PERBANDINGAN PROSES MANUFAKTUR

1
PERBANDINGANPROSES MANUFAKTUR

• Yudha Prasetyawan
• Week 2
• Mata Kuliah Sistem Manufaktur

2
MATERI

• Berisi pemahaman dasar tentang proses manufaktur,
  terutama dalam proses pengecoran, proses
  pembentukan dan proses permesinan secara
  konvensional maupun modern. Sebagai tambahan
  diberikan wawasan tentang rapid prototyping
• Sesi Pertama
• Gambaran umum proses manufaktur
• Proses manufaktur konvensional
• Sesi ke Dua
• Proses manufaktur modern
• Rapid Prototyping
• Evaluasi

3
GAMBARAN UMUMPROSES MANUFAKTUR

• Ditinjau dari aktivitas pembuatan produk,
  beberapa literatur menuliskan bahwa industri
  manufaktur dimulai sekitar 5000-4000 SM
  (dibuatnya ornamen dari kayu, keramik atau batu
  serta logam)
• Istilah manufaktur berasal dari bahasa Latin,
  manu factus yang artinya dibuat dengan tangan.
  Mengingat keterbatasan tenaga manusia sehingga
  pada perkembangannya, tenaga dari hewan dan air
  digunakan untuk menggerakan roda.
• Tahun 1567 muncul istilah manufacture dan
  kemudian tahun 1683 muncul istilah manufacturing,
  yang diartikan sebagai aktivitas pembuatan produk
  dari bahan-baku menggunakan berbagai macam
  proses, mesin dan operasi, dan diorganisasikan
  untuk mencapai tujuan tertentu.

4

• Perkembangan proses manufaktur modern dimulai
  sekitar tahun 1800. Perang sipil membuat banyak
  kemajuan proses manufaktur di Amerika. Ekperimen
  dan analisa pertama dalam proses manufaktur
  dibuat oleh Fred W. Tailor ketika memerbitkan
  tulisan tentang pemotongan logam yang merupakan
  dasar dari proses manufaktur. Kemudian Myron L.
  Begemen memberikan lanjutan pengembangan proses
  manufaktur.
• Tahapan dalam proses manufaktur

5
KLASIFIKASI METODE

• Proses pengubahan bentuk bahan baku
• Pengecoran (cetak dan tuang)
• Pembentukan (hot and cold working)
• Pemrosesan dengan serbuk
• Proses Pemesinan (Pemotongan)
• Pemesinan tradisional (chip removal)
• Pemesinan non-tradisional
• Proses pengerjaan akhir
• Chip removal
• Polishing
• Pelapisan
• Proses Penyambungan
• Proses pengubahan sifat fisik

6
TUJUAN DASAR

• Produk mencapai spesifikasi rancangan produk.
• Metode yang digunakan paling ekonomis
• Kualitas produk menjadi tujuan, mulai dari
  perancangan, proses, perakitan sampai pengujian.
• Metode produksi harus fleksibel dalam merespon
  pasar (variasi, laju, jumlah dan waktu)
• Pengembangan teknologi dan aktivitas manajerial
  diarahkan pada pertimbangan waktu dan ekonomis.
• Aktivitas manufaktur dapat dimodelkan (pendekatan
  sistem global) terhadap pengaruh dari
  faktor-faktor seperti permintaan pasar, material,
  dan macam-macam variasi biaya dan metode
  produksi.
• Industri manufaktur harus selalu meningkatkan
  produktivitas, dalam pengertian optimum terhadap
  penggunaaan input produksi dan teknologi.
  Sehingga dicapai harga keluaran per jam-orang
  maksimum.

7
PERTIMBANGAN PROSES

• Fungsi produk
• Jumlah produk
• Metode produksi
• Kualitas produk
• Bahan baku
• Fasilitas produksi
• Biaya

8
AKTIVITAS PERANCANGAN PROSES

• Analisa spesifikasi
• Analisa membuat-membeli
• Pemilihan bahan
• Pemilihan proses manufaktur
• Analisa dimensi produk
• Penentuan operasi manufaktur
• Pemilihan fasilitas produksi
• Penetapkan urutan operasi manufaktur

9
RINCIAN AKTIVITASPERANCANGAN PROSES

• Pengumpulan data
• Gambar kerja ( bill of material, dan spesifikasi
  produk)
• Jumlah produk, Laju produksi, Tanggal penyerahan
  produk
• Ketersediaan komponen (beli atau buat)
• Analisa gambar kerja per komponen
• Karakteristik komponen (material, urutan proses
  dan laju produksi)
• Operasi perakitan antar komponen, Analisa suaian,
  Alternatif bahan proses
• Penyusunan urutan proses, dengan memperhatikan
• Prioritas efisiensi
• Rincian peralatan dan perkakas
• Daftar peralatan / mesin, Daftar perkakas dan
  alat ukur
• Perkiraan ongkos produksi tiap alternatif
• Biaya tahunan, Pendapatan atas investasi
• Ukuran kelayakan, Biaya per satuan produk

