pengaruh penggunaan serat agave cantula roxb terhadap kekuatan
Post on 12-Jan-2017
229 Views
Preview:
TRANSCRIPT
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
PENGARUH PENGGUNAAN SERAT AGAVE CANTULA ROXB TERHADAP KEKUATAN IMPAK MATERIAL KOMPOSIT MATRIKS POLIMER MENGGUNAKAN
METODE EKSPERIMEN TAGUCHI (STUDI KASUS DI CV. TAUSAN SURAKARTA)
Skripsi
SETYO SULISTYO ADI I 0303049
JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA 2010
u
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
PENGARUH PENGGUNAAN SERAT AGAVE CANTULA ROXB TERHADAP KEKUATAN IMPAK MATERIAL KOMPOSIT MATRIKS POLIMER MENGGUNAKAN
METODE EKSPERIMEN TAGUCHI (STUDI KASUS DI CV. TAUSAN SURAKARTA)
Skripsi Sebagai Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
SETYO SULISTYO ADI I 0303049
JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA 2010
u
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Skripsi:
PENGARUH PENGGUNAAN SERAT AGAVE CANTULA ROXB TERHADAP KEKUATAN IMPAK MATERIAL KOMPOSIT MATRIKS POLIMER MENGGUNAKAN
METODE EKSPERIMEN TAGUCHI (STUDI KASUS DI CV. TAUSAN SURAKARTA)
Ditulis oleh:
Setyo Sulistyo Adi I 0303049
Mengetahui,
Dosen Pembimbing I
Retno Wulan Damayanti, ST, MT NIP. 19800306 200501 2 002
Dosen Pembimbing II
Ir. Lobes Herdiman, MT NIP. 19641007 199702 1 001
Pembantu Dekan I Fakultas Teknik UNS
Ir. Noegroho Djarwanti, MT. NIP. 19561112 198403 2 007
Ketua Jurusan Teknik Industri
Fakultas Teknik UNS
Ir. Lobes Herdiman, MT. NIP. 19641007 199702 1 001
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
LEMBAR VALIDASI Judul Skripsi:
PENGARUH PENGGUNAAN SERAT AGAVE CANTULA ROXB TERHADAP KEKUATAN IMPAK MATERIAL KOMPOSIT MATRIKS POLIMER MENGGUNAKAN
METODE EKSPERIMEN TAGUCHI (STUDI KASUS DI CV. TAUSAN SURAKARTA)
Ditulis Oleh: Setyo Sulistyo Adi
I 0303049 Telah disidangkan pada hari Selasa tanggal 19 Oktober 2010
Di Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta,
dengan
Dosen Penguji
1. Azizah Aisyati, ST, MT. _____________________ NIP. 19720318 199702 2 001
2. Taufiq Rochman, STP, MT. _____________________ NIP. 19701030 199802 1 001
Dosen Pembimbing
1. Retno Wulan Damayanti, ST, MT. _____________________ NIP. 19800306 200501 2 002
2. Ir. Lobes Herdiman, MT. _____________________ NIP. 19641007 199702 1 001
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS KARYA ILMIAH
Saya mahasiswa Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik UNS yang bertanda
tangan di bawah ini:
Nama : Setyo Sulistyo Adi
NIM : I 0303049
Judul tugas akhir : Pengaruh Penggunaan Serat Agave Cantula Roxb Terhadap
Kekuatan Impak Material Komposit Matriks Polimer
Menggunakan Metode Eksperimen Taguchi
(Studi Kasus Di CV. Tausan Surakarta).
Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir atau Skripsi yang saya susun
tidak mencontoh atau melakukan plagiat dari karya tulis orang lain. Jika terbukti
Tugas Akhir yang saya susun tersebut merupakan hasil plagiat dari karya orang
lain maka Tugas Akhir yang saya susun tersebut dinyatakan batal dan gelar
sarjana yang saya peroleh dengan sendirinya dibatalkan atau dicabut.
Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya dan apabila di
kemudian hari terbukti melakukan kebohongan maka saya sanggup menanggung
segala konsekuensinya.
Surakarta, 30 Oktober 2010
Setyo Sulistyo Adi I0303049
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
SURAT PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH
Saya mahasiswa Jurusan Teknik Industri UNS yang bertanda tangan di bawah ini,
Nama : Setyo Sulistyo Adi
Nim : I 0303049
Judul tugas akhir : Pengaruh Penggunaan Serat Agave Cantula Roxb
Terhadap Kekuatan Impak Material Komposit Matriks
Polimer Menggunakan Metode Eksperimen Taguchi
(Studi Kasus Di CV. Tausan Surakarta).
Menyatakan bahwa Tugas Akhir (TA) atau Skripsi yang saya susun sebagai syarat
lulus Sarjana S1 disusun secara bersama-sama dengan Pembimbing I dan
Pembimbing II. Bersamaan dengan syarat pernyataan ini bahwa hasil penelitian
dari Tugas Akhir (TA) atau Skripsi yang saya susun bersedia digunakan untuk
publikasi dari proceeding, jurnal, atau media penerbit lainnya baik di tingkat
nasional maupun internasional sebagaimana mestinya yang merupakan bagian
dari publikasi karya ilmiah
Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya.
Surakarta, 30 Oktober 2010
Setyo Sulistyo Adi I0303049
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vii
KATA PENGANTAR
Puji Syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala limpahan
rahmat dan hidayah-Nya berupa kesehatan, keteguhan dan ketenangan sehingga
penulis dapat menyelesaikan penelitian dan menyusun laporan Tugas Akhir ini.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan laporan Tugas Akhir ini tidak akan
dapat terselesaikan tanpa adanya bantuan dari berbagai pihak, oleh karena itu
dengan segenap kerendahan hati penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-
besarnya kepada:
1. Ibu dan ayah tercinta yang selalu memberikan kasih sayang, semangat serta
selalu memberikan dukungan setiap saat untukku.
2. Bapak Ir. Lobes Herdiman, MT, selaku ketua Jurusan Teknik Industri
Universitas Sebelas Maret Surakarta dan dosen pembimbing II. Terima kasih
atas bimbingan selama proses pengerjaan hingga terselesaikannya Tugas
Akhir ini.
3. Ibu Retno Wulan Damayanti, ST, MT, selaku dosen pembimbing I. Terima
kasih atas kesabaran dan segala nasihat serta bimbingan yang sangat
bijaksana.
4. Ibu Azizah Aisyati, ST, MT dan Bapak Taufiq Rochman, STP, MT, selaku
dosen penguji. Terima kasih atas segala kritik dan saran serta pengertiannya
dalam pengujian penelitian ini.
5. Seluruh dosen Teknik Industri yang telah mewariskan indahnya ilmu
pengetahuan.
6. Mas Alka yang telah memberikan ijin kepada penulis untuk melaksanakan
penelitian di CV. Tausan.
7. Rasty ”my special one” yang selalu memberikan dukungan dan motivasi
8. Segenap kru gudang skill yang telah memberikan banyak kontribusi dalam
penyusunan laporan Tugas Akhir ini.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
viii
9. Teman-teman TI 2006, Dinar, Kiki, Asty, Zulfa, Samto, Budi dan teman-
teman lain yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Terima kasih atas segala
bantuannya.
10. Si biru AD 6846 HG, yang selalu setia menemani penulis anytime and
anywhere.
11. Komputer dan printerku yang telah bejasa besar.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan Tugas Akhir ini
masih terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis memohon maaf atas segala
kekurangan yang disebabkan karena keterbatasan penulis dan penulis
mengharapkan kritik serta saran membangun. Akhir kata, dengan segenap
keterbatasan yang ada dalam laporan ini, penulis tetap berharap dapat
menyumbangkan sesuatu yang bermanfaat bagi pembaca.
Surakarta, Oktober 2010
Penulis
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xi
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ...............................................................................
ABSTRAK ..................................................................................................
DAFTAR ISI .............................................................................................
DAFTAR TABEL .....................................................................................
DAFTAR GAMBAR ................................................................................
BAB I PENDAHULUAN ......................................................................
1.1 LATAR BELAKANG ....................................................................
1.2 PERUMUSAN MASALAH ............................................................
1.3 TUJUAN PENELITIAN ....................................................................
1.4 MANFAAT PENELITIAN ..............................................................
1.5 BATASAN MASALAH ...........................................................
1.6 ASUMSI ................................................................................
1.7 SISTEMATIKA PENULISAN .........................................................
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...........................................................
2.1 KOMPOSIT............................................................................
2.1.1 Bahan-Bahan Penyusun Komposit Polimer..................................
2.1.2 Serat Agave Cantula Sebagai Filler Komposit.................
2.1.3 Metode Pembuatan Komposit Polimer...........................
2.2 PENGUJIAN KARAKTERISTIK KUALITAS.....................................
2.3 PERANCANGAN EKSPERIMEN..........................................
2.3.1 Eksperimen Taguchi..................................................................
2.3.2 Prinsip Kekokohan Dalam Perancangan...........................
2.3.3 Orthogonal Array..........................................................
2.3.4 Analisa Variansi............................................................
2.3.5 Interval Kepercayaan....................................................
2.3.6 Signal To Noise Ratio....................................................
2.3.7 Quality Loss Function...................................................
2.3.8 Eksperimen Konfirmasi.................................................
2.4 PENELITIAN SEBELUMNYA………….............................
vii
ix
xi
xiii
xiv
I-1
I-1
I-3
I-4
I-4
I-4
I-5
I-5
II-1
II-1
II-3
II-7
II-9
II-10
II-12
II-14
II-16
II-16
II-18
II-19
II-21
II-23
II-26
II-27
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xii
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ............................................
3.1 TAHAP IDENTIFIKASI MASALAH..........................................
3.2 TAHAP PERENCANAAN EKSPERIMEN.........................................
3.3 TAHAP PELAKSANAAN EKSPERIMEN........................................
3.4 TAHAP PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN
DATA...................................................................................
3.5 TAHAP VERIFIKASI.........................................................
3.6 TAHAP ANALISIS DAN INTEPRETASI HASIL.............................
3.7 TAHAP KESIMPULAN DAN SARAN.............................................
BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA ................
4.1 PENGUMPULAN DATA EKSPERIMEN.....................................
4.1.1 Pengumpulan Data Eksperimen Tahap I.....................................
4.1.2 Pengumpulan Data Eksperimen Tahap II........................
4.2 PENGOLAHAN DATA EKSPERIMEN.............................................
4.2.1 Perhitungan Analisis Mean...........................................
4.2.2 Perhitungan Analisis SNR...............................................
4.2.3 Menentukan Setting Level Optimal..............................................
4.3 TAHAP VERIFIKASI...........................................................
4.3.1 Eksperimen Konfirmasi.................................................
4.3.2 Menentukan Nilai Prediksi Respon dan Selang
Kepercayaan.................................................................
4.3.3 Menentukan Quality Loss Function...............................
BAB V ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL ................................
5.1 ANALISIS..... .........................................................................
5.1.1 Analisis Hasil Eksperimen.............................................
5.1.2 Analisis Total Quality Loss Function....................................
5.2 INTEPRETASI HASIL...........................................................
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN...................................................
6.1 KESIMPULAN ...........................................................................
6.2 SARAN ......................................................................................
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
III-1
III-2
III-3
III-10
III-14
III-15
III-16
III-16
IV-1
IV-1
IV-1
IV-3
IV-4
IV-4
IV-10
IV-14
IV-15
IV-15
IV-17
IV-21
V-1
V-1
V-1
V-6
V-6
VI-1
VI-1
VI-2
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xiii
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ix
ABSTRAK Setyo Sulistyo Adi, NIM: I 0303049, PENGARUH PENGGUNAAN SERAT AGAVE CANTULA ROXB TERHADAP KEKUATAN IMPAK MATERIAL KOMPOSIT POLIMER MENGGUNAKAN METODE EKSPERIMEN TAGUCHI (STUDI KASUS DI CV. TAUSAN SURAKARTA). Skripsi. Surakarta: Jurusan Teknik Industri, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Oktober 2010.
Komposit polimer merupakan bahan yang secara luas digunakan dalam dunia industri. Bahan ini tersusun dari senyawa polimer sebagai matriks (bahan pengikat) dan bahan penguat yang umumnya berbentuk partikel atau serat. Jenis bahan penguat yang digunakan berpengaruh pada kekuatan material yang dihasilkan. Penelitian ini mengidentifikasi pengaruh dari penggunaan serat agave cantula sebagai bahan penguat terhadap kekuatan impak material. Pengukuran kekuatan impak sebagai upaya mensimulasikan kondisi operasional material terhadap pembebanan secara tiba-tiba yang sering menyebabkan kerusakan material.
Metode desain eksperimen yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen Taguchi dengan empat faktor, yaitu jumlah perbandingan katalis-resin, lama pengadukan campuran katalis-resin, jumlah (fraksi berat) serat yang digunakan dan cara penyusunan serat. Masing-masing faktor terdiri dari tiga level. Orthogonal array yang digunakan L9(34) dengan jumlah pengulangan percobaan sebanyak delapan kali. Alat yang digunakan untuk mengukur kekuatan impak material adalah Izod Impact Tester.
Penelitian ini menghasilkan tiga buah faktor yang berpengaruh terhadap nilai kuat impak material berdasarkan perbandingan nilai Fhitung dan Ftabel. Faktor-faktor tersebut adalah faktor lama pengadukan campuran katalis-resin (8.04975 > 3.996), faktor jumlah (fraksi berat) serat yang digunakan (17.2203> 3.996) dan faktor cara penyusunan serat (145.765> 3.996). Kondisi optimal didapat pada kombinasi jumlah perbandingan katalis-resin 1:100, lama pengadukan campuran katalis-resin 30 detik, jumlah (fraksi berat) serat 30% dan cara penyusunan serat memanjang dengan arah acak. Kombinasi ini memberikan nilai rata-rata kuat impak terbesar yaitu 1.3694 joule. Kata kunci: serat agave cantula, kekuatan impak, komposit polimer, eksperimen
Taguchi. xvi + 82 halaman; 22 gambar; 21 tabel; 11 lampiran Daftar pustaka: 20 (1985-2008)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
x
ABSTRACT Setyo Sulistyo Adi, NIM: I 0303049, EFFECT OF APPLICATION AGAVE CANTULA ROXB FIBRE TO POLYMER COMPOSITE IMPACT STRENGTH USING TAGUCHI EXPERIMENT METHOD (A CASE STUDY IN CV. TAUSAN SURAKARTA). Thesis. Surakarta: Industrial Engineering Department, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University, October 2010.
A polymer composite is a materials which is widely used in industry. This materials is formed from polymer compound as matrix (binder) and reinforcement materials which generally in form of fibre or particle. Type of reinforcement materials used have an effect in material’s strength yielded. This research identify influence from application of agave cantula fibre as reinforcement to materials impact strength. Measurement of impact strength as simulation ways of material operational condition concerning shock load which often cause of material damage.
The design of experiment's method of this study is Taguchi design with four factors, that is the amount of katalis-resin comparison, duration of catalist-resin mixture stirring, amount of (weight percent) fibre used and fibre orientation. Each factor consist of three level. Orthogonal array used is L9(34) with amount eight times replications. The instrument used to measure impact strength of materials is Izod Impact Tester.
The results of this study show that there are three effecting factors to the materials impact strength from the comparison of Fmeasurement and Ftable. The factors are duration of catalist-resin mixture squealer ( 8.04975 > 3.996), amount of (weight percent) fibre used ( 17.2203 > 3.996) and fibre orientation ( 145.765> 3.996). The optimum condition is obtained at combination amount of katalis-resin comparison is 1:100, duration of catalist-resin mixture stirring 30 second, amount of (weight percent) fibre used 30% and fibre orientation is continous randomly. This combination assigning largest mean value of impact strength equal 1.3694 joule.
Keywords: agave cantula fibre, impact sterngth, polymer composite, Taguchi
experiment. xvi+ 82 pages; 22 figures; 21 tables; 11 appendixes References: 20 (1985 – 2008)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
I - 1
BAB I PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Perkembangan teknologi material saat ini mendorong dunia industri untuk
menggunakan bahan alternatif yang lebih efisien. Penggunaan bahan alternatif
seperti halnya komposit telah banyak diaplikasikan pada industri manufaktur baik
skala kecil, menengah maupun besar. Secara umum komposit diartikan suatu jenis
bahan baru hasil rekayasa yang terdiri dari gabungan dua atau lebih jenis bahan
berbeda di dalam suatu unit makroskopik (Gibson, 1994). Material komposit
akan mempunyai sifat yang lebih superior daripada material-material
penyusunnya (Shackelford, 2000).
Pada umumnya komposit terdiri dari yang namanya filler dan matriks.
Filler bisa berbentuk partikel atau serat. Untuk mengikat antar partikel atau serat
yang satu dengan yang lainnya ini dibutuhkan matriks. Fungsi utama matriks
adalah sebagai bahan pengikat dan pendukung filler. Selain itu matriks juga
berfungsi sebagai pelindung permukaan filler. Sedangkan untuk filler, material
berbentuk serat yang paling banyak digunakan. Filler merupakan komponen di
dalam material komposit yang bertujuan untuk memperbaiki sifat mekanik dari
bahan matriks yang digunakan (Gibson, 1994).
Dari berbagai jenis komposit yang ada, komposit polimer paling luas
penggunaannya (Gibson, 1994). Disebut komposit polimer karena material ini
menggunakan suatu polimer yang biasa disebut resin sebagai matriksnya dan
umumnya menggunakan suatu jenis serat sebagai penguatnya. Produk jadi dari
bahan komposit matriks polimer disebut juga Polimer Berpenguat Serat (FRP-
Fiber Reinforced Polymers). Bahan ini telah banyak diaplikasikan dalam dunia
industri, antara lain sebagai bahan pembuatan bodi kendaraan bermotor, struktur
utama pesawat terbang, badan kapal, kursi bis, dashboard, dinding kereta api,
wahana rekreasi, bahan penyekat, dan peralatan industri lainnya.
Material yang umum digunakan sebagai filler pada FRP adalah serat kaca
(glass fibre). Namun penggunaan serat sintetis seperti serat kaca ini masih relatif
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
I - 2
mahal untuk pemakaian dalam jumlah besar (Van Vlack, 2004). Hal ini menjadi
hambatan dalam aplikasi material komposit. Masih mahalnya serat sintetis dalam
aplikasi material komposit menjadi alasan perlunya dilakukan penelitian terhadap
serat alam sebagai penggantinya. Serat alam dapat digunakan sebagai bahan
penguat dalam komposit polimer karena kandungan selulosanya. Selulosa dalam
serat alam ini diperlukan agar terbentuk ikatan yang kuat antara serat alam dengan
senyawa penyusun polimer. Hal ini didukung oleh beberapa keunggulan yang
dimiliki oleh serat alam, diantaranya adalah masa jenisnya yang rendah,
terbarukan, produksi memerlukan energi yang rendah, proses lebih mudah, serta
mempunyai sifat penyekat panas dan listrik yang baik. Selain lebih murah, serat
alam juga lebih ramah lingkungan karena serat alam dapat dengan mudah
terdegradasi oleh alam (Rowell, 1995).
Diantara bermacam jenis serat alam, serat nanas sabrang (agave cantula
roxb) tergolong mudah diperoleh. Tanaman penghasil serat ini banyak
dibudidayakan di Indonesia. Serat ini dapat dengan mudah dijumpai di pasaran
sebagai bahan baku kerajinan tangan. Kelebihan serat nanas sabrang dibanding
dengan serat alam lainnya antara lain serat ini memiliki sifat kuat, kaku, ringan
(mempunyai berat rata-rata 40% lebih ringan daripada serat gelas), jumlah yang
berlimpah, tidak beracun, murah, biaya produksinya rendah. Serat nanas sabrang
juga memiliki sifat daya absorbsi. Daya absorbsi ini diperlukan agar resin sebagai
matriks dapat masuk di dalam serat dengan baik dan tidak menimbulkan reaksi
maupun gelembung udara yang berlebihan (Ariawan, 2003). Kelebihan serat
nanas sabrang inilah yang menjadi alasan untuk menggunakan serat tersebut
sebagai serat penguat pada sistem material komposit.
