VIENID Mulai latihan

Beranda › Materi › Manufaktur Industri (Tokutei 2)

Pencetakan Plastik (Tingkat 2)

Manufaktur Industri (Tokutei 2) · 製造分野(2号) · Disusun oleh Tokutei Pass berdasarkan materi resmi; tidak disalin kata per kata.

Sifat Plastik Teknik dan Manajemen Pengeringan Awal

Pada kompetensi tingkat 2, teknisi wajib memahami secara mendalam sifat fisik 'plastik teknik (engineering plastics)' yang unggul ketahanan panas dan kekuatan mekanisnya guna mengatur parameter cetak. Plastik teknik terbagi atas jenis kristalin (PA, POM, PBT, PPS) dan amorf (PC, m-PPE).

Resin yang memiliki ikatan ester atau amida seperti polikarbonat (PC), polibutilena tereftalat (PBT), polietilena tereftalat (PET), dan poliamida (PA) akan mengalami 'hidrolisis' apabila dilelehkan di dalam silinder bersuhu tinggi dalam keadaan masih mengandung uap air.

Saat hidrolisis terjadi, selain menimbulkan silver streak dan gelembung pada permukaan produk, rantai polimer juga terputus sehingga berat molekul turun dan kekuatan impak menjadi sangat getas. Kerusakan ini tidak dapat pulih meskipun dikeringkan ulang.

Oleh sebab itu, sebelum dicetak bahan wajib dikeringkan awal menggunakan dehumidifying dryer atau hopper dryer pada suhu dan waktu yang ditentukan (misalnya PC pada 120°C selama 4–6 jam, PA pada 80–100°C selama 4–8 jam) hingga di bawah batas kadar air.

Selain itu, pada resin berpenguat serat kaca (GF-PA, GF-PBT), serat berorientasi searah aliran (MD) sehingga penyusutan arah aliran jauh lebih kecil dibandingkan arah tegak lurus (TD); pengendalian lengkungan akibat 'anisotropi penyusutan' ini sangat penting.

Poin penting


  • Sebelum mencetak PC atau PBT, lakukan pengeringan awal yang cukup guna mencegah penurunan kekuatan akibat hidrolisis.

  • Bila POM tertahan lama di dalam silinder panas, resin akan terurai karena panas dan menghasilkan gas berbau menyengat.

  • Untuk resin berpenguat serat kaca, gunakan sekrup tahan aus dan hindari tekanan balik yang berlebihan.
KosakataArti
Hidrolisis (pemutusan rantai polimer oleh uap air pada suhu tinggi)
Dehumidifying dryer (pengering udara kering titik embun rendah)
Anisotropi penyusutan (selisih susut arah aliran MD dan melintang TD)
Dekomposisi termal akibat tertahan lama di dalam silinder

Kontrol Mekanisme Mesin Injeksi dan Pengaturan Parameter Presisi

Di ujung sekrup mesin cetak injeksi in-line terdapat 'katup penahan aliran balik (check ring dan seat ring)' yang mengalirkan lelehan ke depan saat penakaran dan menutup aliran balik saat injeksi serta tekanan tahan. Keausan check ring membuat nilai cushion berfluktuasi dan memicu short shot maupun sink mark.

Pada tahap injeksi digunakan 'kontrol kecepatan injeksi bertingkat': 'kecepatan rendah' saat melewati gate untuk mencegah jetting, 'kecepatan tinggi' saat mengisi bodi utama, serta 'perlambatan' sesaat sebelum pengisian penuh guna mencegah gas burn dan flash akibat lonjakan tekanan.

Pada posisi saat lelehan mengisi sekitar 95–98% cavity (posisi pengalihan V-P), kendali beralih dari kecepatan ke tekanan (tekanan tahan). Jika pengalihan V-P terlalu cepat akan terjadi short shot, sedangkan jika terlalu lambat terjadi overpacking yang memicu flash dan susah lepas dari cetakan.

Untuk menentukan waktu tekanan tahan optimal, waktu tekanan tahan ditambah bertahap sambil menimbang berat produk hingga ditemukan 'waktu gate seal' saat berat produk menjadi konstan. Selain itu, 'cushion' sekitar 3–5 mm harus selalu disisakan pada posisi sekrup paling depan agar tekanan tahan efektif.

Mekanisme pencekaman terbagi atas 'tipe toggle' yang menggunakan pelipatgandaan link untuk buka-tutup cepat dan hemat energi, serta 'tipe hidrolik langsung' yang menekan langsung dengan silinder tanpa terpengaruh pemuaian cetakan. Gaya cekam dihitung dengan rumus 'Luas Proyeksi × Tekanan Resin Rata-rata Cavity'.