10
PROSES PENGECORAN DENGAN CETAKAN PASIR

• Jenis pengecoran expendable yang paling umum dan
  sering digunakan, karena
• Bisa digunakan untuk logam logam dengan melting
  point yang sangat tinggi
• Tidak dibatasi oleh kesulitan berkenaan dengan
  ukuran cetakan
• Hampir semua pengecoran dengan logam paduan bisa
  dibentuk oleh cetakan ini.
• Proses pada sand casting meliputi heating -
  pouring solification remove the cast dan
  proses metalurgi untuk penyempurnaan. Cetakan
  itu sendiri paada proses pemindahan hasil coran
  harus dikorbankan (sehingga expendable). Cetakan
  juga dapat diberi core kalau jika diperlukan
  lubang dalam hasil coran

11
Cetakan Pembuatannya

• Umumnya terbuat dari pasir dengan silica, atau
  pasir dengan paduan silica ( mineral lain).
  Syarat pasir yang digunakan adalah memiliki
  refractory yang baik, dan melting point yang
  sangat baik agar tidak ikut mencair pada saat
  pouring. Hal hal lain yang harus diperhatikan
  adalah grain size, distribusi grain size, dan dan
  bentuk grainnya.
• Komposisi dalam pembuatan cetakan adalah 90
  paduan pasir, 3 air, dan 7 tanah liat. Tanah
  liat juga bisa digantikan oleh phenelic resin,
  atau inorganic binders seperti sodium silikat dan
  phospat.
• Untuk mengukur kualitas cetakan, ada 4 parameter
  yang umumnya dipergunakan, yaitu
• Strength kemampuan mempertahankan diri dalam
  menahan akibat erosi karena adanya aliran logam
  cair yang dituangkan
• Permeability, Kemampuan cetakan berkenaan dengan
  keluarnya uap dan gas selama proses
  solidification
• Thermal stability ketahanan dalam menahan suhu
  akibat penuangan logam cair agar tidak berakibat
  pada keretakan
• Collapsibility, kemampuan cetakan dalam
  memungkinkan terjadinya penyusutan pada hasil
  tanpa adanya kejadian cracking

12
PROSES PENGECORAN DENGAN CETAKAN SEKALI PAKAI
LAINNYA

• Shell Moulding
• Terbuat dari kulit dengan tebal 3/8 inchi dan
  merupakan paduan dari pasir dengan thermosetting
  resin binder. Keuntungan dari penggunaan ini
  adalah akurasi serta finishing yang bagus. Selain
  itu collapsbility dari shell moulding juga cukup
  bagus
• Kelemahannya terletak pada mahalnya biaya
  pembuatan pattern.
• Vacuum Moulding
• Dengan kombinasi pasir dan tekanan udara.
  Keuntungannya, pasir yang telah digunakan tidak
  perlu di-recovery dan langsung bisa digunakan
  sebagai cetakan lagi.
• Investment Casting
• Penambahan lilin sebagai pelapis dimana lilin
  kemudian dipindahkan dari cetakan saat terkadi
  penuangan. Yang dimaksud sebagai investment
  disini adalah penambahan lilin sebagai pelapis.
  Keuntungannya adalah akurasi yang dihasilkan dari
  cetakan akan sangat tinggi sehingga toleransi
  sangat minim, tanpa proses machining tambahan,
  dan kehalusan permukaan finishing yang baik.
• Plester mold and ceramic mold casting
• Bahan yang digunakan untuk plastic mold casting
  adalah plaster Paris (2 CaSO4 H20). Ada
  penambahan beberapa aditif seperti tepung silica
  dan talc guna mengontrol terjadinya konstraksi,
  mereduksi cracking, dan meningkatkan
  kekuatan.Kerugian penggunaan metode cetakan ini
  adalah permeabilitynya rendah.
• Plaster mold tidak bisa dipergunakan untuk logam
  coran yang bersuhu tinggi, hanya terbatas pada
  suhu yang tidak terlalu tinggi seperti alumunium.
  Keuntungan dari proses ini adalah keakuratan,
  permukaan finishing yang halus, dan kemudahan
  membuat bentuk silang tipis pada coran