CV. Tausan Surakarta adalah industri yang memiliki bidang usaha dalam
pembuatan produk berbahan komposit polimer. Hasil produksinya berupa
aksesoris bodi kendaraan bermotor, sepeda air, perahu, alat peraga, dan berbagai
sarana dalam wahana rekreasi serta playground. Observasi awal di CV. Tausan
Surakarta diperoleh informasi bahwa di tempat tersebut menggunakan serat kaca
(glass fibre) sebagai penguat pada produksi komposit polimernya. Bila dibanding
dengan serat nanas, harga serat kaca mencapai 3-4 kali lipat dari harga serat
nanas. Selain lebih mahal, debu dari serat kaca juga dapat membahayakan bila
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
I - 3
terhirup pernafasan. Hal tersebut mendorong perlunya dicoba mengganti serat
kaca dengan bahan alternatif lain yang sama fungsinya akan tetapi dengan harga
yang lebih murah dan lebih aman bagi kesehatan. Dari karakteristik dan
keunggulan-keunggulan yang dimiliki serat nanas sabrang, maka dipilihlah serat
nanas sabrang ini sebagai bahan alternatif pengganti serat kaca sebagai bahan
penguat pada material komposit polimer.
Salah satu kriteria mutu produk komposit polimer ditentukan oleh
kekuatannnya dalam menerima beban kejut (impact). Semakin tinggi
kekuatannya maka dapat dikatakan semakin baik mutunya. Hal ini
mensimulasikan kondisi operasi material khususnya kekuatannya dalam
menerima benturan. Untuk membuat produk komposit polimer yang bermutu
tidaklah mudah. Banyak faktor yang berpengaruh terhadap kekuatannya. Faktor-
faktor tersebut antara lain komposisi bahan, orientasi serat, lama pencampuran
dan cara penuangan ke dalam cetakan (Rahardjo, 2001). Komposisi bahan yang
akan diteliti adalah jumlah perbandingan katalis-resin dan jumlah serat (fraksi
berat) penguat yang digunakan.
Berdasarkan latar belakang ini maka perlu adanya suatu eksperimen
pembuatan komposit polimer dengan faktor-faktor yang ditentukan yaitu
perbandingan resin-katalis, fraksi berat serat, lama pencampuran dan orientasi
serat sehingga didapat produk komposit polimer yang memiliki kekuatan impak
tinggi dan dengan biaya produksi yang lebih murah. Metode Eksperimen yang
digunakan adalah metode eksperimen Taguchi. Metode Taguchi lebih efisien
karena memungkinkan eksperimen banyak faktor dengan jumlah eksperimen yang
lebih sedikit sehingga menghemat waktu dan biaya. Eksperimen ini berupaya
untuk memperoleh setting level optimal pada pembuatan produk komposit
berpenguat serat agave cantula.
1.2 PERUMUSAN MASALAH
Berdasarkan latar belakang maka dirumuskan permasalahan yaitu
bagaimana menentukan setting level optimal dari faktor-faktor yang berpengaruh
terhadap kekuatan impak dari produk komposit polimer dengan serat nanas
sabrang (agave cantula roxb) sebagai material penguatnya.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
I - 4
1.3 TUJUAN PENELITIAN
Tujuan dalam penelitian ini, yaitu:
1. Mengidentifikasi dan menganalisis faktor–faktor yang berpengaruh terhadap
nilai kuat impak produk komposit polimer dengan menggunakan serat daun
nanas sabrang (agave cantula roxb) sebagai bahan penguatnya.
2. Menentukan setting level optimal dari faktor-faktor yang berpengaruh
terhadap kualitas produk komposit polimer.
3. Menghitung quality loss function untuk mengetahui kerugian yang diakibatkan
adanya variansi dari produk yang dibuat.
1.4 MANFAAT PENELITIAN
Adapun manfaat yang diharapkan dari penelitian, yaitu:
1. Menghasilkan setting level optimal pada produk komposit polimer dengan
menggunakan serat nanas sabrang (agave cantula roxb) sebagai penguatnya.
2. Memberikan bukti secara empiris mengenai serat nanas sabrang (agave
cantula roxb) sebagai bahan penguat untuk pembuatan produk komposit
polimer.
3. Memberikan informasi kepada perusahaan mengenai quality loss function
sehingga dapat dijadikan pertimbangan untuk meminimalkan kerugian.
1.5 BATASAN PENELITIAN
Pada pembahasan masalah ditetapkan batasan penelitian, sebagai berikut:
1. Pengujian terhadap karakteristik material yang dilakukan merupakan
pengujian yang bersifat fisik.
2. Alat yang dipergunakan untuk uji kekuatan impak adalah Izod Impact Tester.
3. Cetakan spesimen benda uji berukuran 80 mm x 10 mm x 4 mm sesuai standar
uji kuat impak ASTM (American Society for Testing and Materials) D5941.
4. Proses pembuatan spesimen mengacu pada proses pembuatan komposit
polimer di CV. Tausan Surakarta yaitu dengan metode hand lay up.
5. Jenis resin yang digunakan dalam penelitian ini adalah resin polyester dengan
merk dagang Yukalac 157 BQTN-EX.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
I - 5
I.6 ASUMSI PENELITIAN
Asumsi yang digunakan untuk menyederhanakan kompleksitas
permasalahan dalam penelitian ini ditetapkan, sebagai berikut:
1. Alat-alat yang digunakan dalam eksperimen dalam kondisi terkalibrasi baik.
2. Serat yang digunakan sebagai bahan penguat dalam kondisi yang sama, baik
kondisi fisik dan tingkat kekeringannya.
3. Kecepatan pengadukan campuran resin-katalis diasumsikan sama dan konstan
pada tiap eksperimen, yaitu 4 kali putaran aduk per detik.
I.7 SISTEMATIKA PENULISAN
Sistematika penulisan dibuat agar dapat memudahkan pembahasan
penyelesaian masalah dalam penelitian ini. Secara garis besar, uraian pada bab-
bab dalam sistematika penulisan, dijelaskan di bawah ini.
Bab I : Pendahuluan
Bab ini berisi deskripsi tentang latar belakang penelitian, perumusan
masalah, tujuan yang akan dicapai dalam penelitian, manfaat penelitian,
batasan masalah, asumsi yang digunakan dan sistematika penulisan.
Bab II: Tinjauan Pustaka
Bab ini menguraikan teori-teori yang akan dipakai untuk mendukung
penelitian, sehingga perhitungan dan analisis dilakukan secara teoritis.
Bab III: Metodologi Penelitian
Bab ini berisi tentang langkah-langkah terstruktur dan sistematis yang
dilakukan dalam penelitian. Langkah-langkah tersebut disajikan dalam
bentuk diagram alir yang disertai dengan penjelasan singkat.
Bab IV: Pengumpulan dan Pengolahan Data
Bab ini menjelaskan proses pengumpulan data dengan melakukan
eksperimen tahap I dan II dari desain orthogonal array serta melakukan
eksperimen konfirmasi. Pengolahan data eksperimen tahap I dilakukan
dengan menyesuaikan kondisi nyata di perusahaan. Pengolahan data
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
I - 6
eksperimen tahap II dilakukan berdasarkan faktor dan level yang telah
ditentukan untuk mencari setting level optimal dari faktor dalam
eksperimen. Eksperimen konfirmasi dilakukan dengan menerapkan setting
level optimal guna menguji nilai estimasi karakteristik kualitas.
Bab V: Analisis dan Interpretasi Hasil
Bab ini menguraikan analisis dan interpretasi hasil pengolahan data
eksperimen tahap I, eksperimen tahap II dan eksperimen konfirmasi.
Bab VI: Kesimpulan dan Saran
Bab ini menguraikan target pencapaian dari tujuan penelitian dan
kesimpulan yang diperoleh dari pembahasan masalah. Bab ini juga
menguraikan saran dan masukan bagi kelanjutan penelitian.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 1
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 KOMPOSIT
Struktur material dapat dibedakan menjadi empat kategori dasar yaitu
logam, polimer/plastik, keramik, dan komposit. Komposit diartikan suatu jenis
bahan baru hasil rekayasa yang terdiri dari dua atau lebih material berbeda yang
bergabung pada unit struktural makroskopik (Gibson, 1994). Definisi lain
menyebutkan suatu material komposit adalah suatu sistem terdiri atas suatu
campuran atau kombinasi dua atau lebih unsur-unsur mikro atau makro yang
berbeda bentuk luarnya dan komposisi kimianya dan yang mana unsur yang satu
tidak dapat dapat larut dengan unsur yang lain (Smith, 1993). Sedangkan menurut
Shackelford (2000) menyebutkan komposit adalah material yang melibatkan
kombinasi dari dua atau lebih dari jenis material berbeda yang dari kombinasi
tersebut akan menghasilkan suatu produk yang lebih superior daripada komponen
penyusunnya.
Komposit secara umum tersusun dari dua jenis material berbeda yang
biasa disebut dengan matriks dan filler (material pengisi). Filler berfungsi sebagai
penguat (reinforcement) pada material komposit. Pada umumnya filler dapat
berbentuk partikel atau serat. Namun, serat lebih banyak digunakan sebagai
penguat pada komposit karena lebih efektif daripada menggunakan partikel atau
serbuk Komponen penyusun komposit selain filler adalah matriks. Matriks
berfungsi sebagai bahan pengikat antar partikel atau serat yang satu dengan yang
lainnya. Polimer, logam, dan keramik semua digunakan sebagai matriks pada
komposit, tergantung pada kebutuhan. Matriks akan mengikat partikel atau serat
secara bersama dan melindungi komposit dari kerusakan eksternal serta
mentransfer dan mendistribusikan beban ke serat (Gibson, 1994).
Berdasarkan bahan penyusunnya matriks terbagi atas matriks organik dan
anorganik. Matriks anorganik adalah matriks yang terbentuk dari bahan logam
yang pada umumnya mempunyai bobot dan kekuatan tinggi. Sedangkan matriks
organik terbentuk dari bahan-bahan organik yang diproses dengan cara sintesis.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 2
Jenis matriks organik banyak digunakan karena proses pembentukan menjadi
komposit cepat dan sederhana dengan biaya yang murah.
Berdasarkan bahan matriks yang digunakan, komposit dapat digolongkan
menjadi tiga kelompok utama, yaitu:
1. Komposit Matriks Polimer (Polymer Matrix Composites – PMC)
2. Komposit Matriks Logam (Metal Matrix Composites – MMC)
3. Komposit Matriks Keramik (Ceramic Matrix Composites – CMC)
Polimer paling banyak digunakan sebagai matriks pada komposit modern. Produk
jadi dari bahan komposit berbahan matriks polimer sering juga disebut FRP
(Fibre Reinforced Polymers) karena material ini umumnya menggunakan serat
sebagai bahan penguatnya. Polimer dapat diuraikan menjadi dua jenis, yaitu
thermoset dan thermoplastic. Jenis thermoset bersifat mengeras apabila terkena
suhu panas sedangkan sebaliknya pada jenis thermoplastic yang akan melunak
jika terkena suhu panas.
Komposit polimer merupakan struktur komposit yang pertama dan
penggunaannya sangat luas dikarenakan biayanya yang relatif rendah (Gibson,
1994). Polimer umumnya dikenal sebagai plastik. Bahan ini memiliki berat jenis
yang rendah dan beberapa jenis plastik diantaranya bersifat fleksibel dan mudah
dibentuk (Van Vlack, 2004).
Pada banyak aplikasi seperti kedirgantaraan dan permobilan sangat
mempertimbangkan berat struktur. Material yang digunakan seharusnya memiliki
nilai perbandingan yang tinggi antara kekuatan dibanding berat material itu
sendiri. Sifat ini sulit didapat pada bahan logam. Komposit merupakan material
alternatif yang dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan tersebut. Komposit
polimer dipilih sebagai material alternatif pengganti logam karena komposit
polimer memiliki berbagai keunggulan antara lain beratnya yang relatif lebih
ringan akan tetapi memiliki sifat mekanis yang baik, tahan terhadap korosi serta
mudah dibentuk. Ditinjau dari segi pembuatan, komposit polimer relatif murah
dan mudah dibuat sehingga material ini menjadi pilihan sebagai bahan untuk
membuat produk dengan bentuk yang kompleks dan juga untuk komponen yang
berukuran besar (Gibson, 1994).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 3
Produk berbahan komposit polimer berpenguat serat (FRP) telah banyak
diaplikasikan dalam dunia industri, antara lain sebagai bahan pembuatan bodi
kendaraan bermotor, struktur utama pesawat terbang, badan kapal, kursi bis,
dashboard, dinding kereta api, wahana rekreasi, dan peralatan industri lainnya.
2.1.1 Bahan-Bahan Penyusun Komposit Polimer
Komposit polimer terbuat dari bahan utama yaitu resin, katalis, dan
material pengisi (filler). Pada proses pembuatannya dapat pula ditambahkan zat
pewarna (pigment) untuk memberikan warna tertentu pada produk yang akan
dibuat. Penjelasan bahan-bahan yang digunakan dalam proses pembuatan
komposit polimer, yaitu:
a. Resin
Resin yang paling banyak digunakan sebagai matriks dalam pembuatan
komposit polimer adalah jenis resin thermosetting (Hyer, 1998). Resin
thermosetting berwujud cair tetapi akan mengeras dan menjadi kaku ketika
dipanaskan. Secara fisik resin berwujud cairan kental berwarna putih kekuningan
atau merah muda dan berbau sangat menyengat.
Gambar 2.1 Resin
Resin berguna sebagai bahan perekat pada material komposit polimer.
Bahan inilah yang disebut matriks yang fungsinya mengikat serat dan membantu
menentukan sifat fisik dari material komposit yang dihasilkan.
Matriks dalam komposit berfungsi mengikat serat secara bersama sama
dalam suatu unit struktural sehingga menyatu menjadi satu bahan. Bahan matriks
polimer sendiri dapat dibedakan menjadi tiga berdasarkan senyawa kimia yang
menyusunnya (Gibson, 1994), yaitu:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 4
1. epoxy
2. polyester
3. phenolic
Tiga jenis bahan matriks polimer tersebut, resin jenis polyester yang
paling sering digunakan untuk produksi komposit polimer. Resin polyester
merupakan resin thermoset yang tingkat pemanfaatannya sangat tinggi karena
mampu menawarkan keseimbangan yang baik antara sifat-sifat mekanis, elektrik,
ketahanan kimia (khususnya terhadap asam) dan stabilitas dimensional dengan
harga yang relatif murah, serta mudah dalam memperoleh dan penanganannya.
Selain itu resin polyester mempunyai kemampuan berikatan dengan serat alam
tanpa menimbulkan reaksi dan gas selama proses pembuatannya (Ariawan, 2003).
b. Katalis
Katalis adalah bahan yang dicampurkan bersama resin untuk mempercepat
proses pengerasan. Katalis sering juga disebut hardener. Bahan ini berupa cairan
berwarna bening dan berbau menyengat. Senyawa kimia penyusunnya adalah
Metil Etil Keton Peroksida. Di pasaran sering dijumpai dengan nama MEPOXE.
Selain sebagai bahan pengeras, katalis juga berfungsi sebagai pengering saat
dicampur dengan resin.
Gambar 2.2 Katalis
Reaksi antara resin dan katalis setelah dicampurkan bersifat eksotermis.
Suhu yang dibangkitkan dapat mencapai lebih dari 100º C. Karenanya perlu
dilakukan tindakan pengontrolan laju reaksi untuk menghindari kerusakan produk
yang dihasilkan akibat panas yang berlebihan.
Prosentase campuran katalis pada resin akan mempengaruhi laju reaksi .
Semakin tinggi prosentasenya semakin cepat pula raju reaksi berlangsung. Hal ini
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 5
berarti makin tinggi suhu yang dibangkitkan dan semakin getas matrik yang
dihasilkan. Prosentase katalis yang digunakan dalam resin antara 1%-5 %. Reaksi
kimia antara resin polyester dan katalis setelah dicampurkan,
O C C O C C C C O
H
H
H
H
O H H O
+ C C
H H
H O
O C C O C C C C O
H
H
H
H
O H
H
O
C
OC
HH
H
O C C O C C C C O
H
H
H
H
O
H
H
O
*
ethylene glycol maleate polyester katalis styrene polyester copolimer
Gambar 2.3 Reaksi kimia resin-katalis sumber: Budinski, 1999
Reaksi kimia yang terjadi antara resin dan katalis merupakan reaksi
polimerisasi. Reaksi ini terjadi ketika molekul-molekul yang berdekatan
terhubung yang mengubah ikatan ganda menjadi ikatan tunggal (Shackelford,
2000). Reaksi ini juga disebut cross-linking. Ikatan yang sangat kuat antar
molekul-molekulnya menyebabkan material yang terbentuk menjadi sangat kuat
dan rigid (kaku) . Ikatan sangat kuat antar molekul yang terbentuk juga yang
menyebabkan material tetap terjaga dari remelting (Budinski, 1999).
c. Material pengisi (filler)
Material pengisi (filler) adalah bahan yang digunakan sebagai penguat
(reinforcement) pada material komposit. Filler memberikan kemudahan dalam
desain dimensi komposit yang diinginkan. Selain itu penggunaan filler juga
bertujuan untuk mengurangi berat dan mengurangi biaya. Bahan yang digunakan
dapat berupa serbuk atau serpih. Namun, bahan berbentuk serat lebih banyak
digunakan dalam komposit polimer karena lebih efektif dibandingkan dengan
bahan yang berbentuk serbuk atau serpih (Gibson, 1994). Untuk dapat
menghasilkan produk komposit yang efektif, bahan penguat hendaknya harus
memenuhi dua kriteria, yaitu komponen penguat harus memiliki modulus
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 6
elastisitas yang lebih tinggi daripada matriksnya dan harus ada ikatan yang kuat
antara komponen penguat dan matriks (Van Vlack, 1985).
Pada komposit polimer, umumnya menggunakan serat kaca (glass fibre)
sebagai filler. Serat kaca adalah kaca cair yang ditarik menjadi serat tipis dengan
garis tengah sekitar 0,005 mm - 0,01 mm. Prosesnya adalah kaca yang dilebur
disemprotkan dengan tekanan tinggi melalui semacam saringan dengan diameter
lubang yang sudah ditentukan sesuai dengan permintaan garis tengah serat kaca
yang diperlukan. Wujudnya berupa anyaman benang-benang halus berwarna
putih. Serat ini sangat kuat dan relatif lebih murah jika dibandingkan dengan serat
sintetis lainnya seperti serat karbon dan aramid. Namun, pemakaian serat gelas
terlalu mahal untuk pemakaian dalam jumlah besar (Van Vlack, 2004).
Gambar 2.4 Serat kaca (glass fibre)
Seiring dengan perkembangan teknologi material saat ini, komposit
berkembang tidak hanya dari bahan filler sintetis. Serat alam sebagai filler
komposit mulai digunakan sebagai pengganti filler sintetis dalam kehidupan
sehari-hari mengingat serat alam memiliki kelebihan dibanding serat sintetis.
Kelebihan utama menggunakan serat alam sebagai filler pada komposit
polimer yaitu densitasnya rendah, mudah didaur ulang, biodegradable, mampu
sebagai bahan pengisi dengan level tinggi sehingga menghasilkan sifat kekakuan
yang tinggi, tidak mudah patah, jenis dan variasinya banyak, hemat energi dan
murah (Rowell, 1995).
