Perpustakaan Universitas Gunadarma BARCODE

BUKTI UNGGAH DOKUMEN PENELITIANPERPUSTAKAAN UNIVERSITAS GUNADARMA

Nomor Pengunggahan

SURAT KETERANGANNomor: 37/PERPUS/UG/2020

Surat ini menerangkan bahwa: Nama Penulis : IRVAN SEPTYAN MULYANANomor Penulis : 140453Email Penulis : irvansepty@staff.gunadarma.ac.idAlamat Penulis : RT01, RW04 desa. dukuh kec.cibungbulang kab. bogor

dengan penulis lainnya sebagai berikut:Penulis ke-2/Nomor/Email : IRVAN SEPTYAN MULYANA / 140453 / irvansepty@staff.gunadarma.ac.id

Telah menyerahkan hasil penelitian/ penulisan untuk disimpan dan dimanfaatkan di Perpustakaan Universitas Gunadarma,dengan rincian sebagai berikut : Nomor Induk : FTI/IC/PENELITIAN/37/2020Judul Penelitian : PERPINDAHAN PANAS EXTRUDER PADA PRINTER 3D TIPE FDM PRUSA i3Tanggal Penyerahan : 13 / 07 / 2020

Demikian surat ini dibuat untuk dipergunakan seperlunya dilingkungan Universitas Gunadarma dan Kopertis Wilayah III.

Dicetak pada: 19/08/2020 21:18:57 PM, IP:36.79.110.117 Halaman 1/1

PERPINDAHAN PANAS EXTRUDER PADA PRINTER 3D TIPE FDM PRUSA i3

1Abdullah Raka Okta Pratama

1 Jl. Margonda Raya No.100, Pondok Cina, Depok 16424(oktaraka99@gmail.com.)

2Irvan Septyan Mulyana.

2 Jl. Margonda Raya No.100, Pondok Cina, Depok 16424(irvansepty@staff.gunadarma.ac.id)

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mensimulasikan distribusi panas yang terjadi pada nozzle

menggunakan software solidworks 2017 dan mengetahui nilai dari perpindahan panas, efisiensi dan efektifitas dari penggunaan sirip yang terjadi pada extruder di dalam mesin 3D

Printing. Dari hasil simulasi Solidworks yang telah dilakukan, nilai temperatur yang paling tinggi terdapat pada terdapat pada Hot End Extruder, karena Hot End Extruder terdapat Heater yang menghasilkan panas sehingga suhunya mencapai 195.48 ⁰ C, ditandai dengan

warna merah. Sedangkan nilai temperatur yang paling rendah sebesar 36.75 ⁰ C berada di sekitar sisi-sisi frame, ditandai dengan warna biru. Dari hasil dari perhitungan teoritis yang

telah dilakukan, ada beberapa nilai kalor yang dihasilkan, berikut beberapa hasil dari perhtiungan yang dilakukan. Hasil dari Qnofin sebesar 18.97 W, Qfin sebesar 3.93 W, dan Qunfin

sebesar 0.625 W. Sehingga total nilai kalor yang dikeluarkan sebesar 54.66 Watt dan nilai

efektivitas dari adanya sirip keseluruhan yaitu 2.88, di mana angka tersebut sudah cukup efektif dalam penggunaan sirip pada extruder pada printer 3D Prusa i3.

Kata Kunci : 3D Printing, Stereolitography, Rapid Prototyping, Konveksi, Heat Transfer.

I. PENDAHULUAN

Printer 3D tipe FDM adalah salah satu jenis printer 3D yang digunakan untuk

mencetak model benda prototype, memiliki mekanisme kerja sebuah objek dibentuk dengan cara melelehkan material lalu di tempatkan lapis demi lapis sehingga membentuk sebuah

objek yang di inginkan.

Penelitian ini bertujuan untuk mensimulasikan distribusi panas yang terjadi pada nozzle menggunakan software solidworks 2017 dan mengetahui nilai dari perpindahan panas, efisiensi dan efektifitas dari penggunaan sirip yang terjadi pada extruder di dalam mesin 3D

Printing.

