Analisisis Pengaruh Build Orientation dan Jenis Solvent pada Vapor Smoothing terhadap Surface Roughness dan Sifat Mekanik Hasil Cetak FDM untuk Aplikasi Toroidal Propeller Quadcopter

Waritsi, Fardan Khoirul (2025) Analisisis Pengaruh Build Orientation dan Jenis Solvent pada Vapor Smoothing terhadap Surface Roughness dan Sifat Mekanik Hasil Cetak FDM untuk Aplikasi Toroidal Propeller Quadcopter. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5011211037-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (10MB) | Request a copy

Abstract

Propeler merupakan komponen penting pada UAV yang berfungsi untuk menghasilkan gaya angkat ketika diputar dengan motor. Di antara desain propeller yang menawarkan performa dan tingkat kebisingan yang baik adalah toroidal propeller. Salah satu teknologi alternatif untuk memproduksi geometri toroidal propeller yang kompleks adalah Fused Deposition Modeling (FDM). Akan tetapi, hasil cetak FDM masih memiliki tingkat kekasaran permukaan yang tinggi. Salah satu metode untuk mengatasi masalah ini adalah dengan vapor treatment. Jenis solvent yang digunakan pada penelitian kali ini yaitu kloroform dan diklorometana. Sedangkan, orientasi pencetakan 0º, 30º, dan 90º digunakan untuk merepresentasikan sudut krusial dalam toroidal propeller. Pengujian yang dilakukan adalah FTIR, XRD, tensile, surface roughness, dan analisis morfologi. Hasil uji tarik menunjukkan nilai UTS untuk sudut 0º, 30º, dan 90º berturut-turut adalah 49,3 MPa, 28,7 MPa; 25,4 MPa. Tren penurunan kekuatan tarik terjadi setelah perlakuan uap, yaitu 43,8 MPa; 27,5 MPa; 23,4 MPa untuk chloroform, sedangkan DCM menjadi 47,3 MPa; 24,9 MPa; 19,2 MPa. Penurunan kekuatan terjadi karena pelarut berdifusi ke bawah permukaan dan membentuk zona transisi semi-amorf yang tidak stabil, serta menyebabkan pembengkakan dan penyatuan fiber secara tidak merata, yang memicu terbentuknya void di bagian dalam. Penurunan kekasaran permukaan rata-rata untuk DCM mencapai 93%, sedangkan chloroform 86%. Dengan nilai Ra terkecil masing-masing 0,7948 µm dan 0,6567 µm dari kekasaran awal 12,4690 µm. Penurunan kekasaran terjadi karena uap pelarut mengganggu ikatan antar rantai polimer, menyebabkan pelunakan (swelling) dan aliran ulang (reflow) yang mengisi celah-celah pada permukaan.
====================================================================================================================================
The propeller is an important component of unmanned aerial vehicles (UAVs), responsible for generating lift when rotated by a motor. Among various propeller designs, the toroidal propeller has gained attention for its promising aerodynamic performance and reduced noise levels. One of the alternative manufacturing technologies capable of producing the complex geometry of toroidal propellers is Fused Deposition Modeling (FDM). However, FDM-printed parts typically exhibit high surface roughness. To address this issue, vapor treatment is applied as a post-processing method. In this study, chloroform and dichloromethane (DCM) were used as solvents, and printing orientations of 0º, 30º, and 90º were selected to represent the critical angles found in toroidal propeller structures. Characterization techniques included FTIR, XRD, tensile testing, surface roughness measurement, and morphological analysis. Tensile test results showed ultimate tensile strengths (UTS) of 49.3 MPa, 28.7 MPa, and 25.4 MPa for the 0º, 30º, and 90º orientations, respectively. After vapor treatment, a decreasing trend in UTS was observed, dropping to 43.8 MPa, 27.5 MPa, and 23.4 MPa for chloroform, and 47.3 MPa, 24.9 MPa, and 19.2 MPa for DCM. This reduction in strength is attributed to solvent diffusion into the sub-surface region, forming an unstable semi-amorphous transition zone and causing uneven fiber swelling and fusion, which can lead to internal void formation. Surface roughness was significantly reduced, with average reductions of 93% for DCM and 86% for chloroform, reaching minimum Ra values of 0.7948 µm and 0.6567 µm from an initial roughness of 12.4690 µm. This smoothing effect is due to solvent vapor disrupting the intermolecular polymer chain interactions, resulting in swelling and surface reflow that fills the staircase on the surface.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Fused Deposition Modeling, Toroidal Propeller, Vapor Smoothing Post Treatment, Fused Deposition Modeling, Toroidal Propeller, Vapor Smoothing Post Treatment
Subjects:	T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA174 Computer-aided design. T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ561 Surface T Technology > TP Chemical technology > TP1140 Polymers T Technology > TS Manufactures > TS2301.T7 Toys, etc
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Material & Metallurgical Engineering > 28201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Fardan Khoirul Waritsi
Date Deposited:	31 Jul 2025 04:46
Last Modified:	31 Jul 2025 04:46
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/124493

Actions (login required)

View Item