Karakteristik mekanik maupun fisik material komposit sangat dipengaruhi
material penyusunnya. Perbandingan komposisi antara matriks dan material
pengisinya merupakan faktor yang sangat menentukan dalam memberikan
karakteristik mekanik maupun fisik produk komposit yang dihasilkan. Kandungan
penguat yang tinggi akan menghasilkan kekuatan yang tinggi. Di sisi lain dengan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 7
meningkatnya kandungan resin, berarti akan meningkatkan ketahanan produk
cetaknya terhadap serangan kimia dan cuaca. Ukuran serta bentuk material
pengisi juga mempunyai peranan penting dalam menentukan kekuatan komposit.
(Rowell, 1995).
Penambahan serat pada komposit bertujuan untuk meningkatkan kekuatan
agar komposit dapat menanggung beban yang lebih besar. Pada desain rekayasa,
penguatan juga dimanfaatkan untuk meningkatkan ketangguhan produk, sehingga
diperlukan energi yang lebih banyak untuk mengawali dan merambatkan
perpatahan. Pada kenyataannya, ketangguhan yang lebih tinggi merupakan faktor
utama dalam pemilihan komposit (Van Vlack, 2004).
Kekuatan komposit polimer sebagian besar terkait dengan jumlah serat
dan cara menyusunnya. Secara umum, lebih besar persen berat penguat pada
komposit semakin kuat pula komposit itu. Dengan penyusunan paralel dapat
diperoleh komposit polimer dengan kekuatan yang tinggi dengan persen berat
hingga 80% (Smith, 1993). Akan tetapi, untuk mencapai kadar serat diatas 70%
sangat sulit diproduksi secara murah karena perlu adanya usaha khusus untuk
mengatur arah seratnya dengan sempurna (Van Vlack, 2004). Tiga cara yang
umum dalam penyusunan serat sebagai penguat pada komposit adalah disusun
secara memanjang (continuous), dicacah secara acak (chopped), dan dianyam
(woven) (Shackelford, 2000).
2.1.2 Serat Agave Cantula Sebagai Filler Komposit
Penggunaan material komposit dengan filler serat alam mulai banyak
dikenal dalam industri manufaktur. Komposit yang terbuat dari serat alam sudah
mulai diterapkan dalam industri otomotif seperti digunakan dalam pembuatan
dashboard, panel pintu, sandaran kepala dan rangka kursi. Dengan demikian akan
membuka peluang usaha dalam bidang agro industri.
Keunggulan serat alam sebagai filler komposit dibandingkan dengan serat
sintetis sudah dapat diterima dan mendapat perhatian khusus dari para ahli
material di dunia. Keunggulan tersebut antara lain densitas rendah, harga lebih
murah, ramah lingkungan, dan tidak bereacun (Rowell, 1995).
Serat alam dapat menjadi filler pada komposit karena kandungan
selulosanya. Selulosa ini dimiliki oleh beberapa serat seperti jute, kenaf, sisal,
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 8
nanas, dan juga jerami. Salah satu tanaman serat alam yang banyak tumbuh di
pulau jawa adalah tanaman nanas sabrang (agave cantula). Agave cantula
memiliki ciri fisik tidak mempunyai batang berdaun memanjang berwarna hijau
dengan terdapat duri di tepi daunnya.
Gambar 2.5 Tanaman agave cantula Sumber: ecocrop.org, 2007
Untuk memperoleh serat yang terkandung di dalammya, maka daun harus
diekstraksi hingga keluar seratnya. Prosesnya dengan menjepit salah satu ujung
daun dan menjepitnya dengan suatu alat yang dinamakan dikortilator kemudian
menariknya hingga kulit daun terpisah dengan seratnya. Tanaman agave cantula
merupakan tanaman yang tahan terhadap kekeringan. Agave cantula dapat
berkembang dengan baik meskipun pada daerah yang bermusim kemarau yang
kuat.
Serat dari agave cantula sangat berpotensi untuk dikembangkan menjadi
bahan penguat komposit didasarkan kandungan selulosanya yang mencapai
63.4 % (Ariawan, 2003). Selulosa membentuk ikatan yang kuat dengan maleic
anhydride, sebagai salah satu senyawa penyusun resin thermosetting (Rana,
1998). Kelebihan lain dari serat agave cantula ini adalah serat ini mudah dijumpai
dipasaran dan harganya relatif murah, mempunyai berat jenis relatif ringan yang
dapat mengurangi berat material, serat agave cantula mempunyai nilai modulus
elatisitas yang lebih besar dibanding matriksnya (resin thermosetting) yang
merupakan syarat suatu bahan dapat digunakan sebagai penguat dalam sistem
komposit. Seratnya yang kuat dan ulet membuat serat dari tanaman agave cantula
ini banyak digunakan sebagai bahan kerajinan seperti tas dan tali temali dalam
pemanfaatanya.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 9
2.1.3 Metode Pembuatan Komposit Polimer
Dalam pembuatan komposit diperlukan suatu cetakan untuk membuat
bentuk yang diinginkan. Cetakan itu harus bersih dari kotoran dan permukaannya
halus. Untuk bahan cetakan dapat digunakan dari logam, kayu, gips, dan kaca.
Pembuatan komposit dapat dilakukan dengan tiga cara, yaitu:
1. Spray up.
Resin atau matriks, katalis, dan filler dicampur di dalam penyemprot lalu
kemudian disemprotkan ke dalam cetakan.
Gambar 2.6 Skema spray up
2. Hand lay up.
Cara ini sangat manual pengerjaannya, yaitu dengan cara menuang resin yang
telah dicampur dengan filler ke dalam cetakan. Setelah itu menggunakan
roller atau kuas untuk meratakan hasilnya dan juga bertujuan agar tidak ada
udara yang terjebak di dalam cetakan sehingga hasilnya nanti bisa lebih padat.
Gambar 2.7 Hand lay up Sumber: duribuncit.wordpress.com, 2008
Sumber: duribuncit.wordpress.com, 2008
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 10
3. Injection molding.
Cara yang satu ini menggunakan mesin injeksi. Resin yang berbentuk padat
dan filler dimasukkan kedalam mesin ini lalu dengan temperatur yang telah
diatur sehingga resinnya dapat mencair semuanya itu di injeksikan ke dalam
cetakan.
Gambar 2.8 Alat injection molding
2.2 PENGUJIAN KARAKTERISTIK KUALITAS
Di dalam pemakaiannya produk komposit polimer sering mengalami
pembebanan seperti pembebanan tarik (tensile), lentur (bending), dan
pembebanan impak. Pengujian dari bermacam pembebanan seperti uji tarik, uji
lentur dan uji impak sering dilakukan untuk mengetahui karakteristik dari bahan
komposit tersebut. Pada pengujian tarik dan lentur pembebanan dilakukan secara
perlahan dan dengan laju pembebanan yang konstan. Sedangkan pada pengujian
impak pembebanan dilakukan secara tiba-tiba atau spontan. Pengujian impak
merupakan suatu pengujian yang mengukur ketahanan bahan terhadap beban kejut
Pada penelitian ini karakteristik kualitas yang diuji dari bahan komposit
matriks polimer berpenguat serat adalah uji impak. Pengujian impak yang
dilakukan merupakan upaya mensimulasikan kondisi operasi material yang sering
ditemui yaitu pembebanan yang terjadi tidak terjadi secara perlahan-lahan
melainkan secara tiba-tiba, misalnya tumbukan atau benturan yang menyebabkan
kerusakan pada material.
Sumber: duribuncit.wordpress.com, 2008
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 11
Kekuatan impak merupakan kriteria penting untuk mengetahui
ketangguhan suatu bahan. Ketangguhan adalah suatu ukuran energi yang
diperlukan untuk mematahkan suatu bahan. Energi ini merupakan hasil kali gaya
dan jarak, dinyatakan dalam satuan joule (Van Vlack, 1985). Oleh karena itu
ketangguhan perlu diukur yang mana hal tersebut dilakukan dengan uji impak
atau benturan.
Uji impak dilakukan dengan memberikan pembebanan secara mendadak
yang terbatas pada area tertentu pada suatu material. Terdapat dua standar uji
impak berdasarkan jenis spesimennya, yaitu charpy dan izod. Izod digunakan
untuk jenis material nonlogam. Energi impak yang diserap oleh spesimen hingga
terjadi patahan yang dinyatakan dalam satuan joule digunakan untuk mengetahui
tingkat ketangguhan material (Kilduff, 1997). Suatu material dikatakan tangguh
apabila memiliki kemampuan menyerap beban kejut yang besar tanpa terjadi retak
atau terdeformasi dengan mudah.
Mekanisme uji impak adalah dengan membenturkan suatu bandul dengan
material yang diuji (spesimen) hingga mematahkan spesimen itu, dari perjalanan
bandul setelah mematahkan spesimen dapat dihitung energi yang diperlukan
untuk menyebabkan patahan. Energi yang dibutuhkan untuk memecah spesimen
pada pengujian impak dapat dihitung dengan persamaan,
E = WR ( ) ( ) úûù
êëé
++
---1
1 coscoscoscosaaba
aaab x ………………………(2.1)
dengan; W = Berat pendulum/bandul (N)
R = Jari-jari pendulum (m)
α = Sudut yang dibentuk oleh pendulum sebelum terayun (°)
α1 = Sudut yang dibentuk pendulum terayun tanpa spesimen (°)
β = Sudut yang dibentuk pendulum saat memecah spesimen (°)
Sedangkan energi impak dirumuskan sebagai energi yang dibutuhkan untuk
memecah specimen E dibagi dengan luas bagian yang pecah.
Eimpak = ( )2/ mmJAE
…………………………………………………………(2.2)
dengan; E = Besarnya energi impak (Nm atau Joule)
A = Luas bagian yang pecah (m2 )
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 12
2.3 PERANCANGAN EKSPERIMEN
Perancangan eksperimen adalah proses yang penting yang akan
menentukan kesuksesan atau kegagalan eksperimen, kunci pokok yang perlu
diperhatikan adalah langkah-langkah dalam robust design berikut yang terdiri dari
8 langkah dan dikelompokkan dalam 4 kategori.
1. Perencanaan eksperimen
· Langkah 1: Mendefinisikan masalah
· Langkah 2: Menentukan tujuan
· Langkah 3: Mendefinisikan karakteristik kualitas
· Langkah 4: Mendesain eksperimen
2. Pembentukan eksperimen
· Langkah 5: Membentuk eksperimen
3. Menganalisa hasil eksperimen
· Langkah 6: Menganalisa dan menginterpretasi hasil eksperimen
· Langkah 7: Meramalkan rata-rata proses
4. Menguji hasil eksperimen
· Langkah 8: Mengadakan eksperimen konfirmasi
Adapun penjelasan dari langkah-langkah tersebut adalah sebagai berikut:
Langkah 1 Mendefinisikan masalah
Mendefinisikan apa masalahnya dan memastikan bahwa masalah selalu
satu. Ide bagus untuk mendapatkan catatan dari proses yang berlangsung sekarang
baik yang berhubungan dengan rata-rata maupun standar deviasi atau diagram
proses kontrol.
Langkah 2 Menentukan tujuan
Mendefinisikan tujuan adalah langkah yang paling penting dalam
eksperimen. Tujuan seharusnya ditentukan dengan hati-hati dan dengan tepat
untuk mengurangi berbagai kemungkinan kesalahpahaman. Hal ini seharusnya
dicapai dengan menggunakan beberapa ukuran jika mungkin.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 13
Langkah 3 Mendefinisikan karakteristik kualitas
Mengidentifikasi karakteristik kualitas yang diamati dan fungsi tujuan
yang dioptimalkan. Mendefinisikan karakteristik kualitas adalah sangat penting
dalam eksperimen. Jika mungkin, karakteristik kualitas didefinisikan baik yang
berhubungan dengan unit terukur (karakteristik ukuran) sebagai lawan dari
klasifikasi (karakteristik atribut). Karakteristik kualitas juga didefinisikan sebagai
interaksi potensial antara faktor cenderung menjadi kecil dan faktor tambahan
yang diyakinkan. Pokok-pokok persoalan yang dikumpulkan untuk mendapatkan
data karakteristik kualitas yang akurat dan handal meliputi unit ukuran,
lingkungan yang terukur seperti suhu dan waktu, alat yang digunakan untuk
mengukur, keakuratan alat, memerlukan keakuratan yang terbaca, siapa yang
mengukur dan apakah data variabel atau data atribut.
Langkah 4 Mendesain eksperimen
Mengidentifikasi faktor kontrol dan gangguan dan levelnya.
Mengidentifikasi kondisi uji untuk mengevaluasi karakteristik kualitas. Faktor
kontrol ditempatkan dalam faktor kontrol array (inner). Faktor gangguan
ditempatkan dalam faktor gangguan array (outer). Faktor-faktor ditandai sebagai
faktor gangguan harus dikontrol sampai eksperimentasi. Langkah selanjutnya
yaitu mendesain matriks untuk memilih orthogonal array yang tepat dan
menentukan faktor kontrol serta memilih outer array dan menentukan faktor
gangguan.
Langkah 5 Membentuk eksperimen
Meneruskan matriks eksperimen dan mengumpulkan data. Ketika
pengumpulan data sudah lengkap, masih perlu lagi memasang variabel-variabel
proses sebelum eksperimentasi sampai keputusan yang berhubungan tetap dalam
faktor level optimal yang dibuat.
Langkah 6 Menganalisa dan menginterpretasi hasil eksperimen
Analisa data dengan menggunakan tabel respon, grafik respon dan analisis
varian. Hasil analisis mengidentifikasi level optimal untuk faktor-faktor
terkendali.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 14
Langkah 7 Meramalkan rata-rata proses
Setelah level optimal diidentifikasi, kemudian memperkirakan performansi
dari karakteristik kualitas dibawah level optimal dan membangun interval
kepercayaan. Merupakan langkah kritis untuk menguji apakah hasil eksperimen
termasuk tambahan dengan memperhatikan faktor-faktor terkendali yang diteliti.
Langkah 8 Mengadakan eksperimen konfirmasi
Mengikuti dari hasil analisis eksperimen, perlu untuk meneruskan
konfirmasi eksperimen. Eksperimen konfirmasi perlu untuk membuktikan
performansi yang diramalkan. Jika hasil eksperimen konfirmasi membuktikan
performansi yang diramalkan, maka kondisi optimum dapat diterapkan dalam
proses. Jika sebaliknya, maka desain eksperimen seharusnya dievaluasi lagi dan
eksperimen tambahan yang diperlukan.
2.3.1 Eksperimen Taguchi
Eksperimen Taguchi merupakan salah satu metode yang digunakan dalam
kegiatan offline quality control pada tahap desain proses produksi, yang dimaksud
dengan offline quality control adalah aktivitas pengendalian kualitas dalam
perancangan produk supaya didapatkan produk dengan kualitas yang tinggi.
Produk dengan kualitas yang baik berarti variasi produk kecil untuk segala
kondisi dari faktor yang tidak terkendali.
Taguchi menekankan bahwa cara terbaik untuk meningkatkan kualitas
adalah merancang kualitas ke dalam produk yang dimulai sejak tahap desain
produk sehingga dengan robust design akan dihasilkan produk yang robust pula.
Adapun kelebihan rancangan Taguchi, yaitu:
1. Rancangan eksperimen Taguchi memisahkan antara faktor terkendali dengan
faktor tak terkendali.
2. Rancangan eksperimen Taguchi memungkinkan eksperimen dengan banyak
faktor dengan jumlah eksperimen sedikit sehingga dapat menghemat waktu
dan biaya.
3. Rancangan eksperimen Taguchi memperhatikan pengaruh terhadap rata-rata
dan variansi suatu performansi, hal ini memungkinkan diperolehnya suatu
rancangan proses yang akan menghasilkan produk yang lebih konsisten.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 15
4. Hasil yang diperoleh bukan hanya mengenai faktor-faktor yang berpengaruh
tetapi juga mengenai level-level faktor optimal.
Genichi Taguchi menekankan tiga pendekatan dalam proses perancangan
kualitas (Belavendram, 1995), sebagai berikut:
1. System design, tahap konseptual pada pembuatan produk atau inovasi proses
2. Parameter design, suatu fase yang penting untuk mengidentifikasikan setting
atau proses dari produk dan parameter yang dapat mengurangi adanya variansi
karena memiliki kepekaan dalam teknik perancangan.
3. Tolerance design, suatu fase untuk menambah kualitas produk dengan
membatasi toleransi pada proses atau parameter dari produk untuk
mengurangi variansi.
Dalam melaksanakan perancangan kualitas diperlukan data-data yang
berkaitan dengan proses pembuatan produk dan faktor-faktor yang berpengaruh
untuk menentukan rancangan pelaksanaan eksperimen. Faktor-faktor yang
mempengaruhi karakteristik itu sendiri dibedakan menjadi empat, yaitu:
1. Faktor terkendali, parameter yang nilainya dapat dikendalikan oleh ahli
rekayasa desain.
2. Faktor tak terkendali (noise), parameter yang nilainya sulit dikendalikan.
3. Faktor signal, parameter yang berupa signal yang diatur oleh pengguna
berdasarkan kondisi yang ada pada saat itu.
4. Faktor skala, faktor yang berupa skala.
Semua faktor tersebut dapat dilihat pada gambar 2.7.
Gambar 2.9 Faktor perancangan kualitas Sumber: Belavendram, 1995
Y = f(x,m,z)
Faktor terkendali
Faktor signal (m ) Respon (y)
Faktor tak terkendali
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 16
2.3.2 Prinsip Kekokohan (Robustness) dalam Perancangan
Faktor tak terkendali tidak dapat dihilangkan karena faktor tersebut sudah
ada dalam sistem. Selama perusahaan tidak dapat mengendalikan faktor-faktor ini
dengan baik, maka karakteristik kualitas seringkali tidak dapat mencapai target.
Prinsip dasar kekokohan adalah usaha untuk mengurangi kerugian dengan
memperhatikan hubungan fungsional antara faktor terkendali dengan faktor tak
terkendali. Kejadian ini dapat dikurangi secara tidak langsung dengan mengurangi
variansi. Cara mengurangi terjadinya variansi ada empat cara, yaitu:
1. Mengeluarkan produk yang jelek
2. Mencari dan menghilangkan penyebab ketidakcocokan
3. Memperkecil toleransi
4. Menerapkan metode robust design
2.3.3 Orthogonal Array
Pemilihan matrik orthogonal dilakukan berdasarkan derajat bebas total dan
seluruh faktor yang digunakan dalam eksperimen. Jumlah total derajat bebas
menunjukkan jumlah baris minimal dalam percobaan. Untuk memilih orthogonal
perlu diketahui terlebih dahulu jumlah baris eksperimen, jumlah faktor terkendali
yang digunakan serta level yang dipergunakan dalam masing-masing faktor
eksperimen.
Orthogonal arrays merupakan angka-angka dan suatu matrik yang diatur
dalam baris dan kolom, kolom mewakili faktor spesifik yang dapat berubah dari
eksperimen yang pertama sampai dengan eksperimen selanjutnya. Perancangan
kualitas metode Taguchi susunan matriknya disebut orthogonal karena level pada
faktor-faktor yang berbeda memiliki keseimbangan dan dapat dipisahkan dari
pengaruh faktor lain dalam eksperimen. Orthogonal arrays dapat diartikan
sebagai matrik keseimbangan dari satu faktor dan levelnya selama pengaruh
faktor atau levelnya tidak dibaurkan dengan pengaruh dari faktor atau level
lainnya. Notasi untuk orthogonal arrays dapat dituliskan, sebagai berikut:
Lx (Ny)………………………………………….……………...…………...(2.3)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 17
dengan;
L = Menentukan latin squares (matrik yang diatur dengan seimbang yang
dibutuhkan untuk eksperimen statistik)
x = Menunjukkan jumlah baris
N = Menunjukkan jumlah level
y = menunjukkan jumlah kolom
Dalam membuat atau membangun matrik eksperimen maka harus
diketahui terlebih dahulu jenis dan orthogonal arrays yang akan dibuat. Taguchi
hanya menyediakan dua macam orthogonal arrays dasar, yaitu orthogonal arrays
dengan faktor-faktornya yang mempunyai dua level dan orthogonal arrays
mempunyai 3 level dengan faktor-faktornya. Bilamana orthogonal arrays yang
siap dipakai tidak tersedia maka perlu dilakukan modifikasi Berikut adalah jenis-
jenis dari orthogonal arrays yang terdapat dalam level desain, yaitu:
1. 2n series orthogonal arrays, susunan matrik hasil eksperimen yang hanya dapat
digunakan atau diterapkan pada eksperimen yang mempunyai n faktor dan
mempunyai 2 level.