II. LANDASAN TEORI

a) 3D Printing

3D Printing atau dikenal juga sebagai Additive Manufacturing adalah proses membuat

objek padat 3 dimensi dari model digital. Cara kerjanya objek dicetak dari sejumlah lapisan demi lapisan sesuai model gambar.

Rapid Prototyping adalah teknologi yang digunakan membuat model tiga dimensi dari

computer-aided design (CAD), awalnya di bangun lapisan demi lapisan tergantung input 3 Dimensinya (Laoui, 2003).

b) Fused Deposition Modelling (FDM)

Gambar 2.1 Fused Deposition Modeling (FDM) [6]

FDM adalah teknologi berbasis filamen di mana suhu nosel dikontrol untuk

mengekstrusi lapisan material termoplastik secara berlapis ke platform build. Detail kerja FDM yaitu material termoplastik berbentuk benang (koil) dipanaskan diatas melt point oleh

heater kemudian diekstruksi lewat lubang extruder nosel. Heater mempertahankan temperatur tersebut dan mendeformasi material dari solid menjadi semi-solid (liquid) agar mudah diekstruksi. Nosel bergerak mengeluarkan cairan ekstruksi membentuk layer.[6]

Tabel 2.1 Spesifikasi Fused Depositioning Modeling (FDM) [6]

c) Mekanisme Perpindahan Panas

Perpindahan Panas yaitu merupakan salah satu dari disiplin ilmu teknik termal yang juga mempelajari cara menghasilkan panas, menggunakan panas, mengubah panas, dan

menukarkan panas di antara sistem fisik. Konduksi termal merupakan pertukaran mikroskopis langsung dari energi kinetik partikel melalui batas antara dua system. (Holman, J.P. 1986)

Perpindahan panas (Q) secara konveksi memiliki rumus dasar sebagai berikut : Konveksi :

Laju kalor = Q/t = hA (T2 – T1) Dimana Q, Kalor (Watt). h, Koefisien Konveksi (W/m2. K). A, Luas Permukaan (m2) T2, Suhu Permukaan (K) T1, Suhu Fluida (K)

d) Konveksi (atau Konveksi dan Radiasi Gabungan) dari Sirip Ujung

Sirip ujung, dalam prakteknya, yang terkena lingkungan, dan dengan demikian

kondisi properboundary untuk ujung sirip adalah konveksi yang juga mencakup efek dari radiasi. Persamaan sirip masih dapat dipecahkan dalam hal ini dengan menggunakan

konveksi di ujung sirip sebagai kondisi batas kedua, tetapi beberapa analisis yang terlibat, dan menghasilkan ekspresi agak panjang untuk distribusi temperatur dan perpindahan panas. Namun, secara umum, daerah ujung sirip adalah sebagian kecil dari total luas permukaan

sirip, dan dengan demikian kompleksitas yang terlibat tidak dapat membenarkan perbaikan dalam akurasi..[11]

Gambar 2.2 panjang sirip Lc didefinisikan sedemikian rupa perpindahan panas dari sirip panjang Lc

dengan ujung terisolasi sama dengan heattransfer dari sirip yang sebenarnya panjang L konveksi di

ujung sirip [12]

Untuk menentukan nilai dari Lc : [11]

𝐿𝑐 = 𝐿 +𝑡

2

Dimana L adalah Panjang sirip dan t adalah ketebalan sirip

e) Efisiensi Sirip

Mempertimbangkan permukaan sebuah dinding bidang pada suhu Tb terkena attemperature menengah T∞ panas hilang dari permukaan ke media sekitarnya dengan

konveksi dengan perpindahan panas koefisien h. mengabaikan radiasi atau perhitungan untuk kontribusinya dalam koefisien konveksi h, perpindahan panas dari luas permukaan seperti yang dinyatakan sebagai :

𝑄 = ℎ (𝑇𝑏 − 𝑇∞)

Gambar 2.3 Sirip meningkatkan perpindahan panas dari permukaan dengan meningkatkan luas

permukaan[12].

