OPTIMISASI KARAKTERISTIK MULTIRESPON PADA PROSES ...

commit to user

library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

OPTIMISASI KARAKTERISTIK MULTIRESPON PADA

PROSES ELECTROPLATING HIP JOINT IMPLANT

MENGGUNAKAN METODE TAGUCHI DAN PARTICLE

SWARM OPTIMIZATION (PSO)

Skripsi

Sebagai Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

SELA ANGELA PUTRI

I 0314088

PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK INDUSTRI

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2018

commit to user


Scanned by CamScanner

commit to user


v

ABSTRAK

Sela Angela Putri, NIM : I0314088. OPTIMASI KARAKTERISTIK

MULTIRESPON PROSES ELECTROPLATING PADA HIP JOINT IMPLANT

MENGGUNAKAN METODE TAGUCHI DAN PARTICLE SWARM

OPTIMIZATION (PSO). Skripsi. Surakarta : Program Studi Teknik Industri

Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, November 2018.

Hip joint merupakan salah satu sendi yang psering digunakan manusia dalam

beraktivitas. Hip joint dapat terganggu fungsinya apabila terkena kecelakaan atau

penyakit. Hal inilah yang membuat penderita perlu mendapat implan untuk

mengembalikan produktivitas pemiliknya. Implan harus bersifat biokompatibel,

bioaktif, dan memiliki kekuatan yang tinggi dan tangguh agar tidak mudah rusak.

Implan dalam penelitian ini dibuat dari material Stainless Steel 304. Salah satu tahapan

dalam pembuatan implan adalah proses electroplating. Metode electroplating yang

dilaksanakan adalah hard chrome. Beberapa kondisi yang dianggap mempengaruhi

proses electroplating serta dijadikan sebagai parameter proses adalah konsentrasi

chromic acid, tegangan listrik, dan lama waktu pelapisan. Penelitian ini menggunakan

metode Taguchi untuk mendesain pelaksanaan eksperimen, sedangkan untuk

mendapatkan prediksi level signifikansi yang berpengaruh, digunakan ANOVA

melalui Minitab 16. Terdapat dua respon yang diuji dalam penelitian ini, yaitu nilai

kekerasan material setelah proses electroplating dan ketebalan lapisan electroplating.

Dari perhitungan ANOVA diketahui bahwa parameter proses yang paling signifikan

untuk nilai ketebalan electroplating adalah konsentrasi chromic acid, waktu

electroplating, dan tegangan listrik. Sedangkan untuk respon kekerasan material,

parameter proses yang paling signifikan adalah parameter proses waktu electroplating,

tegangan listrik, dan konsentrasi chromic acid. Kedua respon tersebut dikombinasikan

(combined objectives/CO) untuk dilakukan proses optimisasi menggunakan metode

Particle Swarm Optimization (PSO). Dalam penelitian ini dijelaskan bahwa nilai CO

optimum sebesar 17.281 akan didapat dengan parameter proses konsentrasi chromic

acid sebesar 110.5 mol, tegangan listrik sebesar 6.65 volt, dan waktu electroplating

selama 5.17 menit. Dari kombinasi nilai optimum masing-masing parameter proses,

prediksi nilai kekerasan material yang akan didapat sebesar 28.29 HRC dan nilai

ketebalan lapisan electroplating sebesar 6.4 µm.

Kata kunci: hip joint implant, hard chrome, ketebalan electroplating, Rockwell

hardness, SS304, Optimasi, Taguchi, Particle Swarm Optimization (PSO)

vii + 76 halaman; 19 tabel; 24 gambar; 11 lampiran; Daftar pustaka : 71 (1988-2018)

commit to user


vi

ABSTRACT

Sela Angela Putri, NIM : I0314088. OPTIMASI KARAKTERISTIK

MULTIRESPON PADA PROSES ELECTROPLATING HIP JOINT IMPLANT

MENGGUNAKAN METODE TAGUCHI DAN PARTICLE SWARM

OPTIMIZATION (PSO). Skripsi. Surakarta : Program Studi Teknik Industri

Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, November 2018.

Hip joint is one of the most often used joints by humans in their activities. The

hip joint can be impaired if an accident or an illness affected. This makes the patients

need to get implants to restore their productivity. The implant must be biocompatible,

bioactive, and have high strength and resilience to prevent damage. The implants in

this study were made from Stainless Steel 304. One of the stages in making implants

is the electroplating process. The electroplating method implemented is hard chrome.