Contoh: L4(23), L8(27), L12(211)
2. 3n series orthogonal arrays, susunan matrik hasil eksperirnen yang hanya
dapat digunakan atau diterapkan pada eksperimen yang mempunyai n faktor
dan mempunyai 3 level.
Contoh: L9(34), L27(313), L81(312)
3. Mixed series orthogonal arrays, susunan matrik hasil eksperirnen yang hanya
dapat digunakan atau diterapkan pada eksperimen yang mempunyai n faktor
dan pada level yang berbeda.
Contoh: L18(21 x 37), L36(23 x 313), L36(211 x 312)
Dalam eksperimen, pengukuran yang dihasilkan dibuat level untuk faktor-
faktor yang berpengaruh. Eksperimen yang menggunakan orthogonal arrays,
memberikan angka-angka yang dapat dibandingkan untuk masing-masing
faktornya disebut juga derajat kebebasan (degrees of freedom). Atau dengan kata
lain yang dimaksud dengan derajat kebebasan adalah angka atau nilai yang
diperoleh dan perbandingan faktor-faktor dalam eksperimen. Derajat kebebasan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 18
dalam orthogonal arrays (VOA) mempunyai nilai jumlah eksperimen dikurangi 1
dan dapat dinotasikan sebagai berikut:
VOA = jumlah eksperimen - 1
Sedangkan derajat kebebasan untuk level faktor (Vf1) sebagai berikut:
Vf1 = jumlah faktor x (jumlah level -1)
2.3.4 Analisa Variansi
Analisa variansi adalah suatu metode yang membagi variansi menjadi
sumber variansi yang dapat diidentifikasikan dan merupakan pengumpulan derajat
kebebasan dalam eksperimen. Data-data yang diambil, baik data kondisi
sebenarnya maupun data hasil eksperimen dalam robust design dapat dibedakan
menjadi tiga tipe, yaitu:
1. Variabel, data yang dapat dipertanggungjawabkan selama pengukuran dalam
skala yang kontinu.
2. Atribut, data dari eksperimen yang mempunyai karakteristik yang bukan
kontinu tetapi dapat diklasifikasikan dalam skala diskret. Biasanya data-data
tersebut merupakan penilaian dari tidak adanya kecacatan, sedikit kecacatan,
banyak kecacatan (none/some/severe) atau kategori (good/fair/bad).
3. Digital, suatu data yang memiliki nilai 0 atau 1.
Dalam perhitungan analisa variansi metode Taguchi langkah-langkah
pengerjaannya, sebagai berikut:
1. Langkah 1: menghitung nilai respon untuk masing-masing percobaan.
2. Langkah 2: menghitung nilai rata-rata total dengan menggunakan rumus.
n
yy iå= ……………………………………………..…………. (2.4)
dengan;
yi = nilai eksperimen ke-i.
n = jumlah eksperimen.
3. Langkah 3: membuat tabel respon untuk nilai rata-ratanya.
4. Langkah 4: menghitung the total sum of squares menggunakan rumus.
å= 2iyST ………………….………………………….…… .(2.5)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 19
5. Langkah 5: menghitung the sum of squares due to mean dengan rumus.
2ynSm = ….……………………………………………………………... (2.6)
6. Langkah 6: menghitung the sum of squares untuk faktor dengan rumus.
SmAxnAxnSA AA -+=2
2
2
1 21 ……………………………………… (2.7)
7. Langkah 7: menghitung the sum of squares due to error dengan rumus.
Se = ST – SA –SB – SC – SD – Sm …………………………………....(2.8)
8. Langkah 8: menghitung the mean sum of square dengan rumus.
fod
SqMq
..= …………………..……………………………………..(2.9)
dengan;
d.o.f = degrees of freedom (derajat kebebasan)
9. Langkah 9: menghitung F-ratio dengan rumus.
FA = Mqe
MqA ………......……………………………………(2.10)
10. Langkah 10: menghitung the pure sum of square dengan rumus.
SA’ = SA- vA. Ve ………………..……………………….……………...(2.11)
11. Langkah 11 : menghitung persen kontribusi dengan rumus.
%100'x
StSA
A =r ………………………………………….…… (2.12)
12. Langkah 12: membuat tabel analisa variansi hasil perhitungan.
13. Langkah 13: melakukan pooling terhadap faktor yang tidak berpengaruh.
2.3.5 Interval Kepercayaan (Confidence Intervals)
Interval kepercayaan adalah interval antara dua nilai statistik dengan
tingkat probabilitas tertentu dimana nilai yang sebenarnya dari parameter berada
didalamnya. Perancangan kualitas suatu produk interval kepercayaan dibagi
menjadi tiga macam ketentuan, yaitu:
1. Interval kepercayaan untuk level faktor, untuk menghitung interval
kepercayaan dari masing–masing faktor level digunakan rumus.
úûù
êëé±=n
xVexFCI vv
11.1,a ……………………………………… …. (2.13)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 20
dengan;
tabeldariratioFF vv -=1,1,a
V1 = Derajat kebebasan yang bernilai 1 untuk interval kepercayaan.
V2 = Derajat kebebasan dari pooled error variance.
Ve = error variance.
n = jumlah observasi.
Sehingga interval kepercayaan dapat diketahui dengan rumus.
CIACIAA
+££- 111
m ………………………………………………(2.14)
2. Interval kepercayaan untuk prediksi, sebelum menghitung interval kepercayaan
untuk prediksi, apabila dalam suatu eksperimen terdapat tujuh faktor (A, B, C,
D, E, F, G) dan faktor B, D, F merupakan faktor yang penting, pada saat
meminimasi variansi. Sebagai contoh faktor level D1, B1 dan F2 digunakan
untuk menghitung the predicted process mean maka rumus yang digunakan
untuk menghitung the predicted process mean, adalah:
( ) ( ) ( )yFyByDypredicted -+-+-+= 211m …………………………… (2.15)
Menghitung interval kepercayaan perkiraan dapat dihitung dengan rumus.
úû
ùêë
é±=
neffxVexFCI vv
11.1,a .…………………………………..…… (2.16)
dengan;
tabeldariFratioF vv =1,1,a
V1 = Derajat kebebasan yang bernilai 1 untuk interval kepercayaan.
V2 = Derajat kebebasan dari pooled error variance.
Ve = error variance.
n = jumlah observasi.
meanofestimateinusedfreedomofreesofsum
erimentofnumbertotalneff
deg
exp=
Setelah menghitung confidence interval, kemudian dilanjutkan perhitungan the
predicted process mean. Sehingga interval kepercayaan dapat diperoleh, yaitu:
CIpredictedpredicted ±= mm …………….……………………………… (2.17)
3. Interval kepercayaan untuk konfirmasi, interval kepercayaan konfirmasi dapat
dihitung dengan menggunakan rumus, sebagai berikut:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 21
úû
ùêë
é+±=
rneffxVexFCI vv
111.1,a ………………………...……..…… (2.18)
dengan;
tabeldariFratioF vv =1,1,a
V1 = Derajat kebebasan yang bernilai 1 untuk interval kepercayaan.
V2 = Derajat kebebasan dari pooled error variance.
Ve = error variance.
n = jumlah observasi.
r = jumlah pengulangan (replikasi)
sehingga interval kepercayaannya diperoleh dengan selang, sebagai berikut:
CICI onconfirmationconfirmatiionconfirmast +££- mmm …………..…..………….(2.19)
2.3.6 Signal To Noise Ratio (SNR)
Dalam perancangan dan pembuatan produk tidaklah mudah untuk
menghasilkan suatu produk yang seragam atau sesuai dengan spesifikasi yang
telah ditentukan. Seringkali dalam memproduksi timbul variansi dari produk yang
tidak diinginkan atau tidak memiliki fungsi sebagaimana mestinya yang
disebabkan oleh faktor-faktor tertentu. Hal tersebut dinamakan noise factor
yang dapat dikategorikan menjadi tiga jenis, yaitu:
1. External noise, merupakan faktor lingkungan atau kondisi yang ada pada saat
perancangan maupun proses produksi yang mempengaruhi fungsi ideal dari
suatu produk.
2. Internal noise, merupakan faktor-faktor yang menyebabkan suatu produk
mengalami kerusakan selama penyimpanan atau perubahan karakteristik
komponen dan material produk.
3. Variational noise, merupakan faktor-faktor yang menyebabkan perbedaan
produk yang dihasilkan satu sama lainnya meskipun produk yang dibuat
memiliki spesifikasi yang sama.
Maksimasi ukuran performansi ini ditunjukkan dengan tingginya nilai
signal dan rendahnya noise, karena itu karakteristik kualitas perlu dikelompokkan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 22
terlebih dahulu agar diperoleh konsistensi dalam mengambil keputusan terhadap
hasil eksperimen.
Dalam perancangan kualitas Taguchi merekomendasikan karakteristik dari
signal to noise ratio, sebagai berikut:
1. Smaller the better (s.t.b).
Memiliki karakteristik kualitas yang kontinu dan non negatif yang mempunyai
nilai dari 0 sampai ~ dimana nilai defect yang diinginkan adalah 0. Sehingga
signal to noise ratio dapat dihitung dengan rumus.
úû
ùêë
é-= å
=
n
iiSTB y
nLogsn
1
2110 ……………………….……………...……… (2.20)
dengan;
n = jumlah pengulangan eksperimen.
yi = data pengamatan ke-i (i= 1, 2, 3, …, n)
2. Larger the better (l.t.b).
Memiliki karakteristik kualitas yang kontinu dan non negatif yang mempunyai
nilai dari 0 sampai ~ dimana nilai target yang diharapkan adalah selain 0 atau
dengan kata lain mempunyai nilai sebesar mungkin. Sehingga signal to noise
ratio dapat dihitung dengan rumus.
úúû
ù
êêë
é÷÷ø
öççè
æ-= å
=
n
i iLTB yn
Logsn1
2
1110 ……………………………… ...…………(2.21)
dengan;
n = jumlah pengulangan eksperimen.
yi = data pengamatan ke-i (i= 1, 2, 3, …, n)
3. Nominal the best (n.t.b).
Memiliki karakteristik kualitas yang kontinu dan non negatif yang mempunyai
nilai dari 0 sampai ~ dimana nilai target yang diharapkan adalah selain 0 dan
merupakan bilangan yang terbatas. Sehingga signal to noise ratio dapat
dihitung dengan rumus.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 23
………………………………………. (2.22)
dengan;
n = jumlah pengulangan eksperimen.
yi = data pengamatan ke-i (i= 1, 2, 3, …, n)
devasi
mean
==
sm
4. Signed target.
Memiliki karakteristik kualitas yang dapat digunakan, baik bernilai positif
maupun negatif meskipun target nilai dari karakteristik kualitasnya adalah 0.
Sehingga signal to noise ratio dihitung dengan rumus. 2
1010 sLogsnST -= ………………………………………….…… (2.23)
dengan;
devasi=s
5. Fraction defective.
Memiliki karakteristik kualitas yang sebanding dan dinyatakan dalam nilai
pecahan antara 0 sampai 1. Sehingga signal to noise ratio dihitung dengan
rumus.
÷÷ø
öççè
æ--= 1
110 10 p
LogsnFD ……………………………………………… (2.24)
dengan;
p = nilai kecacatan produk dalam pecahan
2.3.7 Quality Loss Function (QLF)
Tujuan dari quality loss function adalah mengevaluasi kerugian kualitas
secara kuantitatif yang disebabkan adanya variansi. Dalam quality loss function
dijelaskan perbaikan kualitas secara kuantitatif dalam unit uang sehingga
perbandingan yang obyektif dapat dilakukan. Ukuran yang diusulkan Taguchi
( )å
å
=
=
-=
=
úû
ùêë
é=
n
ii
n
ii
NTB
yn
yn
Logsn
1
22
1
2
2
10
1
1
10
ms
m
sm
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 24
untuk menghitung kerugian secara kuantitatif adalah dengan perhitungan quality
loss function.
Dengan demikian pendekatan kualitas menurut Taguchi merupakan
inovasi baru dalam bidang kualitas. Secara umum terdapat tiga quality loss
function secara khusus untuk sampel, yaitu:
1. Nominal the best, untuk menghitung quality loss function nominal the best
berdasarkan sampel menggunakan rumus.
( ) ( ) úûùêëé -+=
22 mYkYL s …………………..……………….…… (2.25)
dengan;
Y = nilai karakteristik kualitas.
L(Y) = kerugian dalam nilai uang (Rp) untuk tiap produk bila
karakteristik kualitasnya sama dengan Y.
m = nilai target Y.
k = koefisien biaya.
Quality loss function nominal the best metode Taguchi:
Kerugian
Ao
0
Gambar 2.10 Karakteristik nominal the best Sumber: Belavendram, 1995
2. Smaller-the-better, untuk menghitung quality loss function smaller the better
berdasarkan sampel menggunakan rumus.
( ) ÷øöç
èæ +=
22 YkYL s ……………………….…………..……… (2.26)
dengan;
Y = nilai karakteristik kualitas.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 25
L(Y) = kerugian dalam nilai uang (Rp) untuk tiap produk bila
karakteristik kualitasnya sama dengan Y.
m = nilai target Y.
k = koefisien biaya
Quality loss function smaller the better metode Taguchi:
.
Kerugian Target = 0
0 USL
Gambar 2.11 Karakteristik smaller the better Sumber: Belavendram, 1995
Karakteristik kualitas smaller the better tidak pernah mengambil nilai negatif.
Jadi, merupakan fungsi kerugian arah kanan dimana nilai idealnya adalah nol
dan jika nilai ini bertambah maka kualitasnya meningkat.
3. Larger-the-better, menghitung quality loss function larger the better
berdasarkan sampel menggunakan rumus.
( ) úû
ùêë
é+=
2
2
2
31
ms
mk
YL …………………………..…………………. (2.27)
dengan;
Y = nilai karakteristik kualitas.
L(Y) = kerugian dalam nilai uang (Rp) untuk tiap produk bila
karakteristik kualitasnya sama dengan Y.
deviasi
mean
==
sm
k = koefisien biaya.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 26
Quality loss function larger the better metode Taguchi,
Kerugian
Target : ~
0 LSL
Gambar 2.12 Karakteristik larger the better Sumber: Belavendram, 1995
Karakteristik kualitas larger the better secara ideal memiliki target yang tidak
terhingga.
Catatan;
20 D= xAk …………………………………………………...…… (2.38)
dengan;
( )
deviasi
RpmeanAo
=D=
0
Setelah masing masing quality loss function-nya diketahui, maka dapat
diketahui penghematan yang dapat dilakukan oleh perusahaan dengan mengurangi
quality loss function kondisi sebenarnya terhadap quality loss function optimum.
2.3.8 Eksperimen Konfirmasi
Tahap ini dilakukan dengan eksperimen konfirmasi. Eksperimen
konfirmasi dilakukan untuk membuktikan performansi yang diramalkan yaitu
kondisi optimal untuk level faktor-faktor dalam eksperimen. Jika hasil eksperimen
konfirmasi membuktikan performansi yang diramalkan, maka kondisi optimum
dapat diterapkan dalam proses. Jika sebaliknya, desain eksperimen seharusnya
dievaluasi lagi dan eksperimen tambahan yang diperlukan. Jumlah sampel atau
replikasi dalam eksperimen konfirmasi yaitu r diambil sejumlah 10 sampel.
Keputusan kondisi optimal dapat diterima atau tidak yaitu dengan
membandingkan rata-rata nilai estimasi dan rata-rata hasil eksperimen konfirmasi
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 27
dengan masing-masing level kepercayaan. Penjelasan lebih lanjut diuraikan pada
tabel 2.1.
Tabel 2.1 Perbandingan interval kepercayaan untuk kondisi optimal dan eksperimen konfirmasi
Kondisi Perbandingan Keterangan Keputusan
A Optimal diterima Konfirmasi
B
Optimal diterima
Konfirmasi
C Optimal
ditolak Konfirmasi
Sumber: Belavendram, 1995
2.4 PENELITIAN SEBELUMNYA
Harry Supriyantoro pada tahun 2004 melakukan penelitian terhadap
material komposit polimer dengan menggunakan jenis resin yang berbeda sebagai
matriksnya. Bahan yang digunakan sebagai penguatnya (filler) adalah serat agave
cantula. Penelitian ditujukan untuk mengetahui pengaruh variasi resin terhadap
sifat mekanis komposit yang dihasilkan dengan penyusunan arah serat serba
searah. Sifat mekanis komposit salah satunya ditentukan oleh daya adhesi antara
serat dengan resin yang digunakan. Selain itu, faktor kekuatan dari penyusun
komposit itu sendiri juga mempengaruhi sifat mekanisnya. Salah satu unsur
terpenting dalam komposit adalah matriks. Sehingga, dengan menggunakan
berbagai jenis matriks yang mempunyai karakter berbeda akan dihasilkan karakter
yang berbeda pula. Sifat-sifat mekanis yang diteliti adalah kekuatan tarik dan
bending. Hasil dari pengukuran kuat tarik dan bending komposit menunjukkan
hasil terbaik pada penggunaan jenis resin polyester BQTN-EX 157 yang
memberikan nilai kuat tarik dan bending terbesar. Hasil penelitian disimpulkan
bahwa jenis resin polyester BQTN-EX 157 dapat membentuk daya adhesi yang
baik dengan serat agave cantula sebagai bahan penguatnya.
Penelitian mengenai komposit polimer berpenguat serat agave cantula
juga dilakukan oleh Erie Muhar Mas’adie pada tahun 2006 difokuskan untuk
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 28
mengetahui pengaruh dari fraksi berat serat yang digunakan dalam komposit
terhadap karakteristik mekanik komposit tersebut. Variasi fraksi berat serat yang
dipakai dalam penelitian meliputi 30%, 40%, 50%, dan 60% dengan cara
penyusunan serat dianyam. Sedangkan karakteristik mekanik yang diteliti adalah
kekuatan tarik, kekuatan bending dan kekuatan impak. Dari penelitian yang
dilakukan diperoleh hasil kekuatan tarik, kekuatan bending, dan kekuatan impak
naik seiring dengan penambahan fraksi berat serat yang digunakan dalam
komposit. Hal ini dikarenakan semakin banyak serat akan semakin memberikan
kontribusi kekuatan dalam menanggung beban. Selain itu, densitas komposit
menurun seiring dengan penambahan fraksi berat serat. Hal ini karena berat jenis
serat Agave cantula lebih kecil daripada berat jenis resin yang digunakan sebagai
matriks.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III - 1
Studi Lapangan dan Studi Literatur
Latar Belakang dan Perumusan Masalah
Penentuan Tujuan Dan Manfaat
Studi Pustaka
Identifikasi Karakteristik Kualitas
Penentuan Faktor Berpengaruh
Penentuan Setting Level Faktor
Penentuan Orthogonal Array
Pelaksanaan Eksperimen Tahap 1
Pelaksanaan Eksperimen Tahap 2
Penentuan Setting Level Optimal
Persiapan eksperimen konfirmasi
Pelaksanaan eksperimen konfirmasi
Perhitungan Confidence Interval Nilai Estimasi
Analisa dan Interpretasi Hasil
Kesimpulan dan Saran
Perhitungan Analisis Variansi Mean dan SNR
Persiapan spesimen
Pengukuran kondisi aktual
Perbandingan kondisi aktual dan setelah optimasi
Perhitungan Total Quality Loss Function
Tahap identifikasi masalah
Tahap perencanaan eksperimen
Gambar 3.1 Metodologi penelitian
Tahap pelaksanaan eksperimen
Tahap Pengolahan Data
Tahap Verifikasi
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini membahas mengenai metode yang digunakan dalam penelitian
untuk memecahkan masalah. Metode yang digunakan terlihat pada gambar 3.1.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III - 2
3.1 TAHAP IDENTIFIKASI MASALAH
Tahap awal dalam penelitian ini dengan mengidentifikasi masalah pada
langkah-langkah, sebagai berikut:
1. Studi lapangan dan studi literatur
Studi lapangan dilakukan dengan wawancara dan pengamatan langsung di
CV. Tausan Surakarta.. Wawancara dilakukan dengan pemilik CV. Tausan dan
pekerja di bagian produksi komposit polimer. Studi ini bertujuan untuk
mengetahui lebih dalam kondisi yang ada di perusahaan meliputi proses
pembuatan produk komposit polimer, komposisi bahan-bahan yang digunakan,
serta kerusakan produk yang sering terjadi. Hasil studi lapangan didapat
identifikasi permasalahan yang kemudian diuraikan dalam latar belakang
penelitian dan perumusan masalah.