Sekarang mari kita pertimbangkan sebuah sirip yang konstan daerah penampang Ac = Ab

dan panjang L yang melekat pada permukaan dengan kontak yang sempurna. Konveksi dari permukaan sirip menyebabkan suhu di setiap penampang turun agak dari bagian tengah

menuju permukaan luar. Namun, luas penampang sirip biasanya sangat kecil, dan dengan demikian suhu setiap bagian silang dapat dianggap seragam. Juga, ujung sirip dapat diasumsikan untuk kenyamanan dan kesederhanaan terisolasi dengan menggunakan dikoreksi

panjang untuk sirip bukan panjang yang sebenarnya. Dalam kasus membatasi nol resistensi termal atau konduktivitas termal tak terbatas (k → ∞), suhu sirip akan seragam pada nilai

dasar Tb. Perpindahan panas dari sirip akan menjadi maksimum dalam kasus ini dan dapat diekspresikan sebagai:

𝑄𝑓𝑖𝑛,𝑚𝑎𝑥 = ℎ𝐴𝑓𝑖𝑛(𝑇𝑏 − 𝑇∞)

Gambar 2.4 Ideal dan aktual distribusi suhu di sirip[12].

Namun, pada kenyataannya, suhu sirip akan turun sepanjang sirip, dan dengan demikian perpindahan panas dari sirip akan kurang karena perbedaan suhu menurun T(x) - T∞ menuju

ujung sirip. Untuk memperhitungkan efek penurunan suhu pada perpindahan panas, dapat definisikan efisiensi sirip sebagai :

𝜂𝑓𝑖𝑛 = 𝑄𝑓𝑖𝑛

𝑄𝑓𝑖𝑛,𝑚𝑎𝑥

= 𝐿𝑎𝑗𝑢 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑒𝑟 𝑝𝑎𝑛𝑎𝑠 𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑑𝑎𝑟𝑖 𝑠𝑖𝑟𝑖𝑝

𝐿𝑎𝑗𝑢 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑒𝑟 𝑝𝑎𝑛𝑎𝑠 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑑𝑎𝑟𝑖 𝑠𝑖𝑟𝑖𝑝

Jika seluruh sirip berada pada suhu dasar

𝑄𝑓𝑖𝑛 = 𝜂𝑓𝑖𝑛 𝑄𝑓𝑖𝑛,𝑚𝑎𝑥 = 𝜂𝑓𝑖𝑛 ℎ𝐴𝑓𝑖𝑛(𝑇𝑏 − 𝑇∞)

di mana sirip adalah luas permukaan total sirip. Hubungan ini memungkinkan kita untuk menentukan perpindahan panas dari sirip ketika efisiensinya diketahui.

f) Efektifitas Sirip

Efektivitas sirip εfin < 1 menunjukkan bahwa sirip sebenarnya bertindak sebagai isolasi,

memperlambat perpindahan panas dari permukaan. Situasi ini dapat terjadi ketika sirip yang terbuat dari bahan konduktivitas termal rendah digunakan. Efektivitas sirip εfin > 1

menunjukkan bahwa sirip meningkatkan perpindahan panas dari permukaan, sebagaimana mestinya. Namun, penggunaan sirip tidak dapat dibenarkan kecuali εfin sirip cukup lebih besar dari 1. Permukaan bersirip dirancang atas dasar memaksimalkan efektivitas untuk

biaya tertentu atau meminimalkan biaya untuk efektivitas yang diinginkan. Perhatikan bahwa baik efisiensi sirip dan efektivitas sirip terkait dengan kinerja sirip, tetapi mereka

adalah jumlah yang berbeda. Namun, mereka berhubungan satu sama lain dengan:

𝜀𝑓𝑖𝑛=

𝑄𝑓𝑖𝑛

𝑄𝑛𝑜 𝑓𝑖𝑛=

𝑄𝑓𝑖𝑛

ℎ𝐴𝑏 (𝑇𝑏 − 𝑇∞)=

𝜂𝑓𝑖𝑛ℎ𝐴𝑓𝑖𝑛 (𝑇𝑏 − 𝑇∞)

ℎ𝐴𝑏 (𝑇𝑏 − 𝑇∞)=

𝐴𝑓𝑖𝑛

𝐴𝑏𝜂𝑓𝑖𝑛

Oleh karena itu, efektivitas Fin dapat ditentukan dengan mudah ketika efisiensi Fin dikenal, atau sebaliknya.

