BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah

Pada masa sekarang ini, kebanyakan barang-barang yang ada di sekitar kita terbuat

dari plastik. Plastik lebih sering digunakan untuk berbagai produk karena murah dan juga

elastis, atau gampang dibentuk dan diolah. Kemudian dengan berkembangnya teknologi

yang semakin cepat, terutama dalam dunia industri membutuhkan alat bantu produksi yang

dapat diandalkan dan mengikuti perkembangan jaman. Sehingga banyak berbagai macam

industri mengalihkan sistem operasinya dari sistem manual beralih menggunakan sistem

semiotomatis maupun otomatis. Selain itu dampak dari krisis moneter yang

berkepanjangan menuntut kreativitas dan inovasi yang tinggi di segala bidang terutama

yang berkaitan langsung dengan dunia industri. Penerapan kreativitas dan inovasi

diantaranya diwujudkan dalam penciptaan teknologi yang modern, salah satunya dalam

rancang bangun alat bantu produksi yaitu mesin injection molding.

Agar dapat memenuhi tuntutan dalam menyelesaikan masalah yang mungkin

timbul dalam proses pembuatan produk plastik seperti kualitas, waktu pembuatan dan

sistem keamanan, maka sebagian besar perusahaan manufaktur menggunakan metode

injection molding yang menggantikan metode lama yaitu hand press machine. Pemilihan

ini berdasarkan keunggulan seperti konsisten produk yang dihasilkan karena sudah

terprogram karena dilengkapi sistem pengontrol juga, waktu produk yang lebih singkat,

sistem keamanan yang memadai dan juga kelebihan lainnya. Pengaturan proses produksi

pada mesin injection molding ini diatur oleh Controller CDC88. Controller CDC88 adalah

suatu controller yang dikeluarkan oleh perusahaan ASIAN PLASTIC yang berpusat di

taiwan. CDC88 merupakan suatu conventional digital controller yang mempunyai fungsi

serta fitur yang cukup memadai untuk suatu mesin injection molding.

SISTEM KONTROL OTOMATIS PADA MESIN INJECTION MOLDING 1

1.2. Maksud dan Tujuan

Tujuan dari penulisan makalah ini adalah :

a) Mengetahui dan mempelajari proses pembuatan produk plastik khususnya proses

injection molding serta mempelajari sistem kontrol otomatis pada mesin injection

molding

b) Mengetahui dan memahami komponen-komponen sistem kontrol otomatis pada mesin

injection molding

c) Mengetahui dan memahami prinsip kerja sistem kontrol otomatis pada mesin injection

molding

1.3. Batasan Masalah

Dalam makalah ini, penulis membatasi masalah dengan cakupan materi sebagai

berikut :

a) Controller CDC88 sebagai pusat sistem kontrol yang mengatur semua proses pada

mesin injection molding

b) Dua sistem kontrol utama pada mesin injection molding yakni sistem injection unit dan

sistem clamping unit

c) Dua jenis sistem pendinginan pada mesin injection molding yakni sistem oli hidrolik

pada bagian injection unit untuk menjaga temperatur oli dan sistem pendingin cetakan

pada bagian clamping unit untuk mendinginkan polymer cair yg panas menjadi bentuk

produk sesuai pola cetakan.

SISTEM KONTROL OTOMATIS PADA MESIN INJECTION MOLDING 2

1.4. Sistematika Penulisan

Makalah  yang  disampaikan  dalam  penulisan  tugas   ini  disajikan  dalam 

bentuk  sistematika  sebagai  berikut :

Kata Pengantar

Daftar Isi

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah

1.2. Maksud dan Tujuan

1.3. Batasan Masalah

1.4. Sistematika Penulisan

BAB II SISTEM KONTROL OTOMATIS PADA MESIN INJECTION MOLDING

2.1. Pengertian Secara Umum Tentang Sistem Kontrol Otomatis

2.2. Sistem Kontrol Otomatis Pada Mesin Injection Molding

2.3. Komponen-Komponen Sistem Kontrol Otomatis Pada Mesin Injection Molding

2.4. Prinsip & Proses Kerja Sistem Kontrol Otomatis Pada Mesin Injection Molding

BAB III KESIMPULAN

3.1. Hasil Analisa Sistem Kontrol Otomatis Pada Mesin Injection Molding

3.2. Kesimpulan dan Saran

DAFTAR PUSTAKA

SISTEM KONTROL OTOMATIS PADA MESIN INJECTION MOLDING 3

BAB II

SISTEM KONTROL OTOMATIS PADA MESIN INJECTION MOLDING

2.1. Pengertian Sistem Kontrol Otomatis

Sistem kontrol adalah seperangkat komponen yang saling  berhubungan dan

dihubungkan sedemikian sehingga mampu memerintah, mengarahkan, atau mengatur

dirinya sendiri atau sistem dan proses yang lain.

Kontrol automatic atau yang dikenal dengan sistem pengendalian otomatis

(automatic control system) merupakan level ke 2 dalam hirarki sistem otomasi. Dalam

sistem otomasi kegiatan pengontrolan dan monitoring yang biasa dilakukan manusia bisa

digantikan perannya dengan menerapkan prinsip otomasi. Kegiatan kontrol yang dilakukan

secara berulang-ulang, kekurangpresisian manusia dalam membaca data, serta resiko yang

mungkin timbul dari sistem yang dikontrol semakin menguatkan kedudukan alat/mesin

untuk melakukan pengontrolan secara otomatis.