Studi literatur dalam penelitian ini dilakukan untuk mendalami materi
dalam penyelesaian masalah yang dirumuskan. Informasi yang dibutuhkan yaitu
mengenai proses pembuatan komposit polimer, bahan-bahan yang digunakan,
serta cacat produk dan karakteristik kualitas produk.
2. Penentuan latar belakang dan perumusan masalah
Berdasarkan studi literatur, diperoleh informasi bahwa terdapat bahan
baku alternatif untuk pembuatan komposit polimer yang harganya relatif lebih
murah, tetapi memiliki fungsi yang sama dengan bahan yang selama ini
digunakan. Bahan tersebut adalah serat daun nanas sabrang (agave cantula roxb)
yang bisa digunakan pula sebagai bahan penguat (reinforcement) pada komposit
polimer menggantikan serat kaca (fibre glass) seperti yang selama ini digunakan.
Penggunaan serat agave cantula sebagai bahan penguat diteliti
pengaruhnya terhadap karakteristik kualitas komposit polimer. Perancangan
eksperimen perlu dilakukan guna mengetahui setting level optimal pembuatan
komposit polimer sehingga diharapkan dapat menghasilkan produk yang
berkualitas dan dapat menekan biaya produksi.
Karakteristik kualitas yang akan diukur dalam penelitian ini adalah kuat
impak. Hal ini terkait dengan gagal produk yang sering terjadi adalah patah atau
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III - 3
pecahnya produk dikarenakan terkena benturan. Semakin tinggi kekuatan
impaknya, maka dapat dikatakan komposit polimer semakin baik mutunya.
Berdasarkan latar belakang masalah yang telah diuraikan, maka dapat
dirumuskan permasalahan yaitu bagaimana menentukan setting level optimal dari
faktor-faktor yang berpengaruh terhadap kuat impak dari produk komposit
polimer dengan serat daun nanas sabrang (agave cantula roxb) sebagai material
penguatnya.
3. Tujuan dan manfaat penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi dan menganalisis faktor–
faktor yang berpengaruh terhadap kuat impak komposit polimer dengan
menggunakan serat nanas sabrang (agave cantula roxb) sebagai penguatnya.
Berdasarkan identifikasi faktor-faktor yang berpengaruh, kemudian ditentukan
setting level yang menghasilkan kualitas produk optimal. Selain tujuan tersebut
dengan penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi kepada perusahaan
tentang kerugian yang diakibatkan adanya variansi dari kualitas produk yang
dibuat.
Adapun manfaat yang bisa diambil dari penelitian ini adalah adanya
informasi baru bagi perusahaan mengenai setting level optimal pada pembuatan
komposit polimer berpenguat serat nanas dan sekaligus bukti secara empiris
berkenaan dengan penggunaan serat nanas sabrang (agave cantula roxb) sebagai
bahan penguat pada komposit polimer.
4. Studi pustaka
Studi pustaka dalam penelitian ini dilakukan untuk mendalami materi
dalam penyelesaian masalah yang telah dirumuskan. Materi yang dipelajari yaitu
pengetahuan mengenai komposit polimer, aplikasi serat alam untuk komposit,
metode eksperimen Taguchi, dan pengujian impak terhadap material polimer.
3.2 TAHAP PERENCANAAN EKSPERIMEN
Tahap perencanaan eksperimen dimulai dengan proses identifikasi
karakteristik kualitas. Proses identifikasi ini meliputi penentuan karakteristik
kualitas dan penentuan sistem pengukuran karakteristik kualitas untuk
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III - 4
menghitung hasil eksperimen. Tahap perencanaan eksperimen dilakukan untuk
menentukan faktor-faktor yang berpengaruh terhadap karakteristik kualitas
komposit polimer serta menentukan level - level yang akan dilibatkan dalam
eksperimen. Langkah-langkah yang dilakukan dalam tahap ini, sebagai berikut:
1. Identifikasi karakteristik kualitas
Pada tahap ini ditentukan karakteristik kualitas komposit polimer yang
akan diukur. Adapun karakteristik kualitas tersebut adalah kuat impak. Salah satu
indikator komposit polimer bermutu baik adalah apabila produk tersebut
mempunyai kekuatan impak yang tinggi, yang artinya bahwa produk mempunyai
kemampuan yang tinggi untuk menerima pembebanan secara tiba-tiba (beban
kejut). Oleh karena itu tipe karakteristik kualitas yang diteliti adalah larger the
better untuk kuat impak.
Dengan dilakukannya perencanaan setting level pada pembuatan komposit
polimer berpenguat serat nanas sabrang (agave cantula roxb) diharapkan dapat
dibuat produk komposit polimer yang memiliki kekuatan impak yang tinggi
dengan biaya produksi yang lebih murah.
2. Penentuan faktor berpengaruh dan identifikasi faktor terkendali
Setelah mengidentifikasi karakteristik kualitas pada komposit polimer,
kemudian ditentukan faktor-faktor yang mempengaruhi karakteristik kualitasnya,
dalam hal ini kuat impak. Dari hasil wawancara dengan pemilik dan pekerja di
bagian produksi komposit polimer di CV. Tausan serta studi literatur yang telah
dilakukan, diperoleh faktor-faktor yang berpengaruh terhadap kuat impak produk
komposit polimer, sebagai berikut:
a. Perbandingan jumlah katalis–resin
b. Lama pengadukan campuran katalis-resin
c. Jumlah serat / fraksi berat serat dalam komposit
d. Cara penyusunan serat
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III - 5
Keterangan:
a. Perbandingan jumlah katalis-resin.
Perbandingan jumlah katalis resin adalah banyaknya jumlah katalis (hardener)
yang dicampurkan bersama resin untuk mempercepat proses pengerasan.
Prosentase campuran katalis pada resin akan mempengaruhi laju reaksi.
Semakin tinggi prosentasenya semakin cepat pula raju reaksi berlangsung. Hal
ini berarti makin tinggi suhu yang dibangkitkan dan semakin getas produk
polimer yang dihasilkan.
b. Lama pengadukan campuran katalis-resin.
Lama pengadukan campuran katalis-resin merupakan faktor yang turut
menentukan kekuatan bahan polimer yang dihasilkan. Waktu pengadukan
yang terlalu cepat menyebabkan katalis dan resin tidak tercampur secara
merata sehingga bahan polimer tidak dapat mengeras dengan baik.
Sebaliknya, apabila waktu pengadukan terlalu lama maka berpotensi
menimbulkan gelembung udara pada campuran yang akan mengurangi
kekuatan bahan karena bahan akan menjadi lebih rapuh.
c. Jumlah serat.
Perbandingan komposisi antara matriks dan material pengisinya merupakan
faktor yang sangat menentukan dalam memberikan karakteristik mekanik
maupun fisik produk komposit yang dihasilkan. Kandungan penguat yang
tinggi akan menghasilkan kekuatan yang tinggi.
d. Cara penyusunan serat.
Kekuatan komposit polimer sebagian besar terkait dengan jumlah serat dan
cara menyusunnya. Tiga cara yang umum dalam penyusunan serat sebagai
penguat pada komposit adalah disusun secara memanjang (continuous),
dicacah secara acak (chopped), dan dianyam (woven) (Shackelford, 2000).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III - 6
Faktor terkendali beserta nilai perlakuan pada kondisi aktual di CV. Tausan
disajikan dalam tabel 3.1.
Tabel 3.1 Faktor terkendali beserta nilai perlakuan pada kondisi aktual di CV. Tausan
Kode Nama Faktor Nilai
A Perbandingan jumlah katalis-resin 1 : 45
B Lama pengadukan campuran katalis-resin 30 detik
C Jumlah serat 2 lapis mat strand (fibre glass)
D Cara penyusunan serat Segala arah
Sumber: CV. Tausan, 2010
Setelah faktor terkendali beserta nilai perlakuan pada kondisi aktual
diketahui, maka ditentukan setting level untuk masing-masing faktor terkendali.
Setting level ini yang digunakan dalam eksperimen.
3. Penentuan setting level faktor
Setelah faktor-faktor terkendali diidentifikasi, kemudian ditetapkan level-
level dari masing-masing faktor terkendali. Level faktor ditetapkan berdasarkan
pada studi literatur yang telah dilakukan dengan mempertimbangkan kemampuan
dan kondisi nyata di perusahaan. Setting level yang ditentukan untuk masing-
masing faktor terkendali disajikan pada tabel 3.2.
Tabel 3.2 Setting level faktor terkendali
Kode Nama faktor Level 1 Level 2 Level 3
A Perbandingan jumlah katalis-resin
1 : 100 1 : 50 1 : 25
B Lama pengadukan campuran katalis-resin
10 detik 20 detik 30 detik
C Jumlah serat / fraksi berat serat
10 % 20 % 30 %
D Cara penyusunan serat Dicacah acak
Memanjang satu arah
Memanjang segala arah
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III - 7
Keterangan:
a. Faktor perbandingan jumlah katalis-resin terdiri dari 3 level yaitu 1:100; 1:50;
dan 1:25. Katalis yang digunakan dapat mencapai 5% dari campuran. Namun,
apabila penggunaannya terlalu banyak maka akan menimbulkan reaksi panas
yang berlebihan yang dapat mengakibatkan kerusakan pada produk polimer
yang dibuat.
b. Faktor lama pengadukan campuran katalis-resin ditentukan 3 level yaitu 10
detik, 20 detik dan 30 detik. Pengadukan campuran katalis-resin bertujuan
agar campuran dapat tercampur secara merata. Berdasarkan literatur dan
wawancara dengan operator CV. Tausan, pengadukan yang dilakukan tidak
perlu terlalu lama untuk menghindari timbulnya gelembung-gelembung udara
pada campuran yang berpotensi menyebabkan berkurangnya kekuatan pada
produk polimer yang dibuat.
c. Faktor jumlah serat yang digunakan terdiri dari 3 level, yaitu 10%, 20%, dan
30%. Semakin tinggi jumlah serat yang digunakan maka akan menghasilkan
kekuatan yang semakin tinggi pula. Namun penggunaan persentase serat yang
tinggi memerlukan biaya produksi yang cukup mahal, karena diperlukan usaha
khusus untuk mengatur arah seratnya dengan sempurna (Van Vlack, 2004).
d. Faktor cara menyusun arah serat terdiri dari 3 level yatitu serat dicacah
kemudian disusun secara acak, serat disusun memanjang satu arah, dan serat
disusun memanjang dengan arah acak. Kekuatan komposit polimer sebagian
besar terkait dengan jumlah serat dan cara menyusunnya (Smith, 1993).
4. Penentuan orthogonal array
Orthogonal array merupakan matrik yang menunjukkan rancangan
eksperimen. Matrik ini berisi kombinasi level-level dari faktor eksperimen yang
ditentukan. Orthogonal array ini merupakan desain dari Taguchi yang dilakukan
untuk mengurangi jumlah percobaan yang terdapat pada metode desain
eksperimen full factorial. Hal ini bertujuan agar dapat dilakukan pengujian
terhadap pengaruh beberapa parameter secara efisien.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III - 8
Pemilihan matriks orthogonal dilakukan berdasarkan total derajat bebas
dari seluruh faktor yang digunakan dalam eksperimen Penjelasan mengenai
langkah-langkah dalam penentuan orthogonal array diuraikan, sebagai berikut:
a. Menghitung jumlah derajat bebas.
Eksperimen ini terdiri dari 4 faktor terkendali yaitu faktor perbandingan
jumlah katalis-resin, lama pengadukan campuran katalis-resin, jumlah serat,
dan cara menyusun arah serat dengan 3 level pada tiap faktornya. Total derajat
bebas adalah hasil penjumlahan derajat bebas dari tiap faktor. Hasil
perhitungan derajat bebas faktor terkendali diuraikan, sebagai berikut:
Derajat kebebasan untuk level faktor (Vf1) = jumlah faktor x (jumlah level -1)
= 4 x (3-1)
= 8
Jumlah total derajat bebas menunjukkan jumlah baris minimal dalam percobaan.
b. Memilih suatu orthogonal array yang mempunyai derajat bebas minimal.
Derajat bebas faktor level harus sesuai dengan derajat bebas orthogonal array.
Berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan, total derajat bebas yang
diperlukan untuk faktor terkendali adalah sebesar 8. Derajat kebebasan dalam
orthogonal arrays (VOA) mempunyai nilai jumlah eksperimen dikurangi 1 dan
dapat dinotasikan, sebagai berikut:
VOA = jumlah eksperimen - 1
Sehingga orthogonal array faktor terkendali yang sesuai adalah yang
memiliki jumlah baris dalam percobaan sebanyak 9, yaitu L9(34).
c. Menggambarkan graph linear yang diperlukan.
Graph linear digambarkan dari faktor dan interaksi dalam eksperimen. Faktor
digambarkan sebagai titik dan interaksi digambarkan sebagai garis yang
menghubungkannya. Jika interaksi dua faktor tidak dicari, maka salah satu
faktor dapat dimasukkan ke garis yang sesuai. Pada penelitian, tidak
melibatkan interaksi antar faktor sehingga graph linearnya berupa titik.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III - 9
Graph linear faktor terkendali yang diperlukan dijelaskan pada gambar 3.2.
d. Memilih graph linear standar yang sesuai.
Graph linear standar dipilih dari beberapa bentuk graph linear standar untuk
L9. Graph linear standar L9 yang dipilih disajikan pada gambar 3.3 berikut :
e. Menyesuaikan graph linear yang diperlukan ke graph linear standar dari
orthogonal array yang dipilih.
Graph linear yang diperlukan kemudian disesuaikan ke graph linear standar.
Hasil penyesuaian graph linear faktor terkendali digambarkan pada gambar
3.4.
f. Mengisikan faktor ke orthogonal array.
Pengisian faktor terkendali ke dalam orthogonal array L9(34) yaitu dengan
memasukkan faktor A ke kolom 1, faktor B ke kolom 2, faktor C ke kolom 3,
dan faktor D ke kolom 4.
1 2
3,4
Gambar 3.3 Graph linear standar L9 Sumber : Phadke, 1989
A Q
Gambar 3.2 Graph linear faktor terkendali Sumber : Phadke, 1989
B C D
Gambar 3.4 Graph linear faktor terkendali yang telah disesuaikan
Sumber : Phadke, 1989
A Q B C D
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III - 10
Penyusunan orthogonal array merupakan langkah terakhir dalam tahap
perencanaan eksperimen. Tahap selanjutnya adalah tahap pelaksanaan
eksperimen. Ekperimen dilaksanakan sesuai dengan orthogonal array yang telah
disusun. Orthogonal array untuk L9(34) disajikan dalam tabel 3.4.
Tabel 3.3 Orthogonal array faktor terkendali
No Eksperimen A B C D
1 1 1 1 1
2 1 2 2 2
3 1 3 3 3
4 2 1 2 3
5 2 2 3 1
6 2 3 1 2
7 3 1 3 2
8 3 2 1 3
9 3 3 2 1
Sumber: Phadke, 1989
Keterangan:
· Baris 1 sampai dengan 9 = jumlah eksperimen dengan kombinasi level yang
diwakili level 1 ,2 dan 3 pada masing-masing faktor.
· Kolom 1 sampai dengan 4 = faktor-faktor terkendali (A, B,C, dan D)
3.3 TAHAP PELAKSANAAN EKSPERIMEN
Pada tahap ini dilaksanakan eksperimen sebanyak dua tahap yang
dijelaskan, sebagai berikut:
1. Tahap Eksperimen I
Eksperimen tahap I yaitu eksperimen yang dilakukan terhadap benda uji
yang dibuat dengan level faktor sesuai dengan kondisi aktual di perusahaan. Data
yang diperoleh pada tahap ini digunakan untuk membandingkan hasil eksperimen
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III - 11
tahap I dengan komposit polimer yang telah menggunakan serat nanas sabrang
(agave cantula roxb) sebagai bahan penguatnya.
2. Tahap eksperimen II
Pelaksanaan eksperimen tahap II dilakukan terhadap benda uji yang dibuat
berdasarkan level faktor terkendali yang telah diidentifikasi berpengaruh terhadap
kuat impak. Kombinasi level faktor yang dieksperimenkan dilakukan berdasarkan
orthogonal array yang telah dibuat pada tahap sebelumnya. Data yang diperoleh
dari tiap pengujian digunakan dalam melakukan perhitungan dengan tujuan
menghasilkan setting level optimal. Setting level optimal yaitu kombinasi level
faktor yang memberikan kualitas terbaik berdasarkan tipe karakteristik kualitas.
Uraian berikut dijelaskan mengenai spesimen atau benda uji beserta alat
dan bahan yang digunakan dalam pelaksanaan tahapan eksperimen, yaitu:
1. Spesimen / Benda uji
Dalam melakukan pengukuran karakteristik kualitas dsari produk
komposit polimer, maka dilakukan pembuatan benda uji yang mengacu pada
standar uji impak ASTM D5941. Benda uji yang dibuat berbentuk balok
berukuran 80 mm x 10 mm x 4 mm. Bahan-bahan yang digunakan adalah resin
polyester, katalis, dan filler (material pengisi) yang berupa serat kaca dan serat
agave cantula. Proses pembuatan benda uji dijelaskan, sebagai berikut:
1. Penyiapan cetakan, cetakan dibersihkan kemudian diolesi secara merata
dengan mold release wax.
2. Siapkan bahan-bahan yang dperlukan.
3. Takar resin dalam gelas ukur.
4. Timbang serat sesuai dengan komposisi yang ditetapkan dalam eksperimen.
5. Tambahkan katalis ke dalam resin sesuai perbandingan yang ditetapkan.
6. Aduk campuran resin-katalis hingga merata selama waktu yang ditentukan.
7. Tuangkan sebagian campuran resin-katalis ke dalam cetakan, ratakan dengan
kuas.
8. Letakkan filler dalam cetakan dan ditekan-tekan secara merata.
9. Tuangkan kembali campuran resin-katalis yang masih tersisa sampai
memenuhi cetakan.
10. Tunggu sampai bahan mengeras dan kering, kemudian dilepas dari cetakan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III - 12
11. Bahan yang sudah jadi kemudian dipotong-potong sesuai dengan ukuran yang
ditetapkan.
12. Benda uji yang telah siap kemudian dilakukan pengujian kuat impak.
Mengenai tata cara pengujian kuat impak telah dijelaskan dalam sub bab 2.2.
Berikut adalah gambar dari benda uji yang telah siap dilakukan pengujian impak.
Gambar 3.5 Benda uji
2. Bahan dan larutan yang digunakan untuk proses membuat benda uji.
a. Resin polyester.
Resin polyester merupakan bahan dasar dalam pembuatan komposit
polimer. Bahan ini berfungsi sebagai matriks atau bahan perekat yang
mengikat bahan penguat yang digunakan.
b. Katalis (MEKPO).