Ketika menentukan laju perpindahan panas dari permukaan bersirip, kita harus

mempertimbangkan bagian permukaan yang tidak bersirip serta sirip. Oleh karena itu, termal transfer untuk permukaan yang mengandung n sirip dapat dinyatakan sebagai :

Qtotal,fin = n(Qfin + Qunfin)

= ℎ𝐴𝑢𝑛𝑓𝑖𝑛 (𝑇𝑏 − 𝑇∞) + 𝜂𝑓𝑖𝑛 h𝐴𝑓𝑖𝑛(𝑇𝑏 − 𝑇∞)

Kita juga dapat mendefinisikan efektivitas keseluruhan untuk permukaan bersirip sebagai rasio transfer panas total dari permukaan bersirip ke perpindahan panas dari

permukaan yang sama jika tidak ada sirip,

𝜀𝑓𝑖𝑛,𝑜𝑣𝑒𝑟𝑎𝑙𝑙 =

𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 ,𝑓𝑖𝑛

𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙,𝑛𝑜 𝑓𝑖𝑛=

ℎ(𝐴𝑢𝑛𝑓𝑖𝑛 + 𝜂𝑓𝑖𝑛𝐴𝑓𝑖𝑛 )(𝑇𝑏 − 𝑇∞)

ℎ𝐴𝑛𝑜𝑓𝑖𝑛 (𝑇𝑏 −𝑇∞)

Dimana Ano fin adalah area permukaan ketika tidak ada sirip, sirip adalah luas permukaan total dari semua sirip di permukaan, dan Aunfin adalah daerah yang tidak bersirip bagian dari

permukaan. Perhatikan bahwa efektivitas sirip keseluruhan tergantung pada kepadatan sirip (jumlah sirip per panjang unit) serta efektivitas sirip individu.

III. METODE PENELITIAN

Metode penelitian ini gabungan antara mensimulasikan analysis heat transfer pada nozzle di mesin printer 3D menggunakan software Solidworks 2017 dan mengetahui nilai dari

perpindahan panas, efisiensi serta efektifitas dari penggunaan sirip yang terjadi pada extruder di dalam mesin 3D Printing. Tahapan yang akan dilakukan dalam penelitian ini adalah:

Tidak

Ya

Gambar 3.1 Flowchart Metodologi Penelitian

Uji Coba

Studi Pustaka

Mulai

Persiapan Alat dan

Bahan:

Printer 3D FDM

Filament PLA/ABS

Termometer

Pengambilan Data

Perhitungan

Simulasi

Kesimpulan

Analisa

Selesai

a) Printer 3D

FDM adalah Printer 3D yang memiliki teknologi berbasis solid material,

menggunakan bahan filament, dimana suhu nosel dikontrol untuk mengekstrusi lapisan material termoplastik secara berlapis ke platform build sampai membentuk benda kerja

yang sesuai dengan desain yang di print.

Gambar 3.2 Bodi Printer 3D FDM UG 3D

Tabel 3.1 Spesifikasi Printer 3D FDM UG 3D

Nama Keterangan

Jenis Printer Prusa i3 FDM Printer - Open Source

Akurasi 0.1 mm – 0.4 mm

Kecepatan 100 mm/s

Ukuran Volume Printing

Besar 20 cm x 20 cm x 20 cm

Board Arduino Mega 2560 Ramps 1.4

Step motor LG Nema 17

Hot Bed Aluminium plate

Nozzle Single

Nozzle Diameter 0.4 mm

Filament PLA, ABS, Wood, PETG, HIPS

Filament Diameter 1.75 mm

File Format .stl/.obj/.dae/.amf

Slice Up Software Cura/ Repetier-Host

Save Format G Code

Connection SD Card/ USB

Frame T-Slot Aluminium Kossel 2020

Body kit Cast acrylic

Berikut adalah dimensi bodi yang digunakan untuk printer 3D tipe FDM UG 3D :