Pengendalian otomatis (automatic control) dan piranti-piranti pengontrol otomatis

dalam perkembangannya merupakan suatu disiplin ilmu sendiri yang disebut control

engineering, control system engineering . Dengan berkembangnya teknologi komputer dan

jaringan dimana konsep sistem otomasi dapat diwujudkan, ditambah dengan suatu

kecerdasan melalui program yang ditanamkan dalam sistem tersebut, maka akan semakin

meringankan tugas-tugas manusia. Derajat otomasi yang makin tinggi akan mengurangi

peranan dan meringankan tugas-tugas manusia dalam pengontrolan suatu proses.

Beberapa contoh sistem pengaturan proses-proses pada industri modern seperti :

a) Sebagai pengontrol tekanan

b) Sebagai pengontrol temperature

c) Sebagai pengontrol kelembaban

d) Sistem aliran dalam proses industri

SISTEM KONTROL OTOMATIS PADA MESIN INJECTION MOLDING 4

Mathematical tools / alat matematis yang digunakan antara lain :

a) Penyelesaian permasalahan dengan persamaan deferensial dan integral

b) Transformasi Laplace dan variable-variable kompleks

c) Transformasi z untuk pengaturan diskrit

d) Dan berbagai tools dan konsep yang lebih advanced seperti fuzzy logic, neural network

control system dll.

Sistem pengendalian digolongkan menjadi 2 yaitu :

1) Sistem Pengendalian “Untai Terbuka” (Open loop system ), adalah sustu system yang

tindakan pengendaliannya bebas dari keluarannya.

2) Sistem Pengendalian “Untai Tertutup”(Closed Loop System ), adalah suatu system yang

tindakan pengendalianya tergantung pada keluarannya.

2.1.1. Sistem Kendali Loop Terbuka

Sistem Kendali Loop Terbuka adalah suatu sistem kendali yang keluarannya tidak

akan berpengaruh terhadap aksi kendali. Sehingga keluaran sistem tidak dapat diukur dan

tidak dapat digunakan sebagai perbandingan umpan balik dengan masukan. Jadi pada

setiap masukan akan didapatkan suatu kondisi operasi yang tetap. Sedangkan ketelitiannya

akan tergantung pada kalibrasi. Dalam prakteknya sistem kendali loop terbuka dapat

digunakan jika hubungan output dan inputnya diketahui serta tidak adanya gangguan

internal dan eksternal.

Gambar 1.1 .Sistem Kendali Loop Terbuka

SISTEM KONTROL OTOMATIS PADA MESIN INJECTION MOLDING 5

2.1.2. Sistem Kendali Loop Tertutup

Gambar 1.2 Sistem Kendali Loop Tertutup

Sistem kendali loop tertutup adalah suatu sistem yang keluarannya berpengaruh

langsung terhadap aksi kendali. Yang berupaya untuk mempertahankan keluaran sehingga

sama bahkan hampir sama dengan masukan acuan walaupun terdapat gangguan pada

sistem. Jadi sistem ini adalah sistem kendali berumpan balik, dimana kesalahan penggerak

adalah selisih antara sinyal masukan dan sinyal umpan balik (berupa sinyal keluaran dan

turunannya) yang diteruskan ke pengendali / controller sehingga melakukan aksi terhadap

proses untuk memperkecil kesalahan dan membuat agar keluaran mendekati harga yang

diinginkan.

Contoh sistem kendali loop tertutup :

Sistem Kendali Loop Tertutup Manual

Gambar 1.3 Sistem Kendali Loop Tertutup Manual dari Sistem Termal

SISTEM KONTROL OTOMATIS PADA MESIN INJECTION MOLDING 6

Sistem Kendali Loop Tertutup Otomatis dari Sistem Termal

Gambar 1.4 Sistem Kendali Loop Tertutup Otomatis dari Sistem Termal

Gambar 1.5 Sistem Kendali Modern dari Sistem boiler untuk generator

SISTEM KONTROL OTOMATIS PADA MESIN INJECTION MOLDING 7

2.2. Sistem Kontrol Otomatis Pada Mesin Injection Molding

Injection Molding adalah metode material termoplastik dimana material yang

meleleh karena pemanasan diinjeksikan oleh plunger ke dalam cetakan yang didinginkan

oleh air dimana material tersebut akan menjadi dingin dan mengeras sehingga bisa

dikeluarkan dari cetakan.

Mesin injection molding tercatat telah dipatenkan pertama kali pada tahun 1872 di

Amerika Serikat untuk memproses celluloid. Berikutnya pada tahun 1920-an di Jerman

mulai dikembangkan mesin injection molding namun masih dioperasikan secara manual

dimana pencekaman mold masih menggunakan tuas. Tahun 1930-an ketika berbagai

macam resin tersedia dikembangkan mesin injection molding yang dioperasikan secara

hidraulik. Pada era ini kebanyakan mesin injection moldingnya masih bertipe single stage

plunger. Pada tahun 1946 James Hendry membuat mesin injection molding tipe single-

stage reciprocating screw yang pertama. Mulai tahun 1950-an relay dan timer mulai

digunakan untuk pengontrolan proses injeksinya.

