surat keteranganirvansepty.staff.gunadarma.ac.id/publications/files/5248/jurnal... · efisiensi dan...
TRANSCRIPT
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 : [email protected] Penulis : RT01, RW04 desa. dukuh kec.cibungbulang kab. bogor
dengan penulis lainnya sebagai berikut:Penulis ke-2/Nomor/Email : IRVAN SEPTYAN MULYANA / 140453 / [email protected]
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([email protected].)
2Irvan Septyan Mulyana.
2 Jl. Margonda Raya No.100, Pondok Cina, Depok 16424([email protected])
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.