Gambar 3.3 Dimensi Bodi Printer 3D

Gambar 3.4 Printer 3D FDM Setelah Bodi Dipasang

b) Hasil Pengukuran Suhu Pada Extruder

Berikut adalah hasil pengukuran suhu pada extruder menggunakan alat ukur termometer digital :

Tabel 3.2 Hasil Pengukuran Pada Extruder

Nama Komponen Nilai

Extruder

195.48° C

130.15°C

70.27° C

42.01°C

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

a) Hasil Simulasi dan Cut Plot Heat Transfer Pada Extruder

Berikut ini merupakan tampilan hasil heat transfer dari hasil simulasi dan cut plot heat transfer simulation :

Gambar 4.1 Hasil Cut Plot Heat Transfer Simulation pada Extruder dan Nozzle

Berdasarkan hasil simulasi tersebut heat transfer yang terjadi pada extruder sampai nozzle, hasil minimum heat transfer diberi tanda warna biru kehijauan dengan nilai sebesar 42.01 ̊C dan nilai maksimum von mises stress diberi tanda berwarna merah dengan

nilai 195.48 ̊C. Dari gambar hasil simulasi, nilai suhu yang paling tinggi terdapat pada ujung nozzle, karena disitulah titik rambatan panas dari komponen extruder ditandai dengan warna

merah. Sedangkan suhu yang paling rendah berada di sekitar sisi atas dari extruder ditandai dengan warna biru.

b) Analisis Hasil Simulasi Thermal Analisys Heat Transfer Dengan Perhitungan

Teoritis Pada Extruder 3D Printer

Untuk mengetahui nilai distribusi panas yang dihasilkan, efisiensi serta efektifitas

penggunaan sirip pada extruder, diperlukan untuk dilakukannya perhitungan sebagai berikut :

Tabel 4.1 Tipe Fluida serta Nilai Koefisien Konveksinya

1. Perhitungan Teoritis Pada Extruder

Berikut ini merupakan data – data yang akan digunakan untuk mendapatkan nilai kalor yang dihasilkan (Q) :

Tb : 195.48°C T∞ : 32°C

D1 : 14mm D2 : 24mm

Jarak Antar Fin/S : 1.50mm Ketebalan Fin/ : 2mm

Jumlah Fin/ : 12 h : 60 W/m2.°K

Material : Aluminium 3003 alloy Konduktifitas Thermal :170 W/m.°K

L :45.5 mm

Bentuk penampang yang dianalisis berbentuk silinder dengan diameter 14 mm, maka untuk mencari Q digunakan rumus persamaan berikut :

A. Perhitungan Silinder Tanpa Sirip/Fin 1. Perhitungan luas daerah /penampang dari silinder tanpa sirip

𝐴𝑛𝑜𝑓𝑖𝑛 = 𝜋𝐷1L

𝐴𝑛𝑜𝑓𝑖𝑛 = 𝜋(0.014)(0.0455)

𝐴𝑛𝑜𝑓𝑖𝑛 = 2.001 × 10−3

Berdasarkan dari perhitungan yang dilakukan, didapat hasil sebesar 2.001 × 10−3.

2. Perhitungan laju kalor dari silinder tanpa sirip Perpindahan panas pada silinder tanpa sirip akan menjadi maksimum dan

dapat diekspresikan dengan rumus sebagai berikut :

𝑄𝑛𝑜𝑓𝑖𝑛 = ℎ𝐴𝑛𝑜𝑓𝑖𝑛 (𝑇𝑏 − 𝑇∞)

𝑄𝑛𝑜𝑓𝑖𝑛 = (60)(2.001 × 10−3)(195.48 − 32)

𝑄𝑛𝑜𝑓𝑖𝑛 = 19.63 𝑊

Berdasarkan dari perhitungan yang dilakukan, didapat hasil laju kalor silinder ( ekstruder ) sebesar 19.63 W.