SISTEM KONTROL OTOMATIS PADA MESIN INJECTION MOLDING 8

Pada mesin injection molding ini terdapat dua mode, yaitu mode otomatis dan semi

otomatis yang dapat diatur melalui panel pengontrol. Sistem pengontrolan Injection

Molding machine terdiri dari dua bagian utama yakni injection unit dan clamping unit.

Sistem injection unit bertujuan untuk meleburkan bahan baku polymer menjadi bahan cair

yg nantinya akan diproses oleh bagian clamping unit. Sedangkan sistem clamping unit

bertujuan untuk mencetak sekaligus mendinginkan sesuai pola cetakan.

Pengontrolan pada Injection Molding Machine menggunakan suatu controller

bernama CDC88. CdC88 adalah suatu multi function computer yang digunakan untuk

mengatur semua proses injeksi molding. Pada mesin injeksi molding ini, peran CdC88

sebagai pusat kegiatan produksi yang akan dilakukan. Cdc88 sebagai controller pada mesin

ini memiliki banyak kelebihan untuk menunjang fungsinya sebagai pengendali. Mulai dari

pengaturan pemanasan pada dinding-dinding barrel, kecepatan injeksi, tekanan injeksi,

waktu injeksi, waktu pencetakan serta beberapa fungsi lainnya.

Gambar panel CdC88

SISTEM KONTROL OTOMATIS PADA MESIN INJECTION MOLDING 9

2.3. Komponen-Komponen Sistem Kontrol Otomatis Mesin Injection Molding

Secara umum mesin injection molding terdiri dari beberapa bagian unit dan sistem,

antara lain :

2.3.1. Mold Clamp Unit

Mold Clamp Unit [Unit Pencekam Cetakan]. Unit ini berfungsi untuk

menggerakkan Mold dengan gerakan membuka dan menutup. Gerakan ini terbagi dalam 3

setting kecepatan dan 1 setting tambahan, baik untuk gerakan Menutup maupun gerakan

Membuka. Untuk gerakan Menutup terdiri atas gerakan : 1. Perlahan – 2. Cepat – 3.

Perlahan dan 4. Mencekam Mold. Sedangkan untuk gerakan Membuka terdiri atas

gerakan : 1. Melepas Cekam Mold – 2. Perlahan – 3. Cepat – 4. Perlahan. Lalu dilanjutkan

dengan gerakan Ejector untuk mendorong Produk keluar dari Mold, yaitu dari sisi Core.

Pada saat Mencekam Mold, Mesin harus mampu menahan Gaya Membuka [Open

Force] ketika proses injeksi berlangsung. Karena proses injeksi juga adalah kekuatan

Hidrolik yang cukup besar. Jika Mesin tidak mampu menahan, maka Mold akan sedikit

terbuka sehingga material cair plastik akan luber dari cetakannya. Ada 2 tipe Mold Clamp

Unit, yaitu Straight Hydrolic Type [Tipe Hidrolik Langsung] dan Toggle Type [Tipe

Togel] yang terdiri dari rangkaian batang, baik yang disupport oleh Sistem Hidrolik

maupun Sistem Servo Motor [Mechatronic].

Dengan menggunakan dasar rumus yang sama, yaitu : F = P x A. Dimana F adalah

Gaya [Force] dalam satuan kg atau ton, P adalah Tekanan Hidrolik [Hydrolic Pressure]

dalam satuan kg/cm², dan A adalah Luas Penampang [Area] dalam satuan cm². Maka kita

bagi 2 menjadi : F1 dan F2. Sehingga F1 = P1 x A1. Untuk F1 adalah Gaya Cekam Mold,

P1 adalah Setting Tekanan Hidrolik, dan A1 adalah Luas Penampang Batang Silinder

Hidrolik Mesin. Dan : F2 = P2 x A2. Untuk F2 adalah Gaya Membuka Mold Ketika Proses

Injeksi berlangsung, P2 adalah Setting Tekanan Injeksi, dan A2 adalah Luas Penampang

Produk secara keseluruhan dengan arah tekanan yang mengakibatkan Membuka Mold.

Maka : Hasil perhitungan F1 harus lebih besar dari hasil perhitungan F2. Biasanya angka

tipe mesin mengacu pada perhitungan maksimum F1. Misalnya mesin Nissei FV860, maka

angka 860 adalah maksimum F1 dalam satuan ton [dimana 1 ton = 1000 kg]. Demikian

juga untuk mesin Toshiba IS850E atau IS850GT, maka angka 850 = maksimum F1 nya. 

SISTEM KONTROL OTOMATIS PADA MESIN INJECTION MOLDING 10

Mold Clamp Unit terdiri dari beberapa komponen :

1) Stationary Platen [Platen Tetap], tempat diikatnya Mold Mounting Plate dari sisi

Cavity

2) Moving Platen [Platen Bergerak], tempat diikatnya Mold Mounting Plate dari sisi

Core

3) Clamp Cylinder [Silinder Cekam]

4) Tie Bar [Batang Pengikat], berjumlah 4 buah dipasang diagonal simetris

5) Clamp Bar [Batang Cekam]

6) Close Moving Booster Cylinder [Silinder Booster untuk Gerakan Menutup Cetakan].

7) Open Moving Booster Cylinder [Silinder Booster untuk Gerakan Membuka Cetakan].