13
PROSES PENGECORAN DENGAN CETAKAN PERMANEN

• Basic Permanent Mold Casting
• Bentuk dasar dari permanen mold casting adalah
  adanya pembagian bentuk cetakan menjadi 2
  belahan/bagian yang presisi dan memberikan
  kemudahan untuk dibuka maupun ditutup. Posisi
  inti juga diharapkan mudah dipindahkan dari hasil
  coran.
• Untuk cetakan biasanya dibuat dari baja atau cast
  iron (besi tuang) karena alasan kekerasan. Inti
  juga hendaknya dibuat dari logam yang sejenis,
  tapi tetap harus dipertimbangkan syarat diatas
  yaotu kemudahan dipindahkan apabila hasil coran
  siap diambil dari cetakan.
• Variasi pada permanen mold cast
• Slush Casting, Lower preassure casting, Vacuum
  Permanent Mold casting
• Die casting
• Dikenal sebagai die casting karena menggunakan
  logam khusus sebagai cetakan yang dikenal dengan
  sebutan dies.
• Pengisian cairan logam ke dalam cetakan pada
  proses ini menggunakan mesin tekanan tinggi
  sehingga coran yang dihasilkan punya permukaan
  yang sehalus dengan cetakan yang dipergunakan.
  Sehingga otomatis finishing tidak terlalu
  diperlukan disini.
• Keuntungan Tidak memerlukan proses permesinan
  selanjutnya,presisi,cocok untuk produksi masal
• Kerugian Harga mesin dan cetakan mahal,kurang
  ekonomis untuk volume produksi rendah, umur
  cetakan logam berkurang dengan naiknya suhu logam
• Centrifugal casting
• Pada proses in, cara penuangannya adalah dengan
  cara bagian tengah cetakan dihubungkan secara
  radial dengan bagian tengah gaya sentrifugal yang
  bekerja pada logam cair, sehingga menghasilkan
  benda coran yang padat.
• Metode ini dapat digunakan baik untuk membentuk
  simetris maupun bentuk tidak tertentu tapi tetap
  yang simple. Contoh produk coran yang dibuat oleh
  metode ini adalah tengkorak, model manusia, dan
  lainnya.

14
CACAT PADA CASTING

• Misruns Pengecoran telah membentuk bentuk solid
  sebelum seluruh logam cair memenuhi cetakan
• Cold shut Terjadi pada aliran 2 porsi logam
  (paduan) secara bersamaan, tapi terdapat
  perbedaan fusi antara keduanya.
• Cold shots Terjadi akibat pada proses pouring
  terjadi percikan atau berhamburannya logam cair
  sehingga tidak masuk semuanya ke dalam casting
• Shrinkage cavity Adalah depresi yang terjadi di
  sekitar permukaan karena proses penyusutan pada
  proses solidifikasi yang tidak memberikan
  kebebasan logam cair untuk memperoleh ruang untuk
  membeku
• Misporosity Terjadinya kekosongan yang
  diakibatkan oleh pengumpulan shrinkage akibat
  solidifikasi dari logam cair akhir yang terletak
  pada struktur dendrit
• Hot tearing disebut juga sebagai hot cracking,
  yaitu terjadinya retakan retakan akibat
  peregangan

15
BAHAN LOGAM UNTUK PENGECORAN

• Ferrous casting alloys
• Cast Iron (besi tuang) contohnya adalah Besi
  Tuang kelabu, besi tuang nodular, besi tuang
  putih, malleable cast iron, dan alloy cast iron
• Steel (baja)
• Non Ferrous casting alloys
• Allumunium alloys
• Magnesium alloys
• Copper alloys
• Tin- based alloys
• Zinc alloys
• Nickel alloys
• Titanium alloys

16
PERTIMBANGAN DESAIN PRODUK

• Kemudahan bentuk geometri semakin simple dan
  mudah, semakin banyak pilihan proses yang
  memungkinkan
• Pojok Sudut di pojok dan sudut sudutt karena
  akan mengakibatkan konsentrasi tegangan di
  titik-titik tersebut
• Section thickness harus diperhatikan guna
  menghindari shrinkage cavity
• Penggunaan core/inti
• Adanya draft guna keperluan standarisasi
• Toleransi dimensi dan batasan allowance pada
  proses permesinan.

17
PROSES PEMBENTUKAN

• Proses pembentukan panas (hot-working)
• Proses perubahan bentuk secara plastis dari logam
  yang dilakukan pada saat logam tersebut mencapai
  di atas suhu rekristalisasi.
• Proses pembentukan dingin (cold-working)
• Perubahan bentuk logam dengan temperatur dibawah
  suhu rekristalisasi.
• Dalam banyak kasus pembentukan ini dilakukan
  dalam temperatur kamar. Meskipun begitu, proses
  pembentukan dingin dapat dilakukan dalam suhu
  yang lebih tinggi, akan tetapi tetap dilakukan
  dibawah suhu rekristalisasi. Contohnya magnesium,
  pembentukan dingin terhadap material ini adalah
  dengan frekuensi suhu 300º - 400º F.