B. Perhitungan Silinder (extruder) dengan Sirip/Fin 1. Perhitungan Panjang Sirip pada Extruder

𝐿 =1

2(𝐷2 − 𝐷1) =

1

2(0.024 − 0.014) = 5 × 10−3

𝑟2𝑐 = 𝑟2 +𝑡

2

𝑟2𝑐 = 0.012 +0.002

2

𝑟2𝑐 = 0.013 𝑚

Panjang sirip Lc didefinisikan sedemikian rupa perpindahan panas dari sirip panjang Lc dengan ujung terisolasi sama dengan heattransfer dari sirip yang sebenarnya panjang L konveksi di ujung sirip :

𝐿 𝑐 = 𝐿 +𝑡

2

𝐿 𝑐 = (5 × 10−3) +0.002

2= 6 × 10−3 m

Berdasarkan dari perhitungan yang dilakukan, didapat hasil sebesar 6 ×10−3m.

2. Perhitungan luas daerah / penampang sirip dari extruder

Untuk mencari luas penampang dari sirip, bias diekspresikan dengan rumus sebagai berikut :

𝐴𝑝 = 𝐿𝑐𝑡

𝐴𝑝 = (6 × 10−3)(0.002) = 1.2 × 10−5 m2

Berdasarkan dari perhitungan yang dilakukan, didapat hasil sebesar 1.2 ×10−5 m2

3. Perhitungan efisiensi dari sirip pada extruder

𝑟2𝑐

𝑟1=

0.013

0.007= 1.86

𝐿𝐶

3

2√h

𝐾𝐴𝑝

(6 × 10−332 ) √60

(170) (1.2×10 −5)= 1.03

Gambar 4.2 Efisiensi Sirip Melingkar Panjang L dan Ketebalan Konstant[12]

Setelah menghitung dengan perhitungan di atas, maka nilai efisiensi dari sirip yang berada pada extruder sebagai berikut :

Ƞfin = 0.55

4. Perhitungan luas daerah / penampang silinder dengan sirip (extruder) Untuk mencari luas penampang dari sirip, bias diekspresikan dengan rumus

sebagai berikut :

𝐴𝑓𝑖𝑛 = 2𝜋(𝑟2𝑐2 − 𝑟1

2 )

𝐴𝑓𝑖𝑛 = 2𝜋[(0.013)2 − (0.007)2] = 7.54 × 10−4

Berdasarkan dari perhitungan yang dilakukan, didapat hasil sebesar

7.54 × 10−4 .

5. Perhitungan laju kalor silinder dengan sirip (extruder)

Untuk memperhitungkan efek penurunan suhu pada perpindahan panas dan jika keadaan seluruh sirip berada pada suhu dasar, dapat definisikan efisiensi sirip sebagai berikut :

Qfin = ȠfinhAfin(Tb - T∞)

= 0.55(60)(7.54 x 10-4)(195.48-32) = 4.07 W

Berdasarkan dari perhitungan yang dilakukan, didapat hasil sebesar 4.07 W.

C. Laju kalor dari bagian tabung atau body nozzle tidak bersirip yaitu: 1. Perhitungan luas daerah / penampang dari extruder pada bagian tidak

bersirip. Untuk mencari luas penampang dari sirip, bias diekspresikan dengan rumus

sebagai berikut :

𝐴𝑢𝑛𝑓𝑖𝑛 = 𝜋𝐷1S

𝐴𝑢𝑛𝑓𝑖𝑛 = 𝜋(0.014)(0.0015) = 6.60 × 10−5

Berdasarkan dari perhitungan yang dilakukan, didapat hasil sebesar

6.60 × 10−5 .

2. Perhitungan laju kalor dari extruder pada bagian tidak bersirip Perpindahan panas dari bagian yang tidak sirip akan menjadi maksimum

dalam kasus ini dan dapat diekspresikan sebagai :

𝑄𝑢𝑛𝑓𝑖𝑛 = ℎ𝐴𝑢𝑛𝑓𝑖𝑛 (𝑇𝑏 − 𝑇∞)

𝑄𝑢𝑛𝑓𝑖𝑛 = (60)(6.60 × 10−5)(195.48 − 32)

𝑄𝑢𝑛𝑓𝑖𝑛 = 0.647 𝑊

Berdasarkan dari perhitungan yang dilakukan, didapat hasil sebesar 0.647 W.