Bila Diameter Silinder Cekam sebesar 76 cm, pada tekanan Pompa Hidrolik

maksimum 190 kg/cm² dengan menghasilkan Gaya sebesar 850 ton. Dan Diameter

Batang Cekam sebesar 70 cm, sehingga selisih besaran penampang [A] antara

Diameter 76 cm dan 70 cm adalah 627 cm². Maka 10% dari Tekanan Hidrolik [P]

sebesar 19 kg/cm² akan menghasilkan Gaya [F] sebesar 11 ton.

8) Hydrolic Oil Tank [Tanki Oli Hidrolik]. Nissei Plastic mengeluarkan rekomendasi Oli

Hidrolik untuk General Type yang digunakan adalah Mobil Hyd Oil 38, Mobil Hyd

Oil 48LP, Esso Telesso 46, Shell Tellas Oil 56, Caltex Rand Oil 46.

9) Open/Close Limit Switch Line [Rangkaian Saklar Sensor untuk gerakan Membuka

dan Menutup]

10) Locating, untuk menetapkan posisi Locating Ring dari sebuah Cetakan

11) Ejector Cylinder [Silinder Ejektor], untuk menggerakkan Batang Ejektor

12) Ejector Rod [Batang Ejektor], untuk mendorong produk dari cetakannya

13) Pressure Gauge [Pengukur Tekanan Hidrolik], untuk memperlihatkan tekanan aktual

14) Pressure Switch 1[Saklar dengan Tekanan bagian pertama],sebagai Konfirmasi Cekam

15) Clamp Valve [Katup Cekam]

16) Hydrolic Control System. Di dalamnya terdapat Hydrolic Solenoid Valve System yang

mengatur arah aliran Hidrolik, Regulator Control System yang mengatur Tekanan

Hidrolik hingga beberapa tingkat, dan Hydrolic Flow Rate Control System yang

mengatur Debit Aliran Hidrolik dalam beberapa tingkatan.

17) Hydrolic Pump[Pompa Hidrolik].Spesifikasi pompa dengan kemampuan

menghasilkan tekanan mulai dari 120 kg/cm² hingga 190 kg/cm²,tergantung spesifikasi

pompa yang digunakan.

SISTEM KONTROL OTOMATIS PADA MESIN INJECTION MOLDING 11

Gambar Mold Clamp Unit

2.3.2. Injection Unit

Injection Unit [Unit Injeksi]. Disinilah pengolahan Polimer Plastik berlangsung,

yang dimulai dengan masuknya Polimer dalam bentuk Pellet [Granule], kemudian

dipanaskan didalam Tungku [Barrel] dengan suhu lumer Plastik yang bersangkutan sambil

diperlakukan adukan [Mixing] oleh bentuk Screw di dalam Tungku. Dengan bentuk yang

sedemikian rupa sehingga Screw ini berfungsi sebagai Feeder dan juga Sebagai Mixer

Plastik cair agar pencampuran warna plastik menjadi rata dan seimbang [konstant].

Lalu dari unit inilah di Injeksikan atau disuntikkan ke dalam cetakan [Mold] dengan

setting yang melibatkan Tekanan Hidrolik [Hydrolic Pressure] dalam satuan kg/cm²,

Kecepatan [Velocity] dalam satuan %, Posisi [Limit Switches] dalam satuan mm, Waktu

[Time] dalam satuan detik, dan Suhu [Temperature] dalam satuan °C.

Unit Injeksi akan melakukan Proses Injeksi Plastik setelah ada konfirmasi dari Unit

Mold Clamp berupa sinyal dari PS1 [Pressure Switch 1] dengan minimum Tekanan 100

kg/cm², kemudian Unit Injeksi akan menyentuhkan Nozle ke Sprue Bush Mold juga

dengan tekanan minimum 100 kg/cm² sebagai konfirmasi PS2 [Pressure Switch 2] .

Tekanan ini untuk mencegah terjadinya kebocoran material plastik cair dari celah antara

Nozle dan Sprue Bush Mold. Setelah ada sinyal PS2, maka Proses Injeksi berlangsung. 

SISTEM KONTROL OTOMATIS PADA MESIN INJECTION MOLDING 12

Injection Unit terdiri dari beberapa komponen :

1) Hydrolic Motor [Motor Hidrolik], untuk memutar Screw

2) Injection Cylinder [Silinder Injeksi], untuk menggerakkan Screw maju dan mundur

3) Hopper, sebagai wadah Material Plastik sebelum masuk ke Barrel. Beberapa aplikasi

menempatkan Hopper Dryer di atas Injection Unit ini

4) Screw, berfungsi sebagai Feeder untuk menyupai material dari arah belakang atau dari

Hopper, dan juga berfungsi sebagai pengaduk material plastik dalam keadaan cair

sehingga pencampuran warna lebih merata. Untuk Screw standard bawaan mesin

kurang begitu maksimal di dalam proses pencampuran warna

5) Barrel [Tungku], yang berfungsi memanaskan material plastik hingga mencair

6) Torpedo dan Check Ring atau Check Valve, yang berfungsi membuka aliran material

pada saat Charging dan menutup aliran material plastik pada saat injeksi berlangsung

7) Heater Band, pemanas elektrik dengan bentuk sabuk

8) Cylinder Head [Kepala Silinder], penghubung antara Nozle dan Barrel

9) Nozle

10) Carriage [Pembawa], sebagai dudukan unit injeksi dan juga ia sendiri duduk pada rel

slider

11) Injection Unit Cylinder [Silinder Unit Injeksi], berfungsi menekan Nozle kepada