18
KELEBIHAN HOT-WORKING

• Meningkatkan sifat mekanis logam
• Tidak menimbulkan peningkatan regangan, kekerasan
  / kekuatan, dan penurunan kekenyalan.
• Dapat membentuk logam secara cepat tanpa
  menyebabkan keretakan karena, dilihat pada kurva
  tegangan terhadap regangan logam pada temperatur
  rekristalisasi berbentuk horisontal untuk
  tegangan dibandingkan dengan peningkatan
  regangan.
• Energi yang diperlukan untuk membentuk, lebih
  kecil dibandingkan dengan proses dingin.
• Mempertinggi kemampuan untuk mengalir tanpa
  retak.
• Diffusi yang cepat pada proses panas membantu
  mengurangi ketidakhomogenan kimiawi pada struktur
  coran ingot.
• Blow Hole dan porosity dapat dieliminir.
• Butir-butir yang berbentuk kolom yang kasar dari
  coran dapat diubah menjadi butir-butir kristal
  yang lebih halus.
• Menaikkan keuletan dan ketangguhan.

19
KEKURANGAN HOT-WORKING

• Adanya reaksi permukaan antara logam dengan
  atmosfir dapur.
• Terjadi oksidasi, sehingga mengurangi sejumlah
  logam (proses pembentukan dilakukan di udara
  terbuka).
• Decarburization permukaan.
• Toleransi yang diperlukan lebih besar
  dibandingkan dengan proses dingin.
• Secara umum struktur dan sifat logam tidak
  uniform pada penampang melintangnya.
• Perlu peralatan yang tahan panas.

20
RAGAM PROSES HOT-WORKING

• ROLLING/PENGGILINGAN
• FORGING/TEMPA
• EKSTRUSI
• PEMBUATAN PIPA DAN TABUNG
• PIERCING
• HOT DRAWING

21
KELEBIHAN COLD-WORKING

• Mempunyai dimensi kontrol yang bagus
• Mempunyai kemampuan memproduksi kembali dan
  mengganti bagian dengan bagus
• Hasil permukaan yang bagus
• Tidak selalu memerlukan pemanasan
• Menaikkan kekuatan bahan

22
KEKURANGAN COLD WORKING

• Memerlukan energi yang besar untuk deformasi
• Memerlukan peralatan berat dan besar yang
  umumnya harganya relatif lebih mahal
• Permukaan logam harus bersih
• Dapat menyebabkan strain hardening
• Dapat menurunkan keuletan

23
RAGAM PROSES COLD-WORKING

• SQUEZING ATAU RADIAL FORGING
• BENDING
• SHEARING
• DRAWING
• HIGH ENERGY RATE FORMING (HERF)

Riveting (paku keling)
24
POWDER METALURGY

• Proses pembuatan part/produk dari serbuk logam
  melalui penekanan dengan pemanasan sampai pada
  suhu di bawah titik cair serbuk
• Metalurgi serbuk atau sintering process, mulai
  dikenal sebagai salah satu proses pembuatan benda
  mulai sekitar tahun 1930 dengan hasil produk
  tungsten carbide tip untuk pahat potong dan
  self lubricating porous bronze bearing.
• Pada proses ini, pemanasan diberikan dibawah
  temperatur cair logam sampai mencapai daerah
  tertentu, sehingga bila ditekan serbuk logam
  panas ini akan saling mengikat dengan baik.
• Material yang dipakai dibedakan menjadi dua
  macam, yaitu bahan pengikat dan serbuk logam.

25
KELEBIHAN POWDER METALURGY

• Dapat menghasilkan produk dengan bahan yang
  berbeda yang mempunyai sifat-sifat khusus ,
  seperti karbida sinter , bantalan porous.
• Dapat memproduksi bagian-bagian yang kompleks
  seperti bentuk lubang yang tidak normal
• Produk yang dihasilkan mempunyai toleransi
  tinggi, permukaan halus, keras dan dalam jumlah
  banyak
• Porositas produk dapat diatur (berat jenisnya
  dapat ditentukan dengan penekanan tertentu ).
• Serbuk yang murni dapat menghasilkan produk yang
  murni.
• Sangat ekonomis, karena tidak ada bahan baku yang
  terbuang .
• Operasinya sederhana
• Komponen yang dihasilkan dari proses metalurgi
  serbuk juga memiliki tensile strength yang tinggi.