3. Perhitungan laju kalor total extruder termal transfer untuk permukaan yang mengandung n sirip dapat dinyatakan

sebagai :

Qtotal,fin = n(Qfin + Qunfin)

Qtotal,fin = 12(4.07 + 0.647)

Qtotal,fin = 56.60 W

Berdasarkan dari perhitungan yang dilakukan, didapat hasil sebesar 56.60 W.

2. Perhitungan efektivitas dari sirip pada extruder printer 3D :

Berikut adalah perhitungan akhir untuk mengetahui angka efektivitas sirip pada

ekstruder, dapat kita definisikan sebagai efektivitas keseluruhan untuk permukaan bersirip sebagai rasio transfer panas total dari permukaan bersirip ke perpindahan panas

dari permukaan yang sama jika tidak ada sirip sebagai berikut :

𝜀𝑓𝑖𝑛,𝑜𝑣𝑒𝑟𝑎𝑙𝑙=

𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙,𝑓𝑖𝑛

𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙,𝑛𝑜 𝑓𝑖𝑛

𝜀𝑓𝑖𝑛,𝑜𝑣𝑒𝑟𝑎𝑙𝑙=

56.60

19.63

𝜀𝑓𝑖𝑛,𝑜𝑣𝑒𝑟𝑎𝑙𝑙 = 2.88

Berdasarkan dari perhitungan yang dilakukan, didapat hasil angka efektivitas dari adanya fin/sirip yang ada pada extruder tersebut sebesar 2,88.

V. KESIMPULAN

Berdasarkan dari hasil simulasi rambatan panas (Heat Transfer) pada printer 3D FDM. Maka didapatkan beberapa kesimpulan sebegai berikut:

Tahapan proses analisis perpindahan panas menggunakan software solidworks 2017

yaitu dengan memakai tools Heat Transfer Simulation kemudian menentukan Analysis Type. Setelah itu dilakukan pemberian Heat Source sebesar 200 W pada Heater

Extruder, kemudian run simulation. Dalam simulasi perpindahan panas (Heat Transfer) yang telah dilakukan, nilai temperatur yang paling tinggi terdapat pada Hot End Extruder, karena Hot End Extruder terdapat Heater yang menghasilkan panas sehingga

suhunya mencapai 195.48 ⁰C, ditandai dengan warna merah. Sedangkan nilai temperatur

yang paling rendah sebesar 36.75 ⁰C berada di sekitar sisi-sisi frame, ditandai dengan warna biru. Dari hasil dari perhitungan teoritis yang telah dilakukan, ada beberapa nilai

kalor yang dihasilkan, berikut beberapa hasil dari perhtiungan yang dilakukan. Hasil dari Qnofin sebesar 19.63 Watt, Qfin sebesar 4.07 Watt, dan Qunfin sebesar 0.647 Watt. Sehingga total nilai kalor yang dikeluarkan sebesar 56.60 Watt dan efektivitas dari adanya sirip

keseluruhan yaitu 2.88, di mana angka tersebut sudah cukup efektif dalam penggunaan sirip pada extruder pada printer 3D Prusa i3.

DAFTAR PUSTAKA

Patil, N. R., Kulkarni, R. R., Mane, B. R., & Malve, S. H., 2014, Static analysis of

Go-Kart Chassis frame by Analytical and SolidWorks Simulation. International Journal of Scientific Engineering and Technology

Dede Sumantri, 2012 “Peningkatan Kinerja Mesin Rapid Prototyping Berbasis Fused Deposition Modelling” Skripsi. Depok: Universitas Indonesia.

Michael molitch-Hou.2014.Usa's Chuck Hull Nominated For European Inventor

Award For 3d Printing. From https://3dprintingindustry.com/news/usas-chuck-hull-nominated-european-inventor-award-3d-printing-27074/ diakses 24 Januari 2020

Holman, J.P., “Heat Transfer”, sixth edition, McGraw Hill, Ltd., New York, 1986. Cengel, Yunus A., “Heat Transfer : A Practical Approach”, 2nd edition, McGraw

Hill, Ltd., Boston, 2003.