Katalis adalah bahan yang digunakan sebagai pereaksi agar resin dapat
mengeras. Penggunaan bahan ini dengan dicampurkan ke dalam resin
dengan perbandingan tertentu
c. Serat kaca (fibre glass) sebagai filler.
Serat kaca merupakan bahan yang umum digunakan sebagai bahan
penguat pada material komposit. Serat kaca ini merupakan bahan yang
juga digunakan pada pembuatan produk komposit di CV. Tausan
Surakarta.
d. Serat nanas sabrang (agave cantula) sebagai filler.
Serat agave cantula merupakan bahan yang digunakan sebagai penguat
komposit polimer menggantikan serat kaca pada eksperimen Taguchi.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III - 13
Bahan-bahan yang digunakan dalam proses pembuatan komposit polimer dapat
dilihat pada gambar 3.6.
(a) (b)
(c) (d)
Gambar 3.6 (a) Resin polyester, (b) Katalis (MEKPO), (c) Serat kaca, (d) Serat agave cantula
3. Alat pendukung dalam proses pembuatan benda uji, sebagai berikut:
a. Cetakan yang terbuat dari kaca
b. Gelas ukur
c. Neraca digital
d. Gergaji
e. Kuas
4. Alat uji yang digunakan, yaitu:
Nama Mesin : Izod Type Impact Tester
Merk : Toyo Seiki, Japan
Sudut angkat : 135 0
Kapasitas : 60 kg f cm
Jari-jari pendulum : 35.7 cm
Berat pendulum : 2.083 kg
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III - 14
Alat uji yang digunakan dalam pengujian impak komposit polimer dapat dilihat
pada gambar 3.7.
Gambar 3.7 Mesin Izod Impact Tester Sumber: Laboratrium Pusat Fisika, 2010
3.4 TAHAP PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA
Tahap setelah pelaksanaan eksperimen adalah pengolahan data dari
pengumpulan data hasil eksperimen untuk mendapatkan setting level optimal.
Langkah-langkah pengolahan data dijelaskan dalam uraian, sebagai berikut:
1. Perhitungan analisis variansi untuk rata-rata (mean).
Setelah diperoleh hasil dari eksperimen, selanjutnya dilakukan perhitungan
analisa variansi untuk nilai rata-rata (mean). Perhitungan ini dapat dapat
digunakan sebagai kriteria pemilihan faktor-faktor yang diperkirakan paling
berpengaruh terhadap rata-rata dan variansi karakteristik kualitas. Dari
perhitungan analisa variansi, maka akan diketahui berapa persen kontribusi
pengaruh dari faktor yang ditentukan terhadap karakteristik kualitas yang
diukur. Hasil analisis akan mengidentifikasi level optimal untuk faktor-faktor
terkendali.
2. Perhitungan analisis variansi untuk signal to noise ratio (SNR).
Perhitungan signal to noise ratio dilakukan untuk mengetahui tingkat
sensitivitas dari karakteristik kualitas terhadap faktor gangguan yang tidak
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III - 15
terprediksi. Signal to noise ratio bertindak sebagai indikator mutu selama
perancangan untuk mengevaluasi akibat perubahan suatu perancangan
parameter tertentu terhadap unjuk kerja produk. Maksimal ukuran performansi
ditunjukkan dengan tingginya nilai signal dan rendahnya noise, karena itu
karakteristik kualitas perlu dikelompokkan terlebih dahulu agar diperoleh
konsistensi dalam mengambil keputusan terhadap hasil eksperimen.
Berdasarkan tipe karakteristik kualitas yang diteliti, maka nilai yang dicari
dari signal to noise ratio adalah larger the better untuk kuat impak.
3. Penentuan setting level optimal.
Hasil dari perhitungan analisa variansi dapat diidentifikasi level optimal untuk
faktor-faktor terkendali. Penentuan setting level optimal diprioritaskan pada
level-level faktor yang mempunyai nilai tertinggi untuk karakteristik kualitas,
dalam hal ini kuat impak.
3.5 TAHAP VERIFIKASI
Tahap verifikasi dilakukan dengan eksperimen konfirmasi dan
perhitungan confidence interval. Adapun penjelasan selengkapnya, sebagai
berikut:
1. Eksperimen konfirmasi.
Eksperimen konfirmasi dilakukan untuk membuktikan performansi yang
diramalkan yaitu kondisi optimal untuk level – level faktor dalam eksperimen.
Jika hasil eksperimen konfirmasi membuktikan performansi yang diramalkan,
maka kondisi optimum dapat diterapkan dalam proses. Jika sebaliknya, maka
desain eksperimen seharusnya dievaluasi lagi. Jumlah sampel atau replikasi
dalam eksperimen konfirmasi diambil sebanyak 10 sampel. Keputusan kondisi
optimal dapat diterima atau tidak yaitu dengan membandingkan rata-rata nilai
estimasi dan rata-rata hasil eksperimen konfirmasi pada setiap confidence
interval. Perhitungan mengenai confidence interval dijelaskan pada tahap
berikutnya.
2. Perhitungan confidence interval.
Confidence Interval untuk hasil estimasi nilai karakteristik kualitas dan hasil
eksperimen konfirmasi dihitung dengan persamaan 2.16 dan 2.18. Jika selang
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III - 16
interval antara kedua hasil tersebut bersinggungan maka setting level optimal
dapat diterima untuk kemudian diimplementasikan.
3. Perhitungan total quality loss function.
Setelah diperoleh confidence interval untuk masing – masing karakteristik
kualitas, langkah selanjutnya adalah perhitungan quality loss function untuk
dua karakteristik kualitas. Tujuan dari quality loss function adalah
mengevaluasi kerugian kualitas secara kuantitatif. Formula yang digunakan
untuk perhitungan quality loss function terdapat pada persamaan 2.27.
3.6 TAHAP ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL
Pada bagian ini dijelaskan mengenai perencanaan eksperimen, hasil dari
pelaksanaan eksperimen serta hasil dari penentuan setting level optimal sampai
pada saat setting level optimal dibuktikan dengan eksperimen konfirmasi. Dari
uraian yang diberikan diharapkan dapat menjelaskan sejauh mana keefektifan dari
pembahasan masalah tersebut dan manfaat diterapkannya eksperimen Taguchi.
3.7 TAHAP KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan berisi tentang hal-hal yang dapat disimpulkan dari pengolahan
data yang dilakukan seperti setting level optimal dan jumlah quality loss function.
Sedangkan saran menjelaskan mengenai hal-hal yang dipertimbangkan agar hasil
penelitian lebih baik.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 1
BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA
Pada bab ini membahas tentang pengumpulan data dan dilanjutkan
pengolahan data eksperimen. Data yang dikumpulkan meliputi nilai kuat impak
dari benda uji yang dieksperimenkan. Pengolahan data yang dilakukan bertujuan
untuk menapatkan rancangan setting level optimal dari faktor-faktor yang
berpengaruh terhadap kuat impak material komposit matriks polimer. Penjelasan
secara lebih lengkap mengenai pengumpulan dan pengolahan data akan dijelaskan
pada tahapan-tahapan berikut.
4.1 PENGUMPULAN DATA EKSPERIMEN
Data yang dikumpulkan dalam penelitian ini meliputi data hasil
eksperimen I (pada kondisi aktual) dan hasil eksperimen tahap II (optimasi).
Karakteristik kualitas yang diukur adalah nilai kuat impak pada komposit polimer.
Pengujian impak dilakukan di Laboratorium Fisika Pusat Universitas Sebelas
Maret. Berikut adalah gambar dari mekanisme pengujian impak yang dilakukan:
(a) (b)
Gambar 4.1 (a) Sebelum pembebanan, (b) Setelah pembebanan Sumber: Laboratrium Pusat Fisika, 2010
4.1.1 Pengumpulan Data Hasil Eksperimen Tahap I
Eksperimen tahap I dilakukan dengan level faktor sesuai dengan kondisi
aktual di CV. Tausan Surakarta yaitu perbandingan resin-katalis 1:45, lama
pengadukan campuran 30 detik, jumlah serat 2 (dua lapis mat strand) fibre glass,
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 2
dan cara penyusunan serat segala arah. Setelah diperoleh data kuat impak dari
material yang diuji, kemudian dihitung nilai rata-rata dan standar deviasinya.
1. Data Hasil Uji Kuat Impak pada Eksperimen Tahap I
Data hasil uji kuat desak pada eksperimen tahap I disajikan dalam tabel 4.1.
Tabel 4.1 Data hasil eksperimen tahap I
No Nilai kuat impak (joule)
1 2.0315 2 2.1468 3 1.8023 4 1.6892 5 1.2476 6 1.8023 7 2.1468 8 1.8593 9 1.6892 10 1.3024
Data hasil uji kuat impak tersebut untuk selanjutnya dihitung nilai rata-rata
dan standar deviasi, sebagai berikut:
a. Rata-rata hasil kuat impak.
= 1.7717(J)
b. Standar deviasi uji kuat impak.
( ) ( ) ( )9
1.77171.3024....1.77172.14681.77172.0315 222 -++-+-=s
= 0.3104 (J)
n
xnå==
10
1m
101.3024...1.24761.68921.80232.14682.0315 ++++++=m
( )( )1
2
-
-= å
n
x ms
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 3
c. Menghitung nilai SNR.
úúû
ù
êêë
é÷÷ø
öççè
æ-= å
=
n
i iLTB yn
Logsn1
2
1110
úû
ùêë
é÷øöç
èæ ++++++-=
22222 1.3024
1
1.6892
1
1.8593
1.....
1.8023
1
2.1468
1
2.0315
1
10
110 2Logsn
= 4.5418 dB
Nilai rata-rata, standar deviasi, dan SNR dari hasil uji kuat impak pada
eksperimen tahap I digunakan untuk membandingkan antara hasil eksperimen
kondisi aktual di perusahaan yang menggunakan bahan penguat serat kaca (fibre
glass) dengan yang menggunakan bahan penguat serat nanas (agave cantula
roxb).
4.1.2 Pengumpulan Data Hasil Eksperimen Tahap II
Eksperimen tahap II dilakukan sesuai dengan kombinasi level faktor
terkendali berdasarkan orthogonal array yang dibuat. Level-level pada
perbandingan jumlah resin-katalis yang digunakan adalah 1:100, 1:50, dan 1:25.
Level-level pada faktor lama pengadukan campuran resin-katalis adalah 10 detik,
20 detik, dan 30 detik. Level-level pada faktor jumlah serat yang digunakan
(fraksi berat) yaitu 10%, 20%, dan 30%. Sedangkan level-level pada faktor cara
penyusunan serat yaitu dicacah acak, memanjang searah dan memanjang segala
arah. Level-level tersebut dikombinasi berdasarkan orthogonal array yang sesuai
kemudian dilakukan eksperimen. Data hasil eksperimen diolah untuk
mendapatkan setting level optimal. Dengan menerapkan setting level optimal
dalam proses produksi diharapkan dapat menghasilkan produk komposit polimer
yang mempunyai kekuatan impak yang tinggi.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 4
1. Data Hasil Uji Kuat Impak pada Eksperimen Tahap II
Data hasil uji kuat desak pada eksperimen tahap II disajikan dalam tabel
4.2 .
Tabel 4.2 Rekap data hasil eksperimen tahap II untuk uji kuat impak
No A B C D R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R81 1 1 1 1 0.2795 0.2795 0.2320 0.2320 0.5226 0.3275 0.2795 0.42432 1 2 2 2 0.6223 0.4733 0.5226 0.2328 0.4243 0.5226 0.7753 0.67273 1 3 3 3 1.3568 1.5775 1.6330 1.1943 1.3568 1.3024 1.4111 1.03454 2 1 2 3 1.0870 1.0345 0.9294 0.8257 1.1403 0.8775 1.0870 1.24835 2 2 3 1 0.2320 0.3274 0.3757 0.4243 0.4733 0.3274 0.4243 0.27956 2 3 1 2 0.2795 0.7234 0.8259 0.5723 0.6223 0.7745 0.5226 0.67277 3 1 3 2 0.5723 1.0345 0.5226 0.9294 0.8257 0.9819 1.0345 0.87758 3 2 1 3 1.0870 1.0345 0.9819 1.1403 0.9294 0.6727 0.7235 0.77469 3 3 2 1 0.2795 0.4733 0.1848 0.4243 0.2320 0.2795 0.5226 0.3274
Keterangan:
· Baris 1 sampai dengan 9 = jumlah eksperimen dengan kombinasi level yang
diwakili level 1 , 2 dan 3 pada masing-masing faktor.
· Kolom 1 sampai dengan 4 = faktor-faktor terkendali (A, B,C dan D).
· R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 dan R8 = jumlah replikasi dalam eksperimen
4.2 PENGOLAHAN DATA HASIL EKSPERIMEN
Pengolahan data yang dilakukan meliputi perhitungan analisa variansi
terhadap nilai rata-rata (mean), perhitungan analisa nilai signal noise ratio (SNR),
sampai ditentukannya setting level optimal tiap faktor. Penjelasan lebih rinci
diuraikan pada subbab-subbab berikut:
4.2.1 Perhitungan Analisa Variansi Terhadap Nilai Mean
Analisys of mean digunakan untuk mencari faktor-faktor yang
mempengaruhi nilai rata-rata respon. Analisys of mean merupakan metode yang
digunakan untuk mencari setting level optimal yang dapat meminimalkan
penyimpangan nilai rata-rata. Langkah-langkah dalam perhitungan analisis
variansi mean, sebagai berikut:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 5
1. Menghitung rata-rata respon.
Perhitungan nilai rata-rata untuk eksperimen 1.
i
ii n
xy å=
Langkah perhitungan nilai rata-rata pada eksperimen 2 sampai 9 sama dengan
perhitungan di atas. Hasil perhitungan nilai rata-rata dengan bantuan software
Microsoft Excel dapat dilihat pada tabel 4.3.
Tabel 4.3 Data hasil perhitungan nilai rata-rata respon
No A B C D R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 Rata-rata1 1 1 1 1 0.2795 0.2795 0.2320 0.2320 0.5226 0.3275 0.2795 0.4243 0.32212 1 2 2 2 0.6223 0.4733 0.5226 0.2328 0.4243 0.5226 0.7753 0.6727 0.53073 1 3 3 3 1.3568 1.5775 1.6330 1.1943 1.3568 1.3024 1.4111 1.0345 1.35834 2 1 2 3 1.0870 1.0345 0.9294 0.8257 1.1403 0.8775 1.0870 1.2483 1.02875 2 2 3 1 0.2320 0.3274 0.3757 0.4243 0.4733 0.3274 0.4243 0.2795 0.35806 2 3 1 2 0.2795 0.7234 0.8259 0.5723 0.6223 0.7745 0.5226 0.6727 0.62427 3 1 3 2 0.5723 1.0345 0.5226 0.9294 0.8257 0.9819 1.0345 0.8775 0.84738 3 2 1 3 1.0870 1.0345 0.9819 1.1403 0.9294 0.6727 0.7235 0.7746 0.91809 3 3 2 1 0.2795 0.4733 0.1848 0.4243 0.2320 0.2795 0.5226 0.3274 0.3404
2. Menghitung rata-rata total.
Nilai rata-rata total adalah rata-rata dari semua data percobaan.
n
yY å=
3. Membuat tabel respon untuk nilai rata-ratanya.
Cara perhitungan yang sama untuk masing-masing faktor dan levelnya, maka
diperoleh nilai respon dari efek faktor seperti pada tabel 4.4.
0.32218
0.42430.27950.32750.52260.23200.23200.27950.27951
=
+++++++=y
0.703172
0.32740.52260.2795...0.23200.27950.2795=
++++++=Y
0.737053
1.35830.53070.32211 =
++=A
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 6
Tabel 4.4 Tabel respon dari efek faktor
A B C D Level 1 0.73705 0.73271 0.62142 0.34018 Level 2 0.67029 0.60225 0.63330 0.66740 level 3 0.70191 0.77429 0.85454 1.10167 Selisih 0.06676 0.17205 0.23312 0.76149
Ranking 4 3 2 1 4. Menghitung total sum of squares dengan menggunakan rumus.
å= 2iyST
ST = 0.27952+ 0.27952 +.......+0.32742
= 45.377391
5. Menghitung sum of square due to mean dengan menggunakan rumus.
2ynSm =
Sm = 72 x 0.70312
= 35.59161
6. Menghitung the sum of squares due to the factors.
= (24 x 0.73712 + 24 x 0.67032 +24 x 0.70192) - 35.59161
= 35.64515 - 35.59161
= 0.0535
SB = (24 x 0.732712 + 24 x 0.602252 +24 x 0.774292) - 35.59161
= 35.97842 - 35.59161
= 0.3868
SC = (24 x 0.621422 + 24 x 0.633302 +24 x 0.854542) - 35.59161
= 36.4191- 35.59161
= 0.8275
SmAnAnAnS AAiAiA -÷øöç
èæ ´+´+´= 2
3
2
2
2
1 321
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 7
SD = (24 x 0.340182 + 24 x 0.667402 +24 x 1.101672) - 35.59161
= 42.59593 - 35.59161
= 7.0043
7. Menghitung the sum of squares due to the error.
Se = ST – SA –SB – SC – SD – Sm
Se = 45.377391- 0.0535 - 0.3868 - 0.8275 - 7.0043 - 35.59161
= 1.513647
8. Menghitung the mean sum of squares.
fod
SqAMqA
..=
= 2
0.0535
= 0.02677
fod
SqBMqB
..=
= 2
0.3868
= 0.19340
fod
SqCMqC
..=
= 2
0.8275
= 0.41373
fod
SqDMqD
..=
= 2
7.0043
= 3.50216
fod
SqeMqe
..=
= 63
1.513647
= 0.02403
9. Menghitung F-ratio.
FA = Mqe
MqA
= 0.024030.02677
= 1.1142
FB = Mqe
MqB
= 0.024030.19340
= 8.04975
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 8
FC = Mqe
MqC
= 0.024030.41373
= 17.2203
FD = Mqe
MqC
= 0.024033.50216
= 145.765
10. Menghitung pure sum of squares.
SA1 = SqA – ( vA x Mqe)
= 0.0535 – (2 x 0.02403)
= 0.00549
SB1 = SqB – ( vB x Mqe)
= 0.38681– (2 x 0.02403)
= 0.33875
SC1 = SqC – ( vC x Mqe)
= 0.8275– (2 x 0.02403)
= 0.77942
SD1 = SqD – ( vD x Mqe)
= 7.0043– (2 x 0.02403)
= 6.9562
11. Menghitung percent contribution.
%100'x
StSA
A =r
= 9.78580.00549
x 100 %
= 0.05608 %
%100'x
StSB
B =r
= 9.78580.33876
x 100%
= 3.46172 %
%100'x
StSC
C =r
= 9.78580.77942
x 100%
= 7.96482 %
%100'x
StSD
D =r
=9.78586.95627
x 100%
= 71.0854 %
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 9
12. Membuat rekapitulasi tabel analisa variansi hasil perhitungan.
Tabel 4.5 Analisis variansi mean sebelum pooling
Source Sq V Mq F-ratio Sq' rho % F-tabel A 0.05354 2 0.02677 1.1142 0.00549 0.05608 3.996 B 0.38681 2 0.1934 8.04975 0.33876 3.46172 3.996 C 0.82747 2 0.41374 17.2203 0.77942 7.96482 3.996 D 7.00432 2 3.50216 145.765 6.95627 71.0854 3.996 e 1.51365 63 0.02403 1 1.70586 17.432 St 9.78579 71 0.13783 9.78579 100 Sm 35.5916 1 ST 45.3774 72
Pada tabel 4.5, diketahui bahwa faktor B, C, dan D berpengaruh
signifikan terhadap hasil kuat impak material komposit polimer. Hal ini dapat
dilihat dari perbandingan antara F ratio dengan F tabel. Jika F ratio > F tabel,
maka faktor tersebut berpengaruh secara signifikan terhadap variable respon.