Sprue Bush dari cetakan terpasang

12) Pressure Switch 2 [Saklar bertekanan bagian 2], aktif pada tekanan minimal 100

kg/cm² sebagai konfirmasi untuk melakukan proses injeksi dan juga untuk memastikan

material plastik tidak akan bocor pada saat proses injeksi berlangsung

Gambar Injection Unit

2.3.3. Sistem Penggerak (Drive Sytem)

SISTEM KONTROL OTOMATIS PADA MESIN INJECTION MOLDING 13

Sistem Penggerak [Drive System]. Saat ini masih umum dengan media Oli, atau

yang biasa disebut dengan Sistem Hidrolik [Hydrolic System], baik untuk mesin tipe

Straight Hydrolic maupun tipe Toggle. Namun dewasa ini untuk tipe Toggle sudah banyak

meng-aplikasikan Servo Motor [Full Electric System]. Kelebihan mesin yang sudah

mengaplikasikan Servo Motor gerakan mesin lebih tenang, tidak gedebak-gedebuk seperti

tipe Straight Hydrolic. Juga tentunya tidak berisik, dan cenderung lebih bersih karena tidak

menggunakan banyak Oli, yang mana untuk sistem Hidrolik ada celah kecil saja akan

terjadi kebocoran yang mengakibatkan area mesin terdapat genangan-genangan Oli.Namun

bukan berarti untuk mesin-mesin baru tidak lagi menggunakan sistem Hidrolik. Untuk

sebagian pengguna merasa lebih cocok dengan tipe Hidrolik, sehingga pembuat mesin

injeksi plastik masih mengeluarkan mesin tipe hidrolik yang tentunya beberapa bagian

sudah di design ulang untuk memperbaiki performanya.

2.3.4. Sistem Kontrol (Control System)

Sistem Kontrol [Control System]. Adalah sistem penjamin bahwa urutan cara kerja

mesin harus benar dan sesuai dengan program yang sudah dibuat oleh pembuat mesin.

Sehingga setiap gerakan, setiap perubahan, sinyal-sinyal sensor yang bisa ratusan

jumlahnya bisa saling mengikat, saling berhubungan dan saling mengunci dan sehingga

kinerja mesin tetap terjaga. Apalagi yang berhubungan dengan sistem keamanan dan

keselamatan pengguna mesin, maka dibuat berlapis, sehingga bisa menghilangkan resiko

karena resiko human error pengguna mesin itu sendiri. 

2.4. Prinsip & Proses Kerja Sistem Kontrol Otomatis Mesin Injection Molding

SISTEM KONTROL OTOMATIS PADA MESIN INJECTION MOLDING 14

Pada Proses Injeksi Plastik (Plastic Injection Molding Process) terdapat 2 bagian

besar metode dan tipe mesin yang digunakan, yaitu : Mesin Injeksi Plastik Vertikal

(Vertical Injection Molding Machine) dan Mesin Injeksi Plastik Horisontal (Horizontal

Injection Molding Machine). Tulisan saya ini hanya akan membahas mengenai proses

Mesin Injeksi Plastik Horisontal dengan pertimbangan aplikasi proses dari Mesin

Horisontal yang lebih luas dan variatif. Proses Injeksi Plastik Horisontal dibagi ke dalam 5

urutan kerja.

2.4.1. Menutup Cetakan (Mold Close)

Dalam 1 siklus kerja proses injeksi, diawali oleh proses Menutup Cetakan. Istilah

Mold dalam dunia Injeksi Plastik adalah cetakan untuk Proses Injeksi Plastik. Mold itu

sendiri terdiri dari 2 bagian besar yaitu sisi “Core” dan sisi “Cavity”. Sisi Cavity diikat

pada “Stationery Platen” Mesin Injeksi. Sedangkan sisi Core diikat pada “Moving Platen”

mesin, bagian inilah yang bergerak membuka dan menutup. Pada proses menutup terbagi

menjadi 4 urutan proses yaitu :

Low Mold Close Velocity & Low Mold Close Pressure

Posisi awal cetakan adalah “terbuka penuh” yang diatur sedemikian rupa sehingga

memungkinkan produk yang dihasilkan nantinya dapat dikeluarkan atau diambil dengan

mudah. Dari posisi ini bergerak hingga posisi tertentu yang tidak terlalu jauh dari posisi

terbuka penuh tadi. Gerakan ini dimaksudkan untuk mereduksi getaran mesin yang juga

sekaligus merawat mesin itu sendiri, terutama system hidroliknya yang rentan terhadap

tekanan hidrolik yang tiba-tiba. Contoh kerusakan yang paling ringan adalah kebocoran oli

hidrolik yang dikarenakan pecahnya selang hidrolik, belum lagi kerusakan lain yang

berupa kerusakan mekanis yang membutuhkan biaya lebih besar untuk memperbaikinya,

sehingga biaya perawatan mesin akan tinggi.

High Mold Close Velocity & Low Mold Close Pressure

SISTEM KONTROL OTOMATIS PADA MESIN INJECTION MOLDING 15

Memulai gerakan ini pada posisi yang tidak jauh dari posisi “terbuka penuh”,

dimana untuk gerakan lebih cepat sangat memungkinkan. Hal ini bertujuan untuk

menghemat waktu proses secara keseluruhan.

