hasil yang

masih tercetak dengan baik, maksimum pada kemiringan 45⁰. Hal ini diakibat kan dari

parameter Layer Height 0,2 mm dan Layer Widht 0,4 mm. Pada kemiringan lebih dari 45⁰,

lebar layer yang overhang lebih dari 50%, sehingga tidak menempel dengan sempurna pada

layer dibawahnya (meleleh kebawah).

4.3 Kelebihan dan Kekurangan

4.3.1 Kelebihan

1. Akurasi 0,1 mm

2. Tidak menimbulkan wavy pada permukaan

3. Kesalahan dimensi karena faktor mekanik minim.

4.3.2 Kekurangan

1. Masih berupa prototipe dengan dimensi kerja 200 mm x 200 mm x 150 mm

2. Suara yang ditimbulkan berisik, akibat dari vibrasi lead Screw


4.4 Tingkat Kesiapan Teknologi (TKT)

Sesuai dengan standar TKT dari Ristekdikti, prototipe mesin 3D printer ini berada pada TKT

level 6. Dimana sistem sudah dapat berjalan sesuai desain, dan berfungsi dengan baik,

mencapai akurasi 0,1 mm, dalam kondisi temperatur ruangan 28⁰. Dengan masih

menggunakan lead screw sebagai pengganti ball screw sebagai aktuatornya. Untuk

pengujian selanjutnya dibuat dengan dimensi yang dibutuhkan dalam industri, dalam arti

dimensi yang lebih besar, dan menggunakan aktuator ball screw untuk mendapatkan

kestabilan mekanik dan hasil yang lebih maksimal. Setelah lengkap dan dilakukan

pengujian, maka mesin ini siap untuk diproduksi dan dipasarkan.


BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan proses perancangan, realisasi sistem dan pengujian alat secara keseluruhan

diperoleh kesimpulan bahwa:

1. Prototipe 3D Printer berbasis Arduino MEGA 2560 dapat berfungsi dengan baik

dengan parameter :

Extruder step terbaik pada angka 47 step/mm.

Tinggi layer terbaik pada 0,2 mm.

Lebar layer terbaik pada 0,4 mm.

Kemampuan Bridging maximum pada Speed 50 mm/s adalah 15 mm.

2. Hasil cetak prototipe ini memiliki akurasi 0,1 mm dengan kepresisian 0,018 mm.

3. Hasil dari 3D Printer dengan aktuator Screw lebih baik daripada Timing belt karena

tidak menimbulkan wavy pada permukaan.

4. Proses cetak tiga dimensi memerlukan preparasi awal khususnya mengatur paramater

dalam perangkat lunak sehingga produk yang dihasilkan maksimal.

5. Hasil pengujian sistem keseluruhan menunjukkan sistem dapat memenuhi kebutuhan

untuk proses prototiping di PT Dharma Precision Tool dimana rata-rata produk

(stamping part) yang dibuat di PT. DPT memiliki toleransi 0,2 mm.

5.2 Saran Pengembangan

Berdasarkan hasil pengujian sistem yang sudah dilakukan, ada beberapa hal masih dapat

dikembangkan pada sistem ini untuk memperoleh sistem yang sempurna.

Pengembangan yang bisa dilakukan pada skripsi ini adalah sebagai berikut:

1. Mengganti limit switch menjadi sensor proximity, karena mekanik pegas pada limit

switch umur pakainya tidak lama.

2. Menambah sensor posisi maksimal pada tiap sumbu, sehingga meminimalisir potensi

over travel / menabrak rangka mesin .

3. Menggunakan Ball Screw untuk meminimalisir vibrasi dan kesalahan dimensi karna

faktor mekanik.


4. Pembuatan Alat untuk skala Industri dengan dimensi kerja yang lebih besar, dan

kontruksi rangka yang lebih baik.


DAFTAR PUSTAKA

[1] Types of 3D printers or 3D printing technologies overview (2018), from

3dprintingfromscratch: http://3dprintingfromscratch.com/common/types-of-3d-

printers-or-3d-printing-technologies-overview/ [Oct 8 2018]

[2] Bhandari, V B, Design of Machine Elements, Tata McGraw-Hill, India, 2007.

[3] Build a RepRap, from RepRap: https://reprap.org/wiki/RepRap_Options

[4] W.Bolton, Mechatronics: Elecronic Control System in Mechanical and Electrical

Engineering.6th edition, United Kingdom, Pearson Education Limited, 2015.

[5] G.Gridling and B.Weitss, Introduction of Microcontroller, Austria, Vienna University of

Technology, March 2016.

[6] Arduino Board Mega 2560 Data manual, Arduino. Italy, 2009.

[7] Kilian, Modern Control Tech-nology:Components and Systems, Del-mar, 2003.

[8] NEMA 17 Stepper Motor Specifications, Mosaic Industries. USA, 2011.

[9] DRV8825 datasheet, Texas Instrument, Texas, 2014

[10] DMOS Microstepping Driver with Translator and Overcurrent Protection, Allegro

Micro System, USA, 2016.

[11] Dickson Kho. “Pengertian Thermistor (NTC dan PTC) beserta karakteristiknya”.

Available: http://teknikelektronika.com/pengertian-thermistor-ntc-ptc-karakteristik/

[Feb. 20,2019].

[12] J.Boxall. Arduino Workshop, San Fransisco: No Starch Press, 2013.

http://3dprintingfromscratch.com/common/types-of-3d-printers-or-3d-printing-technologies-overview/

http://3dprintingfromscratch.com/common/types-of-3d-printers-or-3d-printing-technologies-overview/

http://teknikelektronika.com/pengertian-thermistor-ntc-ptc-karakteristik/

prototipe 3d printer berbasis mikrokontroler …

Documents