Some operating conditions that are considered to affect the electroplating process and

are used as independent variables are the concentration of chromic acid, electrical

voltage, and length of coating time. This study uses the Taguchi method to design the

implementation of the experiment, while the ANOVA is used to obtain predictions of

influential significance levels through Minitab 16. There are two responses tested in

this study, the value of material hardness after the electroplating process and the

electroplating thickness. Based on the ANOVA it is known that the most significant

parameter for the electroplating thickness is the concentration of chromic acid, the

electroplating time, and the voltage. Whereas for the response of material violence, the

most significant parameter is the electroplating time, voltage, and the consentration of

chromic acid. Both responses are combined (combined objectives / CO) and the

optimization process is then carried out using the Particle Swarm Optimization (PSO)

method. In this study the predictive optimum CO is 17,289, which will be obtained by

the parameter of chromic acid concentration of 110.5 moles, electricity voltage of 6.65

volts, and electroplating time of 5.17 minutes. From the combination of the each

parameter values, the prediction of the value of the hardness material to be obtained is

28.29 HRC and the thickness of the electroplating layer is 6.4 µm.

Keywords: hip joint implant, hard chrome, electroplating thickness, Rockwell

hardness, SS304, Optimization, Taguchi, Particle Swarm Optimization (PSO)

vii + 76 halaman; 19 tabel; 24 gambar; 11 lampiran; Daftar pustaka : 71 (1988-2018)

commit to user


vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah Subhanahu Wa Ta’ala atas

nikmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyusun dan menyelesaikan

Skripsi dengan judul “Optimisasi Karakteristik Multirespon Pada Proses

Electroplating Hip Joint Implant Menggunakan Metode Taguchi dan Particle

Swarm Optimization (PSO).” Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan

ucapan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah banyak membantu selama

pelaksanaan penelitian hingga penyusunan laporan Skripsi ini, yaitu:

1. Allah Subhanahu Wa Ta’ala yang selalu memberikan kekuatan, penyertaan,

dan pertolongan-Nya yang luar biasa dan tak berkesudahan sehingga penulis

dapat melaksanakan penelitian dan menyelesaikan laporan Skripsi ini.

2. Kedua orang tua tercinta, Ayah (Etigus) dan Bunda (Rujiah) yang selalu

menyayangi, memberikan dukungan baik dari segi moril, motivasi, kritikan,

dan masukan, serta mendoakan penulis dengan tulus dan ikhlas, sehingga

Skripsi ini dapat terselesaikan tepat pada waktu-Nya.

3. Kakakku tersayang, Sugianto Gusti Saputro yang telah memberikan arahan,

motivasi, dan dorongan kepada penulis.

4. Bapak Dr. Wahyudi Sutopo, S.T., M.Si, selaku Kepala Program Studi

Sarjana Teknik Industri UNS.

5. Bapak Dr. Eko Pujiyanto S.Si., M.T., selaku Pembimbing I dan Bapak Dr.

Joko Triyono, S.T., M.T., selaku Pembimbing II yang telah meluangkan

waktunya dan dengan sabar serta ikhlas dalam memberikan bimbingan,

kritikan, masukan, dan semangat selama masa bimbingan kepada penulis

dalam penyusunan Skripsi ini.

6. Bapak Dr. Ir. Lobes Herdiman M.T., selaku Penguji I atas kritik, saran, dan

masukan yang diberikan dalam penelitian ini.

7. Bapak Wakhid Ahmad Jauhari S.T., M.T., selaku Penguji II dan

Pembimbing Akademik atas motivasi dan nasihat yang diberikan selama

proses perkuliahan.

commit to user


viii

8. Seluruh Bapak/Ibu Dosen Program Studi Sarjana Teknik Industri atas ilmu,

wawasan, motivasi, dan cerita-cerita menarik yang selalu diberikan selama

proses perkuliahan.

9. Bagian Tata Usaha Teknik Industri (TU-TI) antara lain Pak Agus, Mbak

Rina, Mbak Yayuk, dan Mbak Tutik atas bantuan, keramahan, dan

kesabarannya dalam melengkapi berkas-berkas selama proses perkuliahan

hingga penyelesaian Skripsi penulis.