Low Mold Close Velocity & Low Mold Close Pressure

Sebelum cetakan menutup dengan rapat, maka cetakan harus bergerak perlahan

dengan tekanan yang rendah untuk menghindari tumbukan. Hal inipun bertujuan untuk

menjaga kondisi cetakan dan juga kondisi mesin agar selalu dalam performa yang baik dan

dapat ber-produksi dengan lancar.

High Mold Clamp

Posisi pada proses ini harus dibuat se-limit mungkin pada posisi menutup rapat

setelah gerakan sebelumnya. Hal ini juga untuk menghindari tumbukan karena tekanan

hidrolik yang relatif tinggi untuk menghimpit cetakan. Tekanan tinggi ini (Minimal 100

kg/cm²) dibutuhkan untuk menahan proses injeksi atau apa yang disebut “Cavity Force

During Injection” nantinya.

2.4.2. Injeksi Pengisian (Fill Injection)

Setelah dipastikan Mold dihimpit dengan tekanan tinggi. Maka Unit Injeksi yang

terdiri dari Nozzle, Barrel, dan Screw dan seterusnya. Bergerak mendekati Mold hingga

Nozzle bersentuhan dengan Mold, juga dengan tekanan tinggi (Hingga 100 kg/cm²).

Gambar di atas menunjukkan Nozzle sudah bersentuhan dengan Mold. Bagian Mold yang

bersentuhan langsung dengan Nozzle disebut “Sprue Bush”. Kemudian mesin melakukan

proses injeksi pengisian, yaitu menyuntikkan plastik cair ke dalam Mold. Pada proses ini

melibatkan beberapa parameter yang bisa kita atur sedemikian rupa mengikuti tingkat

kesulitan produk yang akan kita buat yaitu :

1) Tekanan Pengisian (Fill Pressure)

SISTEM KONTROL OTOMATIS PADA MESIN INJECTION MOLDING 16

Mesin-mesin keluaran saat ini memiliki variasi tingkat Tekanan Pengisian lebih

dari 2 tingkat, dan juga diikuti dengan variasi posisi dari tiap-tiap Tekanan Pengisian

tersebut. Sehingga kita dapat menentukan di posisi manakah ketika plastik cair membentuk

produk membutuhkan besaran Tekanan Pengisian “sekian” nilainya, dan di posisi lain

dengan masih produk yang sama membutuhkan besaran Tekanan Pengisian “sekian”, dan

seterusnya.Besarnya Tekanan Pengisian (Filling Pressure) yang kita atur sekedar lebih

tinggi dari Tekanan Pengisian sesungguhnya, atau sekitar 30%. Tekanan ini untuk

menghadapi fluktuasi tekanan ketika Proses Pengisian berlangsung dengan memperhatikan

“Pressure Gauge” (alat ukur tekanan Hidrolik) yang tersedia pada bagian unit injeksi, atau

yang ditunjukkan pada layar monitor bagi yang sudah digital. Fluktuasi tekanan ini akibat

adanya hambatan-hambatan aliran plastik cair di saat mengalir atau memasuki ruang-ruang

di dalam Mold, dan Tekanan Pengisian tidak boleh dikalahkan oleh hambatan ini, misalkan

pada suatu mesin terdapat 3 tingkat parameter Tekanan Pengisian yaitu :

PF1 dengan besaran 90 kg/cm² pada posisi (PFS1) 200 mm

PF2 dengan besaran 120 kg/cm² pada posisi (PFS2) 150 mm

PF3 dengan besaran 100 kg/cm² pada posisi (PFS3) 70 mm

2) Kecepatan Pengisian (Fill Velocity)

Terdapat variasi tingkat kecepatan yang bisa kita atur dan dibutuhkan untuk

menghindari adanya kondisi hasil produk yang tidak diinginkan. Posisi-posisi tingkat

kecepatan inipun bisa kita atur disesuaikan dengan posisi aliran plastik ketika membentuk

produk. Pada mesin sekarang, setidaknya terdapat 5 tingkat kecepatan dengan 5 posisinya,

atau bahkan lebih, misalkan :

PV1 dengan besaran 40% pada posisi “Shot Size” 200 mm

PV2 dengan besaran 60% pada posisi (PVS1) 170 mm

PV3 dengan besaran 70% pada posisi (PVS2) 150 mm

PV4 dengan besaran 50% pada posisi (PVS3) 70 mm

PV5 dengan besaran 10% pada posisi (PVS4) 20 mm

Berakhir pada posisi “V-P Change Over” 10 mm

Hasil produk dari proses ini masih belum sempurna dengan menyisakan sedikit, dan

akan disempurnakan pada proses selanjutnya. Jaminan terhadap kestabilan proses

SISTEM KONTROL OTOMATIS PADA MESIN INJECTION MOLDING 17

berkelanjutan berada di bagian ini, sehingga juga menentukan kestabilan hasil produk yang

dibuat. Untuk mesin-mesin terdahulu yang hanya menyediakan 1 tingkat Tekanan

Pengisian dan 1 atau 2 tingkat Kecepatan Pengisian. Hal ini tentu saja membatasi

kemampuan mesin ketika menghadapi produk dengan tingkat kesulitan tertentu, walau

proses setting parameternya relatif mudah dan cepat. 