26
KEKURANGAN POWDER METALURGY

• Serbuk besi mahal
• Sulit disimpan, karena mudah terkontaminasi
• Beberapa jenis serbuk logam yang halus merupakan
  sumber bahaya ledakan dan kebakaran
• Produk harus mudah dikeluarkan dalam cetakan
• Bentuk yang rumit tidak dapat dibuat karena
  selama penekanan serbuk logam tidak mampu mengisi
  rongga cetakan dan sulit mendapatkan kepadatan
  produk yang merata
• Beberapa jenis produk tidak dapat dibuat karena
  keterbatasan kapasitas mesin rasio kompresi
  berbagai jenis serbuk
• Untuk produk dari logam dengan titik leleh yang
  rendah seperti timah hitam, seng, kadmium, sangat
  sulit disinter sehingga produk yang dihasilkan
  kurang bermutu

27
LANGKAH-LANGKAH PROSES
Pembuatan Serbuk Logam yang akan disinter
Proses Pencampuran
Proses Pembentukan
Proses Sintering
Proses Penyelesaian
28
METODE PEMBUATAN SERBUK

• Permesinan ? Menghasilkan serbuk dari logam
  magnesium dengan hasil bentuk serbuk kasar.
• Penggilingan ? Menggunakan peralatan mesin
  penghancur, mesin giling dan mesin tumbuk.
• Shooting ? Menuangkan logam cair kedalam suatu
  saringan atau lubang disusul dengan pendinginan
  di dalam air. Bentuk serbuk yang dihasilkan
  adalah berbentuk bulat atau lonjong. Dipergunakan
  pada logam jenis aluminium, timbal dan seng.

29
METODE PEMBUATAN SERBUK

• Atomisasi atau penyemprotan logam ? membuat
  serbuk dari logam yang yang suhu rendah (timah
  hitam, aluminium, seng, dan timah putih).
  Dilakukan dengan cara melewatkan cairan logam
  pada suatu lubang kecil kemudian disemprotkan
  udara atau gas sehingga cairan logam pecah
  menjadi butiran-butiran.
• Pengendapan elektrolitik ? logam dipasang sebagai
  anoda dalam tangki yang berisi larutan
  elektrolit. Logam lain ditempatkan dalam tanki
  sebagai katoda dan logam pertama akan mengendap
  pada elektroda/katoda tersebut.
• Proses reduksi ? Serbuk suatu logam didapatkan
  dengan mereduksi oksida logam tersebut dengan
  mengalirkan gas hidrogen atau karbon monoksida
  pada suhu dibawah titik cair logam tersebut.
  Serbuk logam yang dihasilkan berbentuk spons dan
  porous. Jenis logam yang dapat diproses adalah
  besi, molibden, wolfram, nikel dan kobalt.

30
PROSES PERMESINAN

• Proses pemesinan (machining) merupakan proses
  pembuatan benda kerja melalui proses perautan
  dengan menggunakan mesin-mesin perkakas dimana
  terjadi gerakan relatif antara pahat potong dan
  benda kerja.
• Pahat yang bergerak relatif terhadap benda kerja
  akan menghasilkan geram selanjutnya permukaan
  benda kerja secara bertahap akan terbentuk
  menjadi komponen yang dikehendaki.
• Pahat bermata potong tunggal (single point
  cutting tools)
• Pahat bermata potong jamak (multiple points
  cutting tools)

31
(No Transcript)
32
ELEMEN DASAR PROSES PEMOTONGAN

• Kecepatan potong (cutting speed) v (m/min)
• Kecepatan makan (feeding speed) vf (mm/min)
• Kedalaman potong (depth of cut) a (mm)
• Waktu pemotongan (cutting time) tc (min)
• Kecepatan penghasilan geram (rate of metal
  removal) Z (cm3 / min)

33
BUBUT (TURNING)

• Pada proses membubut (turning), benda kerja
  dipegang oleh pencekam yang dipasangkan diujung
  poros utama (chuck). Dengan mengatur lengan
  pengatur yang terdapat pada sisi muka kepala
  diam, putaran poros utama umumnya (n) dapat
  dipilih. Harga putaran poros utama umumnya
  dibuat bertingkat, dengan aturan yang telah
  distandarkan, misalkan 630, 710, 800, 900,
  1000, 1120, 1250, 1400, 1600, 1800, dan 2000 rpm.

34
FREIS (MILING)

• Pahat freis termasuk bermata potong jamak dengan
  jumlah mata potong sama dengan jumlah gigi freis
  (z).
• Sesuai dengan jenis pahat yang digunakan,
  dikenal dua macam cara yaitu yaitu mengefreis
  datar (slab milling) dengan sumbu putaran pahat
  freis selubung sejajar permukaan benda kerja, dan
  mengefreis tegak (face milling) dengan sumbu
  putaran pahat freis muka tegak lurus permukaan
  benda kerja.
• Mengefreis datar dibedakan menjadi dua macam,
  yaitu mengefreis naik (up milling/convention
  milling) dan mengefreis turun (down milling).