Kontrol Mekanisme Mesin Injeksi dan Pengaturan Parameter Presisi

Poin penting


  • Jika check ring aus, resin mengalir balik selama tekanan tahan sehingga nilai cushion turun hingga 0 mm.

  • Dengan memperlambat kecepatan injeksi sesaat sebelum penuh, gas burn dan flash dapat ditekan secara bersamaan.

  • Waktu pendinginan yang diperlukan produk cetak bertambah panjang sebanding dengan kuadrat ketebalan maksimumnya.
KosakataArti
Katup penahan aliran balik / Check ring (mencegah bocor balik)
Posisi pengalihan V-P (titik pindah kecepatan ke tekanan tahan)
Waktu gate seal (waktu membekunya gate saat berat produk konstan)
Gaya cekam yang diperlukan (Luas proyeksi A × Tekanan cavity P)

Struktur Cetakan Lanjutan, Sistem Gate, Kontrol Suhu, dan Perawatan

Bila bagian samping produk memiliki lubang samping atau undercut, digunakan mekanisme 'angular pin' yang menggerakkan 'slide core' ke arah samping seiring pembukaan cetakan. Saat cetakan menutup, 'locking block' menahan bagian belakang slide core agar tidak terdorong mundur oleh tekanan injeksi.

Sistem gate potong otomatis mencakup 'pin-point gate' pada cetakan 3 pelat yang meninggalkan bekas titik kecil, serta 'submarine gate (tunnel gate)' yang menembus miring di bawah permukaan parting untuk memotong gate secara otomatis pada cetakan 2 pelat.

Pada 'cetakan hot runner' tanpa limbah runner, manifold dan nosel dijaga tetap panas oleh heater. Khususnya 'tipe valve-gate' menutup gate secara mekanis dengan valve pin setelah tekanan tahan selesai, sehingga bebas stringing maupun drooling dan menghasilkan bekas gate yang rapi.

Cetakan multi-cavity menerapkan 'runner keseimbangan alami tipe-H' agar jarak aliran dan riwayat geser ke setiap cavity sama. Kedalaman gas vent disesuaikan viskositas resin: dangkal 0,01–0,02 mm untuk PA berviskositas rendah dan 0,03–0,05 mm untuk PC.

Setelah penggantian cetakan, 'fungsi pencekaman tekanan rendah (proteksi cetakan)' wajib diatur untuk mencegah kerusakan cetakan akibat benda terjepit. Perawatan rutin meliputi pembersihan kerak saluran pendingin dan pelumasan tipis grease tahan panas pada batang geser pin ejektor.

Struktur Cetakan Lanjutan, Sistem Gate, Kontrol Suhu, dan Perawatan

Poin penting


  • Locking block mencegah slide core terdorong mundur oleh tekanan resin pada saat injeksi.

  • Penerapan runner keseimbangan alami menyeragamkan keseimbangan pengisian ke seluruh cavity.

  • Saat kerak menempel pada sirkuit pendingin, perpindahan panas turun dan suhu aktual cetakan meningkat.
KosakataArti
Mekanisme slide core dan angular pin untuk membebaskan undercut
Submarine gate / Tunnel gate (gate potong otomatis cetakan 2 pelat)
Hot runner tipe valve-gate (penutupan mekanis lubang gate dengan pin)
Pencekaman tekanan rendah / Proteksi cetakan terhadap benda terjepit

Diagnosis Lanjutan Cacat Cetak Injeksi dan Desain Ketebalan Produk

Pada ujian praktik tingkat 2, teknisi dituntut mengenali mekanisme cacat cetak dan menyusun tindakan perbaikan baik dari kondisi mesin, modifikasi cetakan, maupun desain produk. Misalnya, 'void (gelembung vakum)' di dalam bagian tebal terjadi akibat penyusutan bagian dalam setelah kulit luar membeku; diatasi dengan menaikkan tekanan tahan dan menaikkan suhu cetakan.

Sebaliknya, 'gelembung gas dan silver streak' akibat uap air atau gas dekomposisi diatasi dengan pengeringan awal yang tuntas, pengaturan tekanan balik yang tepat, serta mengurangi jarak suck-back (agar udara tidak terhisap ke nosel). Meskipun tampak serupa, void vakum dan gelembung gas membutuhkan penanganan berbeda.

'Jetting'—di mana lelehan yang ditembakkan cepat melewati gate sempit meliuk seperti cacing lalu membeku—dicegah dengan memperlambat kecepatan injeksi saat melewati gate atau mengubah desain menjadi tab gate agar aliran menumbuk dinding cetakan.