Untuk menghindari over estimation maka disarankan menggunakan separuh dari
derajat kebebasan orthogonal array. Oleh karena eksperimen ini menggunakan
orthogonal array L9(34), maka hanya diambil dua faktor saja yang berpengaruh.
Faktor dengan nilai F-ratio terkecil di-pool ke dalam error.
13. Pooling terhadap faktor tidak signifikan.
Selanjutnya dilakukan pooling terhadap faktor yang mempunyai nilai F-
ratio atau mean square terkecil. Faktor-faktor yang akan di-pooling ke dalam
error adalah faktor A dan B.
Tabel 4.6 Analisis variansi mean setelah pooling
Source pool Sq v Mq F-ratio Sq' rho % A Y 0.05354 2 0.02677 - - - B Y 0.38681 2 0.1934 - - - C 0.82747 2 0.41374 14.1865 0.76914 7.85981 D 7.00432 2 3.50216 120.085 6.94599 70.9804 e Y 1.51365 63 0.02403 - - -
pooled e 1.954 67 0.02916 1 2.07065 21.1598 St 9.78579 71 0.13783 9.78579 100 Sm 35.5916 1 ST 45.3774 72
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 10
4.2.2 Perhitungan Analisa Variansi Terhadap Nilai SNR
Analisis of signal to noise ratio digunakan untuk mengetahui tingkat
sensitivitas dari karakteristik kualitas yang diukur terhadap faktor gangguan. SNR
yang dipilih adalah larger the better karena jenis karakteristik kualitas untuk
kekuatan impak semakin besar semakin baik. Langkah-langkah dalam perhitungan
analisis variansi untuk SNR larger the better, sebagai berikut:
1. Menghitung nilai SNR.
úúû
ù
êêë
é÷÷ø
öççè
æ-= å
=
n
i iLTB yn
Logsn1
2
1110
dengan;
n : jumlah pengulangan eksperimen
yi : data pengamatan ke-i ( i = 1,2,3,….n)
Perhitungan SNR untuk hasil eksperimen 1.
úû
ùêë
é÷øö
çèæ ++++++-= 222221 0.4243
1
0.2795
1
0.3275
1.....
0.2320
1
0.2795
1
0.2795
1
8
110 2Logsn
= 8.58494 dB
Perhitungan SNR untuk eksperimen 2 sampai 9 menggunakan langkah yang
sama dengan perhitungan di atas. Hasil perhitungan SNR dengan
menggunakan bantuan software Microsoft Excel dapat dilihat pada tabel 4.7.
Tabel 4.7 Perhitungan SNR
No A B C D R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 SNR1 1 1 1 1 0.2795 0.2795 0.2320 0.2320 0.5226 0.3275 0.2795 0.4243 8.584942 1 2 2 2 0.6223 0.4733 0.5226 0.2328 0.4243 0.5226 0.7753 0.6727 12.91443 1 3 3 3 1.3568 1.5775 1.6330 1.1943 1.3568 1.3024 1.4111 1.0345 20.79794 2 1 2 3 1.0870 1.0345 0.9294 0.8257 1.1403 0.8775 1.0870 1.2483 18.37985 2 2 3 1 0.2320 0.3274 0.3757 0.4243 0.4733 0.3274 0.4243 0.2795 9.331466 2 3 1 2 0.2795 0.7234 0.8259 0.5723 0.6223 0.7745 0.5226 0.6727 14.24727 3 1 3 2 0.5723 1.0345 0.5226 0.9294 0.8257 0.9819 1.0345 0.8775 16.82758 3 2 1 3 1.0870 1.0345 0.9819 1.1403 0.9294 0.6727 0.7235 0.7746 17.45459 3 3 2 1 0.2795 0.4733 0.1848 0.4243 0.2320 0.2795 0.5226 0.3274 9.15319
2. Menghitung nilai rata-rata signal to noise ratio setiap level faktor.
Contoh perhitungan untuk faktor A level 1:
14.09909
320.7979312.914408.58494
1 =++
=snA
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 11
Hasil perhitungan nilai rata-rata SNR setiap level faktor selengkapnya dapat
dilihat dalam tabel 4.8.
Tabel 4.8 Tabel respon untuk nilai rata-rata SNR
A B C D Level 1 14.09909 14.59738 13.42888 9.02320 Level 2 13.98615 13.23344 13.48245 14.66303 level 3 14.47837 14.73278 15.65228 18.87738 Selisih 0.49223 1.49934 2.22340 9.85419
Ranking 4 3 2 1
3. Menghitung nilai total sum of square.
perhitungan total sum of squares dengan menggunakan rumus,
å= 2isnST
ST = 8.584942+ 12.914402 +.......+ 9.153192
= 1972.51441
4.. Menghitung sum of square due to mean dengan menggunakan rumus,
2.snnSm =
Sm = 9 x
2
9
9.15319.....20.7979312.914408.58494÷øö
çèæ ++++
= 9 x 201.29564
= 1811.660783
5. Menghitung the sum of squares due to the factors.
Contoh perhitungan untuk faktor A:
= (3 x 14.099092 +3 x 13.986152 +3 14.478372) - 1811.660783
= 1812.059685 - 1811.660783
= 0.39890
SmsnAnsnAnsnAnS AAiAisnA -÷øöç
èæ ´+´+´= 2
3
2
2
2
1 321
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 12
6. Menghitung the sum of squares due to the error.
Se = ST – SsnA –SsnB – SsnC – SsnD – Sm
Se = 1972.51441- 0.39890 -4.12669 - 9.65455 - 146.67349 - 1811.660783
= 0
7. Menghitung the mean sum of squares.
Contoh perhitungan untuk faktor A:
fod
snASqMqsnA
..
.=
= 2
0.39890
= 0.1994513
8. Menghitung pure sum of squares.
Contoh perhitungan untuk faktor A:
S.snA1 = Sq.snA – ( vA x Mqe)
= 0.39890– (2 x 0)
= 0.39890
9. Menghitung F-ratio.
Contoh perhitungan untuk faktor C:
FC = Mqe
MqC
= 1.13139714.8272748
= 4.26665
10. Menghitung pure sum of squares.
Contoh perhitungan untuk faktor C:
S.snC1 = Sq.snC – ( vC x Mqe)
= 9.65455– (2 x 1.13139)
= 7.39176
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 13
11. Menghitung percent contribution.
Contoh perhitungan untuk faktor C:
%100'x
StSC
C =r
= 9.78580.77942
x 100%
= 7.96482 %
12. Membuat rekapitulasi tabel analisa variansi hasil perhitungan.
Tabel 4.9 Analisis variansi SNR sebelum pooling
Source Sq v Mq F-ratio Sq' rho % A 0.39890 2 0.19945 - 0.3989 0.24799099 B 4.12669 2 2.06334 - 4.12669 2.565491182 C 9.65455 2 4.82727 - 9.65455 6.002071266 D 146.67349 2 73.3367 - 146.673 91.18444656 e 0.00000 0 - - - St 160.85363 8 20.1067 - 160.854 100 Sm 1811.66078 1 ST 1972.51441 9
Disarankan untuk menggunakan separuh dari jumlah derajat kebebasan
orthogonal array eksperimen agar tidak terjadi estimasi yang berlebihan.
Orthogonal array yang digunakan dalam eksperimen kali ini adalah L9(34), maka
hanya diambil dua faktor saja yang berpengaruh. Faktor dengan nilai F-ratio atau
mean square terkecil di-pool ke dalam error.
13. Pooling terhadap faktor tidak signifikan.
Selanjutnya dilakukan pooling terhadap faktor yang mempunyai nilai F-
ratio atau mean square terkecil. Faktor-faktor yang akan di-pooling ke dalam
error adalah faktor A dan B.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 14
Tabel 4.10 Analisis variansi SNR setelah pooling
Source Sq v Mq F-ratio Sq' rho % A 0.39890 2 0.19945 - - - B 4.12669 2 2.06334 - - - C 9.65455 2 4.82727 4.26665 7.39176 4.59533 D 146.67349 2 73.3367 64.8196 144.41070 89.77771
pooled e 4.52559 4 1.1314 1 9.05118 5.62696 St 160.85363 8 20.1067 - 160.85363 100 Sm 1811.66078 1 ST 1972.51441 9
4.2.3 Menentukan Setting Level Optimal
Dalam upaya mengoptimalkan karakteristik kualitas, sangat penting untuk
menggunakan dua tahap proses optimasi yaitu mengurangi variansi dan mengatur
target sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan. Berikut adalah tabel 4.11 yang
menyatakan perbandingan pengaruh faktor.
Tabel 4.11 Perbandingan pengaruh faktor
Faktor ŷ σ Pengaruh Level
digunakan A X X tidak berpengaruh 1 (A1) B X X tidak berpengaruh 3 (B3) C √2 √2 Rata-rata dan variansi 3 (C3) D √1 √1 Rata-rata dan variansi 3 (D3)
Keterangan:
Tanda √ menunjukkan bahwa faktor tersebut penting dan tanda X
menunjukkan faktor tidak penting. Angka di sebelah tanda √ menunjukkan
ranking berdasarkan tabel respon.
Berdasarkan dari tabel 4.11, dihasilkan kombinasi level faktor yang
optimal yaitu C3 dan D3. Penentuan setting level terbaik diprioritaskan pada
level-level faktor yang mempunyai pengaruh yang besar dalam mengurangi
variansi karakteristik kualitas. Sehingga pemilihan setting level terbaiknya pada
tabel 4.12.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 15
Tabel 4.12 Level optimal dalam eksperimen
Kode Faktor dalam eksperimen Level
optimal A Perbandingan jumlah katalis -resin 1 B Lama pengadukan campuran katalis - resin 3 C Fraksi berat serat (filler) 3 D Arah penyusunan serat 3
4.3 TAHAP VERIFIKASI
Pada tahap verifikasi dilakukan eksperimen lanjutan. Eksperimen lanjutan
ini disebut juga eksperimen konfirmasi. Eksperimen konfirmasi merupakan
eksperimen yang dijalankan pada kombinasi level faktor terbaik yang dipilih
berdasarkan hasil yang didapat pada eksperimen sebelumnya. Tujuan eksperimen
ini adalah untuk menguji nilai prediksi setting level faktor pada kondisi optimal.
Jika hasil eksperimen konfirmasi dapat menguji hasil prediksi, maka setting level
optimal dapat disimpulkan telah memenuhi persyaratan dalam eksperimen.
4.3.1 Eksperimen Konfirmasi
Eksperimen konfirmasi dilakukan dengan menggunakan 10 sampel dan
dilakukan berdasarkan level faktor pada kondisi optimal. Setting level yang
diterapkan dalam eksperimen konfirmasi ditampilkan dalam tabel 4.13.
Tabel 4.13 Setting level eksperimen konfirmasi
Kode Faktor dalam eksperimen Level
optimal Nilai
A Perbandingan jumlah katalis -resin 1 1:100 B Lama pengadukan campuran katalis - resin 3 30 detik C Fraksi berat serat (filler) 3 30% D Arah penyusunan serat 3 Memanjang dengan arah acak
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 16
Hasil dari eksperimen konfirmasi ditampilkan pada table 4.14.
Tabel 4.14 Hasil eksperimen konfirmasi
No Nilai Uji Impak (joule)
1 1.46659 2 1.57753 3 1.19433 4 1.68912 5 1.14075 6 1.08753 7 1.46650 8 1.30236 9 1.52133 10 1.24834
Hasil dari data uji kuat impak pada eksperimen konfirmasi untuk selanjutnya
dihitung nilai rata-rata dan standar deviasi, sebagai berikut:
1. Rata-rata hasil kuat impak.
= 1.36944 (J) 2. Standar deviasi uji kuat impak.
( ) ( ) ( )9
1.369441.24834....1.369441.577531.369441.46659 222 -++-+-=s
= 0.2025 (J)
n
xnå==
10
1m
10
1.24834...1.140751.689121.194331.577531.46659 ++++++=m
( )( )1
2
-
-= å
n
x ms
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 17
3. Perhitungan SNR untuk hasil eksperimen konfirmasi.
úúû
ù
êêë
é÷÷ø
öççè
æ-= å
=
n
i iLTB yn
Logsn1
2
1110
úû
ùêë
é÷øö
çèæ ++++-= 2221 1.24834
1
1.52133
1.....
1.57753
1
1.46659
1
10
110 2Logsn
= 22.8155 dB
4.3.2 Menentukan Nilai Prediksi Respon Dan Selang Kepercayaan
Setelah setting level factor optimal ditentukan maka perlu diketahui nilai
prediksi rata-rata dan SNR yang diharapkan pada kondisi optimum dan
membandingkannya dengan eksperimen konfirmasi. Jika prediksi respon dan
eksperimen konfirmasi berada selang kepercayaan, maka disimpulkan bahwa
rancangan telah memenuhi persyaratan dalam eksperimen Taguchi. Berikut ini
dijelaskan langkah-langkah perhitungan nilai prediksi respon dan selang
kepercayaan, yaitu:
1. Menghitung prediksi respon dan selang kepercayaan kondisi optimal untuk
rata-rata.
Nilai rata-rata seluruh data percobaan adalah Y = 0.7031, maka perhitungan
respon rata-rata prediksi, sebagai berikut:
( ) ( )yCyDypredicted -+-+= 33m
= YCD -+ 33
= 1.10167 + 0.85454 - 0.7031
= 1.2531
Selang kepercayaan dari rata-rata prediksi dapat dihitung dengan rumus,
úû
ùêë
é±=
neffxVexFCI vv
11.1,a
dengan neff = CD vvmeanv
eksperimentotaljumlah
++.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 18
= 221
72++
= 14.4
Selang kepercayaan prediksinya,
úûù
êëé±=
4.14
10.0291667,1.05.0 xxFCI
úûù
êëé±=
4.14
10.02916991.3 xxCI
= ± 0.08989
Selang kepercayaan untuk rata-rata proses optimal,
CIpredictedpredicted ±= mm
0.089891.25310.089891.2531 +££- predictedm
1.1452 ££ predictedm 1.34299
2. Prediksi respon dan selang kepercayaan kondisi optimal untuk SNR.
Rata-rata dari total SNR.
14.18787=SNR
( ) ( )snCsnDsnsnpredicted -+-+= 33
= snCD -+ 33
= 18.87738+ 15.65228- 14.18787
= 20.34179 dB
Selang kepercayaan dari SNR prediksi dapat dihitung dengan rumus,
úû
ùêë
é±=
neffxVexFCI vvSNR
11.1,a
dengan neff = CD vvmeanv
eksperimentotaljumlah
++.
= 221
9++
= 1.8
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 19
Selang kepercayaan prediksinya,
úûù
êëé±=
8.1
11.13144,1.05.0 xxFCI
úûù
êëé±=
8.1
11.131397171.7 xxCI
= ± 2.2013
Selang kepercayaan untuk rata-rata proses optimal.
CIsnsn predictedpredicted ±=
2.2013 20.341792.2013 20.34179 +££- predictedm
18.140 ££ predictedsn 22.543
3. Menghitung prediksi respon dan selang kepercayaan eksperimen konfirmasi
untuk rata-rata.
Nilai rata-rata data eksperimen konfirmasi adalah Y = 1.3694, maka
perhitungan respon rata-rata prediksi, sebagai berikut:
· Selang kepercayaan nilai rata-rata eksperimen konfirmasi dapat dihitung
dengan rumus,
úû
ùêë
é+±=
rneffxVexFCI vv
111.1,a
dengan neff = CD vvmeanv
eksperimentotaljumlah
++.
= 221
72++
= 14.4
· Selang kepercayaan prediksinya,
úûù
êëé +±=
10
1
4.14
10.0291667,1.05.0 xxFCI
úûù
êëé +±=
10
1
4.14
10.02916991.3 xxCI
= ± 0.14042
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 20
· Selang kepercayaan untuk rata-rata pada eksperimen konfirmasi,
CICI onconfirmationconfirmatiionconfirmast +££- mmm
0.140421.36940.140421.3694 +££- onconfirmatim
1.2289 ££ onconfirmatim 1.5098
4. Prediksi respon dan selang kepercayaan eksperimen konfirmasi untuk SNR.
Nilai SNR konfirmasi = 22.8155
· Selang kepercayaan SNR konfirmasi dapat dihitung dengan rumus,
úû
ùêë
é+±=
rneffxVexFCI vvSNR
111.1,a
dengan neff = CDmean vvv
eksperimentotaljumlah
++.
= 221
9++
= 1.8
· Selang kepercayaan eksperimen konfirmasi,
úûù
êëé +±=
10
1
8.1
11.13144,1.05.0 xxFCI
úûù
êëé +±=
10
1
8.1
11.131397171.7 xxCI
= ± 2.3913
· Selang kepercayaan untuk SNR konfirmasi,
CICI onconfirmationconfirmatiionconfirmast +££- mmm
2.3913 22.81552.3913 22.8155 +££- predictedm
20.4242 ££ onconfirmatisn 25.2068
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 21
Nilai-nilai selang kepercayaan pada kondisi optimal kemudian
dibandingkan dengan selang kepercayaan pada eksperimen konfirmasi.
Perbandingan tersebut digambarkan dalam grafik untuk memudahkan pembacaan.
1.1452 1.34299
1.2289 1.5098
Gambar 4.2 Perbandingan selang untuk rata-rata
18.140 22.543
20.4242 25.2068
Gambar 4.3 Perbandingan selang untuk SNR
Keterangan: optimal
konfirmasi
Pada gambar 4.2 dan 4.3 diatas maka keputusan kondisi optimal dapat diterima
berdasarkan pertimbangan selang kepercayaan.
4.3.3 Menentukan Total Quality Loss Function
Hasil perhitungan rata-rata dan standar deviasi untuk kondisi aktual
dengan kondisi optimasi disajikan dalam tabel berikut :
Tabel 4.15 Perbandingan rata-rata dan standar deviasi
Kondisi aktual Kondisi optimal
Rata-rata 1.77175 1.36944
Standar deviasi 0.31038 0.20249
Data rata-rata dan standar deviasi yang diperoleh digunakan untuk menghitung
quality loss function dengan rumus.
( ) úû
ùêë
é+=
2
2
2
31
ms
mk
YL
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 22
Perhitungan total quality loss function dilakukan pada kondisi sebelum
optimasi (aktual) dan sesudah optimasi. Hasil dari perhitungan kemudian
dibandingkan untuk mengetahui perbedaan jumlah kerugian akibat adanya variasi
karakteristik kualitas. Perhitungan untuk tiap kondisi, yaitu:
1. Perhitungan Total Quality Loss Function kondisi aktual.
Bahan-bahan yang digunakan beserta harganya dalam pembuatan bahan
komposit pilimer sesuai ukuran cetakan spesimen pada kondisi aktual
ditampilkan pada tabel 4.16.