35
END OF FIRST SESSIONNEXTPROSES MANUFAKTUR
MODERNRAPID PROTOTYPING
36
MESIN TURNING MILING CNC

• Perbedaan antara mesin CNC dan mesin bubut manual
  adalah bahwa pergerakkan sumbu mesin CNC
  dikontrol oleh komputer
• Komputer dapat mengendalikan pergerakan dalam 2
  arah turning (X dan Z) atau 3 arah miling (X,Y,Z)
  pada satu waktu. Artinya mesin CNC mampu
  menggerakkan pahat potong pada berbagai macam
  sudut karena terdapat gerakan sesuai garis lurus
  dan busur
• Mesin CNC tidak perlu hand wheel untuk
  mengendalikan pergerakan sumbu

Mesin Miling CNC
Mesin Turning CNC
37
COMPUTER NUMERICAL CONTROL (CNC)

• CNC merupakan sebuah sistem dimana pahat potong
  mesin bekerja sesuai dengan instruksi dari
  komputer bukan dari operator.
• Jauh sebelum penemuan komputer, kebutuhan akan
  mesin otomatis telah muncul. Pada tahun 1725,
  mesin otomatis pertama ditemukan. Mesin otomatis
  ini adalah mesin knitting. Tipe dari mesin
  otomatis ini diketahui sebagai mesin Numerically
  Controlled (NC).

38
PROGRAM CNC

• Perintah - perintah yang digunakan programmer
  untuk berkomunikasi dengan pengendali CNC dan
  mesin bubut dikenal sebagai kode G dan kode M.
• Programer memakai sistem koordinat untuk menata
  letak dan merencanakan program.
• Pada mesin CNC, benda kerja dan pahat potong
  bergerak sepanjang pola yang diindikasikan oleh
  koordinat.
• Program CNC adalah satu kumpulan instruksi yang
  mengiformasikan kepada pahat seberapa jauh dan
  seberapa cepat untuk bergerak, kapan melakukan
  penggantian mata pahat dan kapan memutarkan
  spindle dan kapan sebuah program berakhir.
• Pengendali mesin CNC tidak mengerti tentang
  bahasa manusia, sehingga harus menggunakan bahasa
  pemrograman untuk berkomunikasi dengan
  pengendali.

39
FORMAT PROGRAM CNC

• Terdapat beraneka ragam format yang menggambarkan
  urutan umum dan pengaturan informasi yang
  digunakan oleh pengendali program CNC.
• Tipe format yang paling umum digunakan disebut
  Word address format yang menggunakan huruf untuk
  mengidentifikasikan setiap kata dalam sebuah
  ataupun sekumpulan informasi. Blok tunggal
  dinomori dan dipisahkan dari satu sama lainnya
  dengan simbol akhir blok yaitu ().

40
FORMAT PROGRAM CNC cont

• Dalam Word address format, setiap huruf memiliki
  arti khusus dan nilai kombinasi dari tiap angka
  berhubungan dengan huruf, contoh
• N10 G20 G98
• N20 M06 T1
• N30 M03 S100
• N40 G00 X1.5 Z.125
• N50 G01 X1.375 F3
• N60 G01 Z-2.5
• N70 G01 X1.5
• N80 G00 Z.125
• N90 M05 N100 M30

41
KODE G

• Instruksi gerak juga disebut sebagai kode G
• Huruf G dari kode G diambil dari kata Go.
• Beberapa contoh daftar kode G
• G00 Rapid traverse ( penempatan )
• G01 Linear interpolation ( pemakanan )
• G02 Arah putaran jarum jam
• G03 Perputaran tidak searah jarum jam
• G20 Inch data input
• G21 Data satuan ukuran
• G98 Pemakanan permenit
• G99 Pemakanan tiap revolusi
• Selain Kode G, terdapat pula kode M

42
MICROWAVE SPECTRUM
43
INDUSTRIAL FREQUENCIES

• The following frequencies are allocated for
  industrial process
• 915 MHz,
• 2.45 GHz,
• 5.8 GHz and
• 24.125 GHz
• They are called the Industrial Scientific Medical
  frequencies (ISM). Other parts of the spectrum
  are allocated to telecommunications, TV, Radio,
  Radio astronomy and Radar. The purpose of the
  strict allocation of ISM frequencies is to
  prevent interference with the other users of the
  spectrum.