Pada produk berbentuk kotak, panas mudah terperangkap di sudut core bagian dalam sehingga lebih panas daripada sisi cavity luar; penyusutan lebih besar pada sisi panas menarik dinding melengkung ke dalam ('inward warpage'). Solusinya adalah mengatur suhu sisi bergerak (core) lebih rendah daripada sisi tetap (cavity).

Sebagai aturan desain produk untuk mencegah sink mark, ketebalan rusuk penguat ('rib') di balik pelat datar dirancang sekitar 50–60% dari ketebalan dinding dasar, serta menerapkan pengurangan daging ('coring out') pada pangkal boss guna menghindari penumpukan ketebalan.

Poin penting


  • Untuk mencegah void di bagian tebal, naikkan suhu cetakan guna memperlambat pembekuan kulit luar agar tekanan tahan bekerja efektif.

  • Ketebalan rib di bagian belakang pelat datar dirancang sekitar 50–60% dari ketebalan dinding dasar.

  • Panaskan awal komponen insert logam sebelum dicetak guna mencegah retak weld line akibat tegangan sisa.
KosakataArti
Void vakum di bagian tebal akibat kulit luar membeku cepat
Jetting (aliran meliuk seperti cacing saat melewati gate dengan cepat)
Keseimbangan pendinginan permukaan dalam (core) dan luar (cavity)
Rasio tebal rib (50–60% dinding utama) dan coring out pencegah sink mark

Manajemen Praktis Pencetakan Resin Termoset (Kompresi dan Transfer)

'Resin termoset' seperti fenol (PF), urea (UF), melamin (MF), epoksi (EP), dan poliester tak jenuh (UP) mengalami reaksi kimia ikatan silang (cross-linking) di dalam cetakan panas bersuhu sekitar 150–180°C, membentuk jaringan tiga dimensi dan mengeras secara permanen.

Pada cetak kompresi (compression molding), pemanasan awal tablet bahan (preform) dengan pemanas frekuensi tinggi sebelum dimasukkan ke cavity akan meningkatkan fluiditas, mempersingkat waktu pengerasan (cure time), dan menyeragamkan pengerasan hingga ke bagian dalam.

Selain itu, pada tahap awal penekanan dilakukan gerakan membuka sedikit cetakan sesaat yang disebut 'pembuangan gas (breathing / degassing)'. Langkah ini membuang uap air dan gas reaksi kondensasi ke luar sehingga mencegah cacat 'lepuh (blister)' dan keropos.

Apabila suhu pemanasan awal atau suhu cetakan terlalu tinggi, atau gerakan dari pengisian bahan hingga penekanan cetakan terlalu lambat, bahan sudah mengeras sebelum mencapai sudut cavity ('pengerasan dini / pre-cure'), menyebabkan short shot dan permukaan kusam.

Pada transfer molding, cetakan ditutup lebih dulu lalu plunyer menekan bahan dari ruang pemanas (pot) melalui runner ke cavity, sehingga cocok untuk produk rumit atau insert logam. Ketebalan 'cull (sisa bahan di dasar pot)' yang tepat wajib dijaga agar tekanan diteruskan secara efektif.

Poin penting


  • Jika breathing tidak dilakukan pada cetak kompresi, gas yang terperangkap menyebabkan lepuh (blister) pada produk.

  • Bila suhu cetakan terlalu tinggi, akan terjadi pengerasan dini (pre-cure) dan mengakibatkan kurang isi.

  • Pada transfer molding, sisakan cull dengan ketebalan yang tepat di dasar pot untuk meneruskan tekanan.
KosakataArti
Pemanasan awal tablet termoset sebelum dimasukkan ke cetakan
Breathing / Degassing (membuka sedikit cetakan sesaat untuk buang gas)
Pre-curing (pengerasan dini sebelum bahan mengisi penuh cavity)
Cull (sisa bahan di dasar pot untuk meneruskan tekanan efektif)

Manajemen Proses Ekstrusi, Blow Molding, dan Vacuum Forming

Sekrup mesin ekstrusi terdiri atas 3 zona dari arah hopper: 'zona pengumpanan (feed zone)', 'zona kompresi (compression zone)', dan 'zona penakaran (metering zone)'. Breaker plate dan screen pack di ujung sekrup menyaring kotoran, memberi tekanan balik, dan meluruskan aliran spiral menjadi aliran lurus.

Fenomena mengembangnya lelehan resin yang keluar dari mulut die menjadi lebih tebal