10. Bina Chrome atas ijin, waktu, dan tempat untuk melalukan proses penelitian

Skripsi ini.

11. Polman Ceper, Klaten, yang telah membantu dalam proses pengujian dalam

penelitian ini.

12. Departemen Teknik Mesin dan Industri, Universitas Gadjah Mada, terumata

kepada Pak Haji dan Mbak Wulan, terimakasih banyak atas bantuannya atas

proses pengujian dalam penelitian penulis.

13. Teman-teman Teknik Industri UNS angkatan 2014 (INCREDIBLE 2014).

Terima kasih telah menjadi teman seperjuangan yang memberikan

dukungan, semangat, dan bantuan selama ini. Semoga kita semua tetap

dapat berhubungan baik sampai kapanpun. Semoga kita dapat mengukir

kesuksesan dengan jalan indahnya masing-masing.

14. “TMMIN Squad” yang telah berjuang dari magang hingga proses Skripsi

ini. Terimakasih kepada Nabilla Indah Putri yang selalu menjadi pendengar

sekaligus kritikus yang baik, maaf selama ini banyak merepotkan terutama

mengenai birokrasi mulai dari persyaratan seminar hasil tugas akhir hingga

pendaftaran wisuda. Terimakasih kepada Seamus Tadeo Marpaung yang

memberikan semangat, motivasi, dan menjadi tempat bertukar pikiran

mengenai Skripsi ini, dan semoga lancar untuk proses penyelesaian

Skripsinya.

15. Teman-teman satu kelompok proyek tugas akhir electroplating hip joint

implant yaitu Mas Ghifari dan Basith atas kerja sama dan dukungan selama

pengerjaan penelitian dan Skripsi ini berlangsung.

commit to user


ix

16. Teman-Teman satu bimbingan Skripsi antara lain Kusumaningtyas Tika

Sulistyowati, Faishal Arham Pratikno, Fidia Setiyaningrum, Lintang

Rainamaya Nursanti, dan Amanda Intan Lady Deamonita.

17. Teman-teman KKN Desa Wonokromo, Kebumen Periode Januari –

Februari 2018, terimakasih atas dukungannya, canda tawa, dan cerita indah

yang telah dibuat bersama selama ini.

18. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, terima kasih

atas segala bantuan dan pertolongan yang telah diberikan.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Skripsi ini masih terdapat

kekurangan. Untuk itu, adanya kritik dan saran yang membangun diperlukan agar

Skripsi ini menjadi lebih baik. Semoga Skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi

semua pihak.

Surakarta, 28 Desember 2018

Penulis

commit to user


x

DAFTAR ISI

Hal

ABSTRAK ........................................................................................................v

ABSTRACT .......................................................................................................vi

KATA PENGANTAR ......................................................................................vii

DAFTAR ISI ......................................................................................................x

DAFTAR TABEL .............................................................................................xiii

DAFTAR GAMBAR .........................................................................................xiv

DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................xv

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ...................................................................................I-1

1.2 Perumusan Masalah ...........................................................................I-5

1.3 Tujuan Penelitian ................................................................................I-5

1.4 Manfaat Penelitian ..............................................................................I-5

1.5 Batasan Masalah .................................................................................I-5

1.6 Asumsi Penelitian ...............................................................................I-6

1.7 Sistematika Penulisan .........................................................................I-6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Hip Joint Implant

2.1.1 Kesehatan ................................................................................II-1

2.1.2 Tulang Panggul ......................................................................II-1

2.1.3 Sendi Panggul (Hip Joint) ......................................................II-2

2.1.4 Implant ...................................................................................II-3

2.2 Metode Electroplating ........................................................................II-5

2.2.1 Stainless Steel (SS304) ...........................................................II-5

2.2.2 Bahan Pelapis (Chrome) .........................................................II-15

2.2.3 Electroplating .........................................................................II-16

2.3 Metode Optimisasi ..............................................................................II-19

2.3.1 Metode Taguchi .....................................................................II-19

2.3.2 Orthogonal Array ...................................................................II-21

2.3.3 Response Surface Methodology ..............................................II-21

2.3.4 Respon Eksperimen ................................................................II-22

2.3.5 Uji Kekerasan Rockwell .........................................................II-23

2.3.6 Particle Swarm Optimization ................................................II-25

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Tahap Awal .........................................................................................III-2