44
Scared of Radiation?
45
Hazards of Microwave Radiation

• Main points
• Microwaves are NOT ionising
• (Except at very high field strengths when plasma
  is formed)
• Heating is the main effect
• The specific absorption rate (SAR) should be
  limited to below 4 W/kg
• Non-thermal effects are not yet proven (mobile
  phone studies)

46
Radiation Ionising v Heating

• Microwave
• Bad effects Heat stress (short term)
• Worst cooking and burning
• Ionising
• Bad effects cell damage at a molecular level
• (body repair mechanism can deal with low levels)
• Worst cumulative damage, irreparable systems
  failure

47
CONVENTIONAL MICROWAVE HEATING
Microwave Power
48
Conventional Heating

• Good points
• Direct use of fuel (100 conversion to heat)
• Cheap fuel
• Bad points
• Heat losses (can be minimised using larger heat
  exchanger which increases capital cost)
• Time to heat up long (L2/?th)

49
Microwave Heating

• Good points
• Direct use of power (80 conversion to useful
  heat)
• Time to heat up very short
• Bad points
• Electricity expensive
• More complex
• Capital cost

50
ABRASIVE WATER JET WATER JET

• High-Pressure Water Jet Generation System
• Water preparation unit
• Pumping and accessories
• High-pressure plumbing
• The cutting head
• Nozzle assembly
• Motion control system
• Bulk abrasive transfer and metering system
• The receiver

51
Schematic (OMAX)
52
ADVANTAGES DISADVANTAGES

• Cost effective
• Environmentally friendly process
• Could easily be integrated to most manufacturing
  set-ups.
• However, while abrasive water jet technology is
  used because of these and other advantages unique
  to the cutting process, the persistent presence
  of surface irregularities such as striations and
  roughness on the cut wall surface of materials
  processed have limited its wider application in
  industry.

53
LASER MANUFACTURING PROCESS
A device that amplifies light
Light Amplification by Stimulated Emission
of Radiation
Lasers come in a great variety of forms, using
many different materials, many different systems
and many different excitation mechanisms
54
PROSES LASER
55
Laser sources used for materials processing

• Of the many laser sources discovered
• over the years the dominant lasers in
• Materials processing
• Carbon dioxide laser
• NdYAG laser
• Diode laser
• Disc laser
• Fibre laser

56
Stationary-workpiece CO2 laser cutting system

• CNC based systems
• Accuracy and precision
• Large processing envelopes
• High speed (100 m/min, 1G)
• High cost ( 0.5 M to 1M)

57
5 axis CO2 laser processing system
58
Robotic laser cutting and welding

• Robot based systems
• Limited processing envelope
• Flexibility ( 6 axis processing )
• Low cost
• Lower processing speed ( 3 m/min)
• Path accuracy a problem

59
Why laser process materials

• Technical benefits
• Produce a wide range of effects - wide range of
• powers and spot sizes
• Non-contact process
• Flexible process- beam can be easily manipulated
• spatially and temporally

• Economic benefits
• New products and processes of commercial value

• Disadvantage
• Cost

60
What is laser materials processing?

• The interaction of high intensity optical
  radiation
• with materials resulting in a change of state
  from
• solid to liquid and liquid to vapour

Processes influenced by laser and material
properties
Disregard for either will generally result in
poor processing
61
Laser parameters affecting surface temperature
Temperature Profile T (x,y,z,t)
62
LASER MICROMACHINING

• Many of products developments were made for bring
  more functions into a single product.
• The first generation of mobile phone only perform
  single function as a communication device, but
  then it has been developed to bring more
  functions such as radio player, songs player
  (like MP3 format), camera and even movie
  recorder.
• Thus the radio, tape, camera and movie recorder
  electronic devices will be scaled into a very
  small size of a mobile phone. Similarly, other
  electronic application such as sensor is also
  being developed in smaller and smaller size to
  gain its faster performance and power consumption
  reduction.
• Therefore, the machining is not a millimeter size
  anymore but requires micro size and tolerance
  machined components.
• However, electronic application is not the only
  benefits of micromachining technology, since
  miniaturization is also needed by medical,
  chemistry, physics and military area.

63
LASER MICROMACHINING (2)

• Minimizing material consumption
• Arrays and redundancy
• Simplify a system and electronics integration
• Increased selectivity and sensitivity
• Wider dynamic range
• New effects exploitation through the breakdown of
  continuum theory in the microdomain
• Improved reproducibility
• Improved accuracy and reliability

64
PRODUCT DEMAND
65
BENEFITS OF LASER MICROMACHINING

• non contact machining
• no chemical or gaseous etching since it has
  single-stage dry processing
• 2D and 3D geometries features flexibility
• high accuracy and precision
• relatively high speed
• selectively different material machining ability
• ability to interface with CAD options

66
RAPID PROTOTYPING
67
BASIC METHOD SOLID MODEL
68
BASIC METHOD STL FILE
69
BASIC METHOD SLICE MODEL
70
RAPID PROTOTYPING CLASSIFICATION
71
RAPID PROTOTYPING CLASSIFICATION
72
RAPID PROTOTYPING CLASSIFICATION
73
RAPID PROTOTYPINGPROCESS CHAIN
74
FUNDAMENTAL AUTOMATED PROCESS
75
FUSED DEPOSITION MODELLING FDM

• Part dibuat dengan cara men-deposit-kan
  termoplastik cair yang diekstrusi dari sebuah
  nozzle. Material dalam bentuk filamen, bergerak
  secara horizontal untuk setiap cross section di
  setiap layer
• Proses CAD Model ? STL file ? Quickslice
  software ? SML file ? FDM RP Machine ? Finished
  part
• Material ABS, Medical grade ABS, Investment
  casting wax (ICW), Elastomer E20, Polycarbonate,
  Polyphenylsulfone

76
FUSED DEPOSITION MODELLING FDM.cont

• Kelebihan sederhana reliable, tanpa post
  processing/finishing, part lebih kuat tahan
  lama dibanding SLA
• Kekurangan Part grainy (wax), permukaan akhir
  kurang baik
• Mesin, envelope, harga, tahun
• FDM 2000, 25x25x25cm,US70K,1997
• Prodigy plus, 20x20x30cm,US63K,2002
• Akurasi 127 µm
• Tebal layer 0,05 1.25 mm

77
STEREOLITHOGRAPHY SLA

• Sinar laser melakukan scan dan merubah sejumlah
  layer cairan dalam vat menjadi solid. Part
  dibentuk layer demi layer, sampai selesai dari
  bawah ke atas
• Proses Model CAD, orientasi, pembuatan support,
  pembuatan STL file, model slicing, pembuatan
  part, operasi lanjutan (ultrasonic
  cleaning,sanding,polishing,dsb),penghilangan
  support, post curing
• Material photopolymer resin, epoxy

78
STEREOLITHOGRAPHY SLA cont

• Kelebihan sistem yang well proven, permukaan
  akhir paling baik
• Kekurangan bahan baku vat mahal, perawatan rutin
  mahal
• Mesin, envelope, harga, tahun
• SLA-3500,35x35x40cm,US329K,1997
• Viper Si2,25x25x25cm,US179K,2001
• Akurasi s/d 50 µm
• Tebal layer 0,06-0,25 mm

79
LAMINATED OBJECT MANUFACTURING (LOM)

• Obyek dibuat dari lembaran tipis (thin sheet)
  plastik/komponen yang dipotong oleh laser. Sheet
  terpotong diturunkan, sheet selanjutnya dipotong
  menurut outline. Setiap sheet yang dipotong
  direkatkan pada sheet sebelumnya.
• Material kertas, lembaran plastik, komposit
  berlapis glass, pita keramik

80
LAMINATED OBJECT MANUFACTURING (LOM) cont

• Kelebihan material murah, biaya modal relatif
  rendah, tanpa perlu support
• Kekurangan material waste agak sulit dibuang,
  perlu hand finishing
• Mesin,envelope,harga,tahun
• LOM-1015Plus,375x250x350mm,US69K,1992
• LOM-2030H,815x550x500mm,US179K,1996
• Akurasi 250 µm
• Tebal layer 0,15 mm

81
END OF 2nd SESSIONNEXTREFERENSI EVALUASI
82
Referensi

• Kalpakjian, Seroke, Manufacturing Engineering and
  Technology, Third Edition, Addison-Wesley Pub
  Company, 1995
• Amited, B. M., P. F. Ostwald, M. L. Bagenan,
  Manufacturing Processes, Seventh Edition, John
  Wiley and Sons, 1979
• Schey, John A., Introduction to Manufacturing
  Processes, Second Edition, Mc Graw Hill Book Co.,
  1987
• Taufik, Rochim, Teori dan Teknologi Proses
  Permesinan, Teknik Mesin - Institut Teknologi
  Bandung, 1985
• Ostwald, Philip F., Manufacturing Process and
  System, John Wiley and Sons, 1997
• C.K, Chua, K.F., Leong, C.S. Lim, Rapid
  Prototyping Principles Applications, 2nd
  edition, 2004 (Computer Aided Learning Material)
• Masood, S.H, Advanced CAD/CAM Lecture Notes,
  Swinburne University of Technology, Melbourne,
  2005
• Brandt, Milan, et.al, Advanced Manufacturing
  Process Lecture Notes, Swinburne University of
  Technology, Melbourne, 2005