FDM 3D Printing Process Optimization for PLA-Based Bearing Components Using the Taguchi Method

Optimasi Proses Cetak 3D FDM untuk Komponen Bearing Berbasis PLA Menggunakan Metode Taguchi

Authors

  • Wahyu Dwi Lestari Lestari Universitas Pembangunan Nasional Veteran Jawa Timur
  • Sania Nadillah Permata Dewi Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur

Keywords:

3D Printing, FDM, PLA, Metode Taguchi, ANOVA, Komponen Bearing

Abstract

Kualitas hasil cetak 3D memegang peranan krusial dalam menjamin keandalan dan performa komponen mekanik seperti bearing. Penelitian ini bertujuan mengidentifikasi pengaruh tiga parameter utama Fused Deposition Modeling (FDM) infill density, layer height, dan suhu nozzle terhadap dua indikator mutu cetak pada komponen bearing berbahan PLA, yaitu waktu cetak dan berat cetakan. Metode Taguchi dengan orthogonal array L9 (3³) diterapkan untuk merancang sembilan kombinasi eksperimen. Setiap kombinasi diuji menggunakan printer Flashforge Guider II Series dengan filamen PLA, lalu dianalisis menggunakan rasio signal – to – noise (S/N) (kriteria “smaller is better”) dan Analysis of Variance (ANOVA). Hasil penelitian menunjukkan bahwa layer height paling dominan memengaruhi waktu cetak (kontribusi 81 %), diikuti infill density (17 %), sedangkan suhu nozzle tidak signifikan. Untuk berat cetakan, tidak terdapat parameter yang berpengaruh signifikan secara statistik (p-value > 0,05), meski infill density memiliki kontribusi terbesar (28 %). Berdasarkan temuan ini, kombinasi optimal untuk meminimalkan waktu cetak pada komponen bearing adalah infill density 60 %, layer height 0,20 mm, dan suhu nozzle 200 °C. Penelitian selanjutnya direkomendasikan untuk mengeksplorasi faktor tambahan (misalnya print speed, suhu platform) serta melakukan uji kekuatan mekanik pada komponen bearing untuk memastikan kestabilan sifat mekanis.

References

[1] T. Narancic et al., “Biodegradable Plastic Blends Create New Possibilities for End-of-Life Management of Plastics but They Are Not a Panacea for Plastic Pollution,” Environmental Science and Technology, vol. 52, no. 18, pp. 10441–10452, 2018, doi: 10.1021/acs.est.8b02963.

[2] U. Unaijah and S. Darwis, “Prediksi Sisa Umur Bearing Menggunakan Distribusi Weibull,” Jurnal Riset Statistika, pp. 73–81, 2022, doi: 10.29313/jrs.vi.909.

[3] Y. Sun et al., “Grafting Lignin with Bioderived Polyacrylates for Low-Cost, Ductile, and Fully Biobased Poly(lactic acid) Composites,” ACS Sustainable Chemistry and Engineering, vol. 8, no. 5, pp. 2267–2276, 2020, doi: 10.1021/acssuschemeng.9b06593.

[4] C. Grabowik, K. Kalinowski, G. Ćwikła, I. Paprocka, and P. Kogut, “Tensile tests of specimens made of selected group of the filament materials manufactured with FDM method,” MATEC Web of Conferences, vol. 112, pp. 1–6, 2017, doi: 10.1051/matecconf/201711204017.

[5] A. R. Fachrudin and F. A. F. Astuti, “Pengaruh Layer Height Dan Printing Speed Terhadap Tingkat Kekasaran Permukaan Hasil Additive Manufacturing,” Majamecha, vol. 6, no. 1, pp. 46–57, 2024, doi: 10.36815/majamecha.v6i1.2971.

[6] M. Behzadnasab, A. A. Yousefi, D. Ebrahimibagha, and F. Nasiri, “Effects of processing conditions on mechanical properties of PLA printed parts,” Rapid Prototyping Journal, vol. 26, no. 2, pp. 381–389, 2020, doi: 10.1108/RPJ-02-2019-0048.

[7] H. Hasdiansah and S. Sugiyarto, “Pengaruh Setting Parameter pada Slicing Software terhadap Surface Roughness Objek 3D Printing menggunakan Metode Taguchi,” Jurnal Rekayasa Mesin, vol. 16, no. 3, p. 319, 2021, doi: 10.32497/jrm.v16i3.2519.

[8] S. Zhang, S. Zhang, B. Wang, and T. G. Habetler, “Deep Learning Algorithms for Bearing Fault Diagnosticsx - A Comprehensive Review,” IEEE Access, vol. 8, pp. 29857–29881, 2020, doi: 10.1109/ACCESS.2020.2972859.

[9] H. L. H. Anh, T. K. Tuan, N. H. Quang, N. H. Luan, T. M. Truong, and N. T. Q. Dung, “Optimization of Milling Process by Taguchi-PSI Method,” E3S Web of Conferences, vol. 309, pp. 1–5, 2021, doi: 10.1051/e3sconf/202130901019.

[10] R. B. Kristiawan, F. Imaduddin, D. Ariawan, Ubaidillah, and Z. Arifin, “A review on the fused deposition modeling (FDM) 3D printing: Filament processing, materials, and printing parameters,” Open Engineering, vol. 11, no. 1, pp. 639–649, 2021, doi: 10.1515/eng-2021-0063.

[11] B. Lu, M. Li, T. N. Wong, and S. Qian, “Effect of printing parameters on material distribution in spray-based 3D concrete printing (S-3DCP),” Automation in Construction, vol. 124, pp. 1989–2002, 2021, doi: 10.1016/j.autcon.2021.103570.

[12] V. N. VAN HARLING and H. Apasi, “Perancangan Poros Dan Bearing Pada Mesin Perajang Singkong,” Soscied, vol. 1, no. 2, pp. 42–48, 2018, doi: 10.32531/jsoscied.v1i2.164.

[13] S. Mishra and S. Aggarwal, “A Review of Performance of Textured Journal Bearing,” Tribology Online, vol. 18, no. 7, pp. 494–507, 2023, doi: 10.2474/trol.18.494.

[14] S. Farah, D. G. Anderson, and R. Langer, “Physical and mechanical properties of PLA , and their functions Physical and mechanical properties of PLA , and their functions in,” Advanced Drug Delivery Reviews, vol. 107, no. Dec., pp. 367–92, 2016.

[15] F. Lubis, R. Pane, S. Lubis, M. A. Siregar, and B. Santri Kusuma, “Jurnal Mesil (Mesin, Elektro, Sipil,) Analisa Kekuatan Bearing Pada Prototype Belt Conveyor,” vol. 2, no. 2, pp. 51–57, 2021.

[16] F. H. Lubis, R. Pane, S. Lubis, M. A. Siregar, and B. S. Kusuma, “Analisa Kekuatan Bearing Pada Prototype Belt Conveyor,” Jurnal Mesil (Mesin Elektro Sipil), vol. 2, no. 2, pp. 51–57, 2021, doi: 10.53695/jm.v2i2.584.

Downloads

Published

2025-12-04