3.1.1 Studi Literatur .........................................................................III-3

3.1.2 Studi Lapangan .......................................................................III-3

commit to user


xi

3.1.3 Identifikasi Masalah ................................................................III-3

3.1.4 Perumusan Masalah ...............................................................III-3

3.1.5 Penentapan Tujuan dan Manfaat Penelitian ...........................III-4

3.1.6 Penentuan Batasan Masan dan Asumsi ..................................III-4

3.2 Tahap Perancangan Eksperimen ........................................................III-4

3.2.1 Penentuan Respon .................................................................III-4

3.2.2 Penentuan Parameter Prosses ................................................III-5

3.2.3 Penentuan Level ....................................................................III-5

3.2.4 Penentuan Orthogonal array ................................................III-6

3.3 Tahap Pelaksanaan Eksperimen .........................................................III-7

3.3.1 Bahan Penelitian ...................................................................III-7

3.3.2 Mesin dan Alat yang Digunakan ...........................................III-8

3.3.3 Persiapan Spesimen Uji ........................................................III-9

3.3.4 Pengerjaan Awal ...................................................................III-9

3.3.5 Proses Pelapisan ....................................................................III-9

3.3.6 Pengujian Kekerasan .............................................................III-10

3.3.7 Pengujian Ketebalan Lapisan Electroplating ........................III-11

3.4 Tahap Pengumpulan dan Pengolahan Data .........................................III-11

3.4.1 Pengukuran Pengujian Kekerasan ..........................................III-11

3.4.2 Pengukuran Pengujian Ketebalan Lapisan Electroplating .....III-11

3.4.3 Pembentukan Model Matematika Prediktif ............................III-11

3.4.4 Pemeriksaan Model ................................................................III-11

3.4.5 Optimasi Proses Electroplating Menggunakan Metode PSO III-11

3.4.6 Uji Distribusi Ketebalan Lapisan Electroplating ...................III-13

3.5 Tahap Akhir Penelitian .......................................................................III-13

3.5.1 Analisis dan Interpretasi Hasil ................................................III-13

3.5.2 Kesimpulan dan Saran ............................................................III-13

BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

4.1 Diagram Penelitian .............................................................................IV-1

4.2 Pelaksanaan Eksperimen ....................................................................IV-2

4.3 Pengumpulan Data ..............................................................................IV-4

4.3.1 Pengukuran Uji Kekerasan Rockwell .....................................IV-4

4.3.2 Hasil Uji Ketebalan Lapisan Electroplating ...........................IV-5

4.4 Optimasi Proses Electroplating Menggunakan Metode Particle Swarm

Optimization (PSO) .............................................................................IV-5

4.3.1 Pembentukan Model Matematika Prediktif ............................IV-6

4.3.2 Pemeriksaan Model ................................................................IV-6

4.3.3 Efek Parameter Elextroplating ...............................................IV-7

4.3.4 Pengembangan Fungsi Fitness ..............................................IV-11

4.5 Uji Distribusi Ketebalan Lapisan Coating ..........................................IV-15

4.4.1 Uji Deskriptif ..........................................................................IV-15

commit to user


xii

4.4.2 Uji Distribusi ..........................................................................IV-16

BAB V ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL

5.1 Analisis Kekerasan Electroplating .....................................................V-1

5.2 Analisis Ketebalan Lapisan Electroplating .........................................V-1

5.3 Analisis Uji ANOVA .........................................................................V-2

5.3.1 Analisis Uji ANOVA Ketebalan Lapisan Electroplating ......V-2

5.3.2 Analisis Uji ANOVA Kekerasan Electroplating ....................V-3

5.4 Analisis Hasil Optimisasi Menggunakan Metode Particle Swarm

Optimization (PSO) .............................................................................V-4

5.4.1 Analisis ANOVA Terhadap Respon Combined Objectives (CO)

................................................................................................V-5

5.4.2 Analisis PSO ...........................................................................V-6

5.5 Analisis Uji Distribusi Ketebalan Lapisan Coating ............................V-7

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan .........................................................................................VI-1

6.2 Saran....................................................................................................VI-1

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

OPTIMISASI KARAKTERISTIK MULTIRESPON PADA PROSES ...

Documents

Transcript of OPTIMISASI KARAKTERISTIK MULTIRESPON PADA PROSES ...