2.4.3. Injeksi Menahan (Holding Injection)

Penyempurnaan hasil produk berada pada bagian proses ini. Sengaja harus dibuat

seperti itu agar pada proses penyempurnaan nantinya hanya akan membutuhkan nilai yang

benar-benar efisien. Pada proses ini tidak lagi melibatkan kecepatan di dalam setting

parameternya, hanya besaran tekanan yang kita atur beserta waktu yang kita butuhkan

untuk itu. Pada mesin sekarang terdapat 2 atau lebih Tekanan Holding dengan 2 atau lebih

setting waktu yang disediakan, misalkan :

PH1 dengan besaran 40 kg/cm² dengan waktu (TPH1) 0.5 second

PH2 dengan besaran 30 kg/cm² dengan waktu (TPH2) 1 second

PH3 dengan besaran 20 kg/cm² dengan waktu (TPH3) 2 second

Ketepatan besaran Tekanan sangat menentukan hasil produk yang dibuat, terlalu

besar akan masalah. Begitu juga bila kita buat terlalu kecil. Kebutuhan tingkat Tekanan

Holding harus berdasarkan pertimbangan kebutuhan terhadap hasil produk. Bila produknya

relatif sederhana cukup kita aktifkan 1 saja tingkat Tekanan Holding nya, dan bisa

tambahkan bila ternyata tidak cukup untuk produk yang lain. Pada mesin terdahulu hanya

menyediakan 1 saja tingkat Tekanan Holding dengan 1 tingkat waktu yang dibutuhkan.

2.4.4. Isi Ulang dan Pendinginan (Charging & Cooling)

SISTEM KONTROL OTOMATIS PADA MESIN INJECTION MOLDING 18

Isi ulang (Charging) plastik cair untuk siap disuntikkan pada siklus selanjutnya,

bersamaan waktunya perhitungan waktu Pendinginan pun (Cooling) dimulai. Parameter

yang direkomendasikan adalah waktu Pendinginan (Cooling Time) harus lebih lama dari

waktu Isi Ulang (Charging Time). Bila waktu Charging yang lebih lama, maka yang terjadi

adalah tumpahan material plastik dari nozzle ketika Mold Terbuka pada proses berikutnya.

Proses Charging sendiri adalah berputarnya Screw dengan bantuan Motor Hidrolik

ke arah putaran yang telah ditentukan, sehingga plastik pellet masuk ke dalam Barrel,

digiling oleh Screw, dan sampai di depan Torpedo sudah dalam keadaan cair dan siap

untuk disuntikkan ke dalam Mold. Tentu saja dengan bantuan suhu Barrel yang dapat kita

atur sesuai spesifikasi jenis plastik yang digunakan, yaitu pada suhu titik cair nya.

Check Valve yang terbuka, seperti pada gambar di atas. Dengan kondisi adanya

aliran dari belakang Torpedo menuju bagian depan Torpedo, dan tertutup ketika ada usaha

aliran plastic cair dari depan ke belakang Torpedo. Jadi alat ini berfungsi sebagai katup

satu arah.

2.4.5. Membuka Cetakan (Mold Open)

SISTEM KONTROL OTOMATIS PADA MESIN INJECTION MOLDING 19

Pada proses ini terdapat 5 urutan kerja, yaitu :

1) Melepas Himpitan pada Cetakan (Mold Clamp Release)

Yaitu dengan mengembalikan ke tekanan normal pada system hidrolik yang bekerja

untuk menghimpit cetakan. Yang sebelumnya bertekanan tinggi.

2) Gerakan membuka pada kecepatan perlahan dengan tekanan rendah (Low Mold Open

Velocity & Low Mold Open Pressure) Dari keadaan rapat, membuka secara perlahan

untuk menjaga kondisi cetakan yang rentan terhadap kerusakan akibat gesekan yang

terjadi antara sisi Core dan sisi Cavity.

3) Gerakan membuka pada kecepatan tinggi (High Mold Open Velocity)

Membuka dengan cepat dengan posisi yang memungkinkan setelah lepas dari

pergesekan antara Core dan Cavity, hal ini juga untuk menghemat waktu proses.

4) Gerakan membuka pada kecepatan rendah. (Low Mold Open Velocity)

Sebelum posisi cetakan terbuka penuh, maka gerakan membuka cetakan harus perlahan

agar tidak terjadi overlap atau posisi terbuka yang “kelebihan”. Kecepatan rendah ini

juga dimasudkan agar posisi terbuka penuh adalah stabil posisinya dari satu siklus ke

siklus kerja berikutnya. Hal ini untuk mempermudah kerja Robot disaat mengambil

produk dari dalam cetakan.

5) Gerakan melepas produk dari dalam cetakan (Ejection)

Ejector mendorong produk dari sisi Core agar mudah diambil, tentu saja produk harus

menempel pada sisi Core ketika cetakan terbuka, dan bukan menempel pada sisi Cavity.

Walaupun bisa saja dibuat produknya menempel pada sisi Cavity, tentu saja dengan

pertimbangan produk dan design cetakan yang dirancang demikian. Proses Ejection ini

pun terdapat parameter yang dapat kita atur, yaitu : Jarak, tekanan hidroliknya,

kecepatan, dan berapa kali mendorongnya. Parameter ini tentu saja tergantung

kebutuhan dan bentuk produknya. Maka 1 siklus Proses Injeksi Plastik telah selesai.

BAB III

KESIMPULAN

SISTEM KONTROL OTOMATIS PADA MESIN INJECTION MOLDING 20

3.1. Hasil Analisa Sistem Kontrol Otomatis Pada Mesin Injection Molding

Penelitian ini menggunakan metode deskriptif kuantitatif. Penelitian dilakukan

menggunakan software simulasi AutoDesk Inventor 2013 dengan mengatur mold

temperature untuk dapat mengetahui kualitas produk spion PS 135 pada proses injection

molding menggunakan mesin injection molding HAITIAN HTF 160X. Instrumen

penelitian ini menggunakan parameter melt temperature 230ºC, injection pressure 85MPa,

injection time 2s dan machine time open clamp 7s. Parameter yang divariasi adalah mold

temperature dengan variasi20 oC, 30 oC, 40 oC, 50 oC, 60 oC, 70 oC, 80 oC, 90 oC.

Material plastik yang digunakan adalah jenis Polypropylene (PP) globalene 7533.

Gate location terdapat pada X= 1,246 mm, Y=84,097 mm dan Z= 5,500 mm.

Gambar 1. Gate Location

Diagram alir pengujian dapat dilihat pada gambar 2.

SISTEM KONTROL OTOMATIS PADA MESIN INJECTION MOLDING 21

Gambar 2. Prosedur Penelitian

HASIL DAN PEMBAHASAN

Confidence of fill

Gambar 3. Confidence Of Fill

Hasil simulasi menggunakan variasi mold temperature 20 s/d 90oC menunjukkan

bahwa aliran plastik cair mampu mengisi seluruh rongga cetak dengan sempurna, karena

SISTEM KONTROL OTOMATIS PADA MESIN INJECTION MOLDING 22

nilai yang ditunjukkan 100% high. Confidence of fill ini ditunjukkan dengan warna hijau

pada semua bagian.

Quality Prediction

Gambar 4. Quality Prediction

Hasil simulasi menggunakan variasi mold temperature 20 s/d 90oC dinyatakan

berkualitas baik dengan tidak adanya nilai pada indikator low dan mayoritas benda

berwarna hijau atau high.

Air Traps

Gambar 5. Air Traps

Pada simulasi ini ditemukan air traps yang terjadi pada bagian sisi luar dan sisi

dalam benda yang ditunjukkan dengan lingkaran berwarna merah muda. Air traps terjadi

pada semua variasi mold temperature. Hal tersebut menunjukkan bahwa variasi mold

temperature tidak dapat menghilangkan air traps.

Weld Line

SISTEM KONTROL OTOMATIS PADA MESIN INJECTION MOLDING 23

Gambar 6. Weld Line

Weld line ditemukan pada simulasi ini yang berupa garis-garis pada bagian sisi luar

dan dalam benda. Weld line terjadi pada semua variasi mold temperature. Hal tersebut

menunjukkan bahwa variasi mold temperature tidak dapat menghilangkan weld line.

Hasil Simulasi Produk Spion PS135 dengan Parameter Mold Temperature antara 20 s/d

90oC Menggunakan AutoDesk Inventor 2013

3.2. Kesimpulan dan Saran

3.2.1. Kesimpulan

SISTEM KONTROL OTOMATIS PADA MESIN INJECTION MOLDING 24

1. Pada mesin injection molding ini terdapat dua mode, yaitu mode otomatis dan semi

otomatis yang dapat diatur melalui panel pengontrol

2. Sistem pengontrolan Injection Molding Machine terdiri dari dua bagian utama

yakni injection unit dan clamping unit. Sistem injection unit bertujuan untuk

meleburkan bahan baku polymer menjadi bahan cair yg nantinya akan diproses oleh

bagian clamping unit. Sedangkan sistem clamping unit bertujuan untuk mencetak

sekaligus mendinginkan sesuai pola cetakan.

3. Terdapat dua jenis sistem pendinginan yakni sistem oli hidrolik pada bagian

injection unit untuk menjaga temperatur oli dan sistem pendingin cetakan pada

bagian clamping unit untuk mendinginkan polymer cair yg panas menjadi bentuk

produk sesuai pola cetakan.

3.2.2. Saran

1. Sebaiknya dilakukan maintenance mesin termasuk penggantian oli, pemantauan

suhu, tekanan, dan sistem pendingin secara rutin untuk merawat mesin agar lebih

tahan lama dan juga untuk keselamatan kerja.

2. mekanisme sistem hidrolik mampu memberikan gaya yang besar dengan konstruksi

yang ringkas, melalui pembuatan/pengadaan power unit sampai dengan slinder

hidrolik.

3. Pengujian mesin injeksi plastik memberikan hasil cukup memuaskan dalam proses

pencetakan komponen plastik membutuhkan waktu yang singkat, tenaga untuk

mengoperasikan kecil, dan suara tidak bising.

DAFTAR PUSTAKA

[1]. Manual Book’s Injection Molding Machine for Sm-150

[2]. Injection molding machine www.wikipedia.com

[3]. Ogata, Katsuhiko. 1990. “Teknik Kontrol Automatik”. Jilid 1. Alih Bahasa Edi

Leksono. Jakarta : Erlangga.

[4]. Ogata, Katsuhiko. 1990. “Teknik Kontrol Automatik”. Jilid 2. Alih Bahasa Edi

Leksono. Jakarta : Erlangga.

[5]. Parr, Andrew. 2003. Hidroulik dan Pneumatika: Pedoman Bagi Teknisi dan

Insinyur. Erlangga:Jakarta

SISTEM KONTROL OTOMATIS PADA MESIN INJECTION MOLDING 25