Tabel 4.16 Perhitungan biaya bahan kondisi aktual
No Nama Bahan Dipakai Harga per kg
(Rp) Total Harga
(Rp) 1. Resin polyester 60 gram 2.000 1560 2. Serat kaca 15 gram 27500 412.5 3. Katalis 1.2 gram 60000 72
Total: 2044.5
Ukuran luas cetakan spesimen = 12 cm x 15 cm
= 180 cm2
Ukuran luas spesimen uji = 8 cm x 1 cm
= 8 cm2
Menggunakan pendekatan perbandingan luas tersebut di atas maka dapat
ditentukan besarnya biaya untuk membuat satu spesimen, yaitu:
Biaya spesimen = 5.2044180
8Rpx
= Rp 90.87
Karena karakteristik kualitas larger the better secara ideal memiliki target
yang tidak terhingga, maka untuk penentuan nilai k, sebagai berikut:
200 D= xAk
dengan;
( )
deviasi
RpmeanAo
=D=
0
k = Rp 90.87 x 0.310382
= 8.75423
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 23
maka, QLF untuk kondisi aktual = úû
ùêë
é+ 2
2
2
31
ms
mk
= úû
ùêë
é+ 2
2
2 77175.1
31038.031
1.77175
8.75423 x
= Rp 3.045
2. Perhitungan Total Quality Loss Function kondisi optimal.
Bahan-bahan yang digunakan beserta harganya dalam pembuatan bahan
komposit pilimer sesuai ukuran cetakan spesimen pada kondisi optimal
ditampilkan pada tabel berikut:
Tabel 4.17 Perhitungan biaya bahan kondisi optimal
No Nama Bahan Dipakai Harga per kg
(Rp) Total Harga
(Rp) 1. Resin polyester 48 gram 26000 1248 2. Serat agave 24 gram 10000 240 3. Katalis 0.5 gram 60000 30
Total: 1518
Biaya spesimen = 1518180
8Rpx
= Rp 67.47
200 D= xAk
k = Rp 67.47 x 0.20249
= 2.7664
maka, QLF untuk kondisi optimal = úû
ùêë
é+ 2
2
2
31
ms
mk
= úû
ùêë
é+ 2
2
2 36944.1
20249.031
1.36944
2.76645 x
= Rp 1.572
Berdasarkan perhitungan total quality loss function, hasil perhitungan
pada kondisi optimal lebih kecil dibandingkan pada kondisi aktualnya. Hal ini
berarti kerugian yang ditanggung perusahaan dapat berkurang apabila kondisi
optimal diterapkan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V - 1
BAB V ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL
Bab ini berisi mengenai analisis hasil dari penelitian yang diharapkan
dapat memenuhi tujuan penelitian yang berpedoman pada konsep dari metode
Taguchi. Hasil eksperimen yang didapat dari pengolahan data kemudian dianalisis
dan diintepretasikan hasilnya. Analisis yang dilakuj\kan meliputi analisis terhadap
hasil eksperimen dan perhitungan quality loss function.
5.1 ANALISIS
Analisis dilakukan pada kondisi awal sebelum diterapkannya metode
Taguchi, pada saat eksperimen tahap II, kondisi setelah optimalisasi dan pada
perhitungan quality loss function.
5.1.1 Analisis Hasil Eksperimen
Eksperimen dilakukan dalam 3 tahapan meliputi eksperimen tahap 1,
ekspeimen tahap II, dan eksperimen konfirmasi. Eksperimen tahap I dilakukan
untuk mengetahui kualitas dari produk komposit polimer yang dihasilkan pada
kondisi aktual di perusahaan. Kondisi aktual di perusahaan menggunakan serat
kaca (fibre glass) sebagai bahan penguat pada produk komposit polimer yang
dibuat. Level faktor yang digunakan pada kondisi aktual yaitu jumlah
perbandingan resin-katalis 1: 45, lama pengadukan campuran resin – katalis 30
detik, jumlah serat yang digunakan 2 lapis serat kaca (fibre glass), dan arah
penyusunan serat secara acak.
Hasil dari pengujian impak yang dilakukan terhadap material komposit
polimer pada kondisi aktual diperoleh nilai rata-rata kuat impak sebesar
1.7717 joule dengan variansi sebesar 0.0963. Variansi ini terjadi karena tidak
adanya duplikasi sempurna dalam suatu eksperimen. Pembuatan spesimen yang
dilakukan secara manual dapat menyebabkan kondisi saat proses pembuatannya
sulit terkontrol dengan baik. Hal ini juga berpotensi menimbulkan variational
noise yaitu adanya faktor-faktor yang menyebabkan perbedaan spesifikasi dari
produk yang dihasilkan antara satu produk dengan produk yang lainnya meskipun
produk dibuat dengan spesifikasi yang sama. Nilai signal to noise ratio pada
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V - 2
eksperimen tahap I sebesar 4.54179 dB. Nilai signal to noise ratio diharapkan
mempunyai nilai sebesar mungkin. Nilai yang rendah berarti noise-nya tinggi
karena signal to noise ratio sendiri merupakan perbandingan antara signal dengan
noise sehingga untuk memperkecil noise yang terjadi maka harus dihasilkan nilai
signal to noise ratio yang lebih besar.
Eksperimen tahap II dilakukan bertujuan untuk mengidentifikasikan
keberadaan serta besar pengaruh faktor-faktor yang diselidiki terhadap suatu hasil
kerja tertentu dan untuk mendapatkan kombinasi level faktor yang memberikan
hasil kualitas terbaik sesuai dengan kriteria yang diinginkan.
Eksperimen tahap II dijalankan berdasarkan orthogonal array yang telah
disusun. Hasil yang diperoleh kemudian dilakukan tahapan pengolahan data untuk
memperoleh setting level faktor yang menghasilkan karakteristik kualitas optimal.
Hasil dari eksperimen tahap II yang telah dijalankan kemudian dibuat tabel
respon untuk mengetahui besarnya pengaruh dari tiap-tiap faktor terhadap nilai
rata-rata respon yang diukur, yaitu kuat impak. Rangking pada tabel respon
menunjukkan mana faktor yang paling berpengaruh dan faktor yang kurang
berpengaruh terhadap karakteristik kualitas yang diukur.
Faktor yang paling berpengaruh ditunjukkan dengan rangking 1, yaitu
faktor arah penyusunan serat (kode D) yang memberikan nilai rata-rata respon
terbesar pada level 3 (penyusunan serat secara memanjang segala arah).
Penyusunan arah serat segala arah ini memungkinkan material yang terbentuk
dapat lebih menanggung beban dari segala arah pula. Faktor jumlah (fraksi
berat) serat (kode C) menduduki rangking 2, dan memberikan nilai rata-rata
respon terbesar pada level 3 (30%). Semakin banyak jumlah serat yang digunakan
akan semakin memberikan kontribusi pada material yang terbentuk dalam
menanggung beban sehingga material akan mampu menanggung beban yang lebih
besar dengan syarat resin yang digunakan mampu membasahi seluruh serat
(Shackelford, 2000). Penggunaan jumlah (fraksi berat) serat sebesar 30%, resin
mampu membasahi seluruh serat. Rangking ke-3 diduduki oleh faktor lama
pengadukan campuran resin-katalis (kode B) yang memberikan nilai rata-rata
respon terbesar pada level 3 (30 detik). Pengadukan perlu dilakukan agar katalis
dan resin dapat tercampur dengan sempurna. Namun, pengadukan yang terlalu
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V - 3
lama akan berpotensi menimbulkan gelembung udara pada campuran yang akan
menyebabkan material yang terbentuk menjadi rapuh (Rahardjo, 2001). Dengan
tetap memperhatikan kecepatan aduknya dapat meminimalisir terbentuknya
gelembung udara selama pengadukan. dan rangking ke-4 adalah faktor jumlah
perbandingan resin-katalis (kode A) yang memberikan nilai rata-rata respon
terbesar pada level 1 dengan nilai perbandingan 1:100. Jumlah perbandingan
katalis yang dicampurkan juga menentukan cepat lambatnya waktu pengeringan
(curing). Semakin banyak katalis yang dicampurkan akan semakin cepat
campuran mengering dan semakin tinggi suhu yang ditimbulkan. Material yang
dhasilkan juga akan semakin getas (Gibson, 1994).
Uji Anova dilakukan untuk mengetahui apakah faktor-faktor yang
dilibatkan dalam eksperimen berpengaruh secara signifikan atau tidak terhadap
nilai kuat impak. Dari tabel anova dapat diketahui bahwa faktor B,C, dan D
berpengaruh secara signifikan terhadap nilai kuat impak dilihat dari nilai F-ratio
dari faktor-faktor tersebut lebih besar daripada nilai F-tabel. Sedangkan faktor A
tidak berpengaruh secara signifikan karena nilai F-ratio nya lebih kecil daripada
nilai F- tabel.
Perhitungan persen kontribusi menunjukkan kontribusi dari error sebesar
21.159%, maksudnya bahwa semua faktor signifikan yang mempengaruhi nilai
rata-rata sudah dimasukkan dalam eksperimen. Dalam eksperimen Taguchi
diharapkan nilai dari kontribusi error ≤ 50%, nilai tersebut berarti faktor-faktor
penting dalam eksperimen dilibatakan. Persen kontribusi error ≤ 50%, maka hasil
eksperimen Taguchi memenuhi kriteria untuk dijadikan model guna memprediksi
nilai rata-rata optimum.
Perhitungan signal to noise ratio dapat digunakan untuk pemilihan setting
level optimal dari faktor level yang digunakan dalam eksperimen. Pemilihan level
dari masing-masing faktor didasarkan pada nilai signal to noise ratio yang lebih
tinggi sehingga noise yang dihasilkan juga lebih kecil karena nilai signal to noise
ratio yang lebih rendah dapat meminimumkan variansi yang terjadi akibat adanya
faktor yang tidak dapat dikendalikan. Pada tabel 4.8 menunjukkan nilai rata-rata
respon signal to noise ratio dari masing-masing level faktor. Pada faktor A,B,C,
dan D semuanya memiliki nilai rata-rata respon signal to noise ratio terbesar pada
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V - 4
level 3, hal ini beratrti bahwa pada level tersebut noise yang dihasilkan dapat
diminimalisir. Namun, dari analisis perhitungan terhadap nilai mean yang
sebelumnya telah dilakukan mengindikasikan bahwa faktor dengan kode A yaitu
jumlah perbandingan katalis-resin tidak berpengaruh secara signifikan terhadap
nilai kuat impak material komposit polimer.
Perhitungan persen kontribusi menunjukkan persen kontribusi error
sebesar 5.627 % yang berarti bahwa tidak terdapat faktor signifikan yang
mempengaruhi nilai variansi yang belum dimasukkan dalam eksperimen atau
dengan kata lain pooling yang dilakukan sudah cukup optimal. Eksperimen
Taguchi persen kontribusi diharapkan ≤ 50% nilai tersebut berarti faktor-faktor
penting dalam eksperimen dilibatkan. Perhitungan analisis variansi untuk SNR
menunjukkan bahwa hanya faktor C dan faktor D yang memberikan pengaruh
signifikan terhadap nilai variansi. Faktor C dan D inilah yang digunakan untuk
menghitung nilai prediksi dari rata-rata dan SNR optimal.
Pemilihan setting level optimal dari faktor diprioritaskan pada faktor-
faktor yang mempunyai pengaruh signifikan terhadap karakteristik kualitas yang
diukur, sehingga pemilihan setting level optimalnya yaitu A1, B3, C3, dan D3.
Artinya pada faktor jumlah perbandingan resin-katalis (kode A) terpilih level 1.
Pemilihan pada level ini didasarkan pada analisis terhadap mean dan SNR.
Meskipun pada perhitungan SNR untuk faktor A memberikan hasil terbaiknya
pada level 3, pada analisis nilai mean yang dilakukan sebelumnya telah
menyatakan bahwa faktor A tidak berpengaruh secara signifikan terhadap
karakteristik yang diukur sehingga dipilih level yang rendah untuk alasan biaya.
Pemilihan level 1 pada faktor A ini juga dikuatkan oleh nilai rata-rata respon kuat
impak yang memberikan hasil terbesarnya pada level 1. Faktor lama pengadukan
campuran resin-katalis (kode B) terpilih level 3, faktor jumlah berat serat (kode
C), dan faktor arah penyusunan serat (kode D) terpilih pada level 3. Pemilihan
level dari faktor B, C,dan D juga didasarkan pada perhitungan analisis nilai mean
dan SNR. Perhitungan anlisa nilai mean menunjukkan bahwa ketiga faktor B, C,
dan D berpengaruh secara signifikan terhadap nilai kuat impak dan memberikan
nilai respon rata-rata dan SNR terbesarnya pada level 3 untuk ketiga faktornya.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V - 5
Setelah diketahui setting level optimal maka dapat dilanjutkan dengan
perhitungan selang kepercayaan untuk rata-rata dan SNR. Dengan menggunakan
tingkat kepercayaan 95% diperoleh nilai selang kepercayaan
1.1452 ££ predictedm 1.34299 untuk rata-rata dan 18.140 ££ predictedsn 22.543
untuk SNR. Selang kepercayaan tersebut merupakan selang kepercayaan prediksi
dimana setelah diketahui setting level terbaiknya diharapkan pada eksperimen
berikutnya (konfirmasi) nilai dari selang kepercayaannya berada pada batas yang
telah diprediksi.
Pada tahap verifikasi dilakukan eksperimen konfirmasi. Eksperimen ini
merupakan eksperimen yang dijalankan pada kombinasi level-level faktor terbaik
yang dipilih berdasarkan hasil yang didapat dari eksperimen tahap II. Dengan
menggunakan setting level optimal dapat diketahui bahwa dari hasil eksperimen
menunjukkan nilai kuat impak rata-rata sebesar 1.3694 Joule. Nilai ini lebih
rendah daripada nilai kuat impak rata-rata pada kondisi aktual yaitu sebesar
1.7717 joule. Produk berbahan komposit polimer yang dihasilkan CV. Tausan
bermacam-macam dalam penggunaannya.Material dengan kekuatan yang lebih
rendah masih dapat digunakan untuk membuat produk yang pada kondisi
operasionalnya tidak memerlukan kekuatan tinggi. Sebagai contoh dalam
pembuatan alat peraga, wahana rekreasi seperti patung atau replika binatang yang
merupakan order terbesar di CV. Tausan. Nilai signal to noise ratio yang
dihasilkan sebesar 22.8155 dB yang artinya bahwa jika dibandingkan dengan nilai
signal to noise ratio kondisi awal yaitu sebesar 4.54179 dB, maka terjadi
kenaikan nilai desibelnya atau dengan kata lain noise yang terjadi dapat diperkecil
dan produk memberikan spesifikasi yang lebih konsisten.
Hasil eksperimen konfirmasi menunjukkan bahwa setting level dapat
diterima. Perbandingan selang kepercayaan antara eksperimen konfirmasi dengan
kondisi optimal (prediksi) yang menggunakan tingkat kepercayaan 95% berada
pada batas yang telah diprediksi pada kondisi optimal. Nilai selang kepercayaan
rata-rata dari eksperimen konfirmasi 1.2289 ££ onconfirmatim 1.5098 dan selang
untuk SNR 20.4242 ££ onconfirmatisn 25.2068.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V - 6
5.1.2 Analisis Total Quality Loss Function
Salah satu tujuan penelitian ini yaitu untuk menghitung quality loss
function, maka setelah dilakukan percobaan konfirmasi dengan setting level
optimal dapat dievaluasi kerugian kualitas secara kuantitatif yang disebabkan
adanya variansi produk. Perhitungan quality loss function merupakan salah satu
hal yang penting dalam penelitian ini, karena segala bentuk kerugian yang terjadi
dalam suatu perusahaan umumnya selalu berhubungan dengan nilai nominal dari
suatu produk itu sendiri. Quality loss function dapat diperkecil dari kondisi
sebenarnya yaitu sebesar Rp 3.045 menjadi Rp 1.572 pada kondisi optimal. Hal
ini terjadi karena biaya pembuatan dan variansi kualitas produk pada kondisi
aktual lebih besar dibanding setelah optimasi. Kerugian yang ditanggung
perusahaan dapat ditekan atau dikurangi sehingga penghematan yang dapat
dilakukan perusahaan adalah sebesar Rp 1.473.
Penghematan sebesar Rp 1.473 perusahaan dapat memperoleh keuntungan
yang lebih besar terlebih penghematan ini diukur dari ukuran luas benda uji 8 cm2.
Perusahaan dalam membuat produk berbahan komposit polimer ini adalah hingga
dalam skala puluhan meter persegi, sehingga penghematan yang dapat dilakukan
perusahaan tentu akan lebih besar lagi dan keuntungan yang dapat dicapai akan
semakin membaik.
5.2 INTERPRETASI HASIL
Pengujian impak terhadap komposit polimer berpenguat serat daun agave
cantula dengan melibatkan 4 faktor terkendali yaitu jumlah perbandingan katalis-
resin, lama pengadukan campuran katalis –resin, jumlah (fraksi berat) yang
digunakan, dan faktor cara penyusunan serat menghasilkan setting level optimal
yaitu faktor jumlah perbandingan katalis-resin pada level 1 dengan nilai
perbandingan 1:100, faktor lama pengadukan campuran katalis-resin pada level 3
dengan lama waktu aduk 30 detik, faktor jumlah (fraksi berat) serat yang
digunakan pada level 3 dengan fraksi berat 30%, dan faktor cara penyusunan serat
pada level 3 dengan cara memanjang arah acak.
Hasil pengujian impak pada material komposit polimer berpenguat serat
agave cantula menunjukkan nilai rata-rata terbesarnya masih lebih rendah jika
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V - 7
dibandingkan material dengan serat kaca (fibre glass) sebagai penguatnya. Hal ini
mengindikasikan bahwa kekuatan dari serat agave cantula masih relatif lebih
rendah dibandingkan dengan serat kaca. Akan tetapi, jika ditinjau dari aspek
ekonomis, ramah lingkungan, kesehatan, dan berat dari material yang dihasilkan,
penggunaan serat agave cantula sebagai bahan penguat komposit polimer tetap
layak untuk dipertimbangkan. Penggunaan serat agave cantula sebagai penguat
komposit polimer mampu menaikkan kekuatannya dalam menerima beban kejut
dari standar kekuatan resin polyester setelah mengeras yang ditetapkan sebesar
0.6778 joule meningkat menjadi 1.3694 joule.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
VI - 1
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini merupakan bagian akhir dari keseluruhan isi utama tugas akhir
yang membahas tentang kesimpulan yang diperoleh serta usulan atau saran untuk
pengembangan penelitian lebih lanjut. Penjelasan dari kesimpulan dan saran
tersebut diuraikan pada pada sub bab di bawah ini.
6.1 KESIMPULAN
Bagian kesimpulan ini merupakan jawaban atas tujuan penelitian yang
telah ditetapkan sebelumnya yaitu menentukan faktor yang paling berpengaruh,
setting level optimal dan quality loss function pada pembuatan komposit polimer
berpenguat serat daun agave cantula. Berdasarkan hasil pengumpulan dan
pengolahan data yang dilakukan maka dapat disimpulkan, sebagai berikut:
1. Faktor yang berpengaruh secara signifikan terhadap nilai kuat impak material
komposit polimer adalah faktor lama pengadukan campuran katalis-resin,
faktor jumlah (fraksi berat) serat agave cantula yang digunakan sebagai bahan
penguat, dan faktor cara penyusunan arah serat. Faktor jumlah perbandingan
campuran katalis-resin tidak memberikan pengaruh signifikan terhadap nilai
kuat impak material.
2. Kondisi optimal didapat pada jumlah perbandingan katalis-resin 1:100, lama
pengadukan campuran katalis-resin 30 detik, jumlah (fraksi berat) serat yang
digunakan sebagai penguat 30%, dan cara penyusunan serat memanjang
dengan arah acak. Kondisi optimal ini meberikan nilai rata-rata kuat impak
terbesar, yaitu 1.3694 joule.
3. Penurunan total quality loss function terjadi pada kondisi optimal dari nilai
semula (aktual) Rp 3.045 per ukuran spesimen menjadi Rp 1.572 per ukuran
spesimen.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
VI - 2
6.2 SARAN
Saran yang dapat diberikan berdasarkan hasil penelitian untuk langkah
pengembangan atau penelitian selanjutnya, sebagai berikut:
1. Disarankan untuk menambahkan faktor berpengaruh yang diteliti dan
mempertimbangkan adanya interaksi antar faktor.
2. Penelitian ini dapat dilanjutkan dengan menambahkan faktor kecepatan aduk
campuran katalis-resin. Kecepatan aduk yang tepat diperlukan agar campuran
dapat tercampur merata dan tidak terbentuk gelembung udara yang dapat
menyebabkan material yang terbentuk rapuh.
3. Perusahaan dapat mengaplikasikan penggunaan serat daun agave cantula
sebagai bahan penguat dalam produksi komposit polimernya, tetapi terbatas
untuk produk-produk yang dalam kondisi operasionalnya tidak memerlukan
pembebanan yang tinggi.
top related