Analisis Deformasi Pada Proses Metal Additive Manufacturing Cetakan Airless Tire Menggunakan Metode Elemen Hingga

Murti, Garin Wisnu (2022) Analisis Deformasi Pada Proses Metal Additive Manufacturing Cetakan Airless Tire Menggunakan Metode Elemen Hingga. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111840000087-Undergraduate Thesis.pdf Download (4MB)

Abstract

Perkembangan teknologi di era industri saat ini sudah sangat pesat, salah satunya adalah teknologi 3D-printing atau additive manufacturing (AM). Berdasarkan laman dari Kementrian Komunikasi dan Informatika (KOMINFO), AM merupakan salah satu pilar utama perkembangan revolusi industri 4.0. AM adalah teknologi yang menghasilkan bagian-bagian tiga dimensi lapis demi lapis dari suatu bahan, baik berbahan dasar polimer maupun logam. Namun deformasi menjadi salah satu masalah yang sering ditemui dalam penggunaan teknologi AM. Salah satu penerapan AM pada bidang otomotif adalah pada airless tire. Spoke merupakan salah satu bagian dari airless tire yang berfungsi sebagai pengganti tekanan angin. Untuk menghasilkan geometri spoke pada airless tire sesuai yang diinginkan, maka perlu dievaluasi cetakan yang digunakan pada proses pembuatan ban tersebut. Sehingga didapat hasil geometri sesuai yang direncanakan. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis deformasi yang terjadi pada celah spoke proses metal additive manufacturing cetakan airless tire. Variasi yang digunakan pada penelitian ini adalah jenis material, layer thickness, dan scan speed. Variasi pertama pada penelitian ini adalah layer thickness yang digunakan yaitu sebesar 30µm, 60µm, dan 90µm. Variasi kedua pada penelitian ini adalah scan speed yang digunakan yaitu sebesar 1000 mm/s, 1500 mm/s, dan 2000 mm/s. Kemudian material yang digunakan adalah 17-4PH dan Ti-6AI-4V. Pemodelan cetakan airless tire menggunakan ¼ geometri cetakan mengingat biaya komputasi yang tinggi. Selanjutnya pemodelan akan disimulasikan menggunakan software finite element method yaitu Ansys Workbench 2019 R3 dengan ekstensi Additive Wizard. Hasil dari simulasi yang dilakukan adalah deformasi total yang selanjutnya akan dibandingkan besar deformasi maksimal dari variasi yang telah ditentukan dan proses parameter operasi terbaik yang didapatkan. Dari penelitian ini didapatkan deformasi terkecil pada nilai layer thickness 90 µm. Pada variasi layer thickness 30 µm, 60 µm, 90 µm menghasilkan deformasi yang semakin kecil dengan penurunan (±3%). Didapatkan juga nilai deformasi total pada variasi scan speed 1000 mm/s, 1500 mm/s, dan 2000 mm/s yaitu cenderung fluktuatif dengan kenaikan signifikan pada scan speed 1500 mm/s. Peningkatan terbesar pada layer thickness 30 µm material Ti-6AI-4V yaitu (±14%). Selisih deformasi total yang dihasilkan antara material 17-4PH dan Ti-6AI-4V adalah (±45%). Berdasarkan simulasi bahwa material terbaik adalah 17-4PH apabila mempertimbangkan nilai deformasi yang kecil yaitu 0,51128 mm dibandingkan material Ti-6AI-4V sebesar 0,73198 mm dan harga material yang lebih murah. Jika mempertimbangkan waktu proses yang lebih cepat maka menggunakan material Ti-6AI-4V. Pada material 17-4PH parameter proses terbaik adalah pada layer thickness 90 µm dan scan speed 1000 mm/s sedangkan pada material Ti-6AI-4V adalah pada layer thickness 90 µm dan scan speed 2000 mm/s.
==================================================================================================================================
The development of technology in the current industrial era is very rapid, one of which is 3D-printing technology or additive manufacturing (AM). Based on the website of the Ministry of Communication and Information (KOMINFO), AM is one of the main pillars of the development of the industrial revolution 4.0. AM is a technology that produces three�dimensional parts layer by layer from a material, both polymer and metal based. However, deformation is one of the problems that are often encountered in the use of AM technology. One application of AM in the automotive sector is on airless tires. Spoke is one part of the airless tire that functions as a substitute for air pressure. To produce the desired spoke geometry for the airless tire, it is necessary to evaluate the mold used in the tire manufacturing process. So that the results obtained according to the planned geometry. This study aims to analyze the deformation that occurs in the spoke gap of the metal additive manufacturing process of airless tire molds. The variations used in this research are material type, layer thickness, and scan speed. The first variation in this study is the layer thickness used which is 30µm, 60µm, and 90µm. The second variation in this study is the scan speed used which is 1000 mm/s, 1500 mm/s, and 2000 mm/s. Then the comparison of deformation on 17-4PH and Ti-6AI-4V materials. The modeling of the airless tire mold uses ¼ of the mold geometry considering the high computational cost. Furthermore, the modeling will be simulated using finite element method software, Ansys Workbench 2019 R3 with Additive Wizard extension. The result of the simulation is the total deformation which will then be compared to the maximum deformation of the predetermined variation. From this study, the smallest deformation was obtained at the layer thickness value of 90 m. In layer thickness variations of 30 m, 60 m, 90 m, the deformation is getting smaller with decreasing (±3%). The total deformation at the scan speed variations of 1000 mm/s, 1500 mm/s, and 2000 mm/s tends to fluctuate with a significant increase in the scan speed of 1500 mm/s. The biggest increase in the layer thickness of 30 m of Ti-6AI-4V material is (±14%). The resulting total deformation difference between 17-4PH and Ti-6AI-4V materials is (±45%). Based on the simulation that the best material is 17-4PH when considering the smallest deformation value of 0.51128 mm compared to the Ti-6AI-4V material of 0.73198 mm and the material price is cheaper. If you consider a faster processing time, then use the Ti-6AI-4V material. For 17-4PH material, the best process parameter is at layer thickness 90 m and scan speed is 1000 mm/s, while for Ti-6AI-4V material is layer thickness 90 m and scan speed is 2000 mm/s.

Item Type:	Thesis (Other)
Additional Information:	RSM 621.811 Mur a-1 2022
Uncontrolled Keywords:	Additive manufacturing, Airless tire, Deformation, Finite element method
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ174 Maintenance and repair of machinery
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Material & Metallurgical Engineering > 28201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Mr. Marsudiyana -
Date Deposited:	21 Feb 2025 06:38
Last Modified:	21 Feb 2025 06:38
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/118833

Actions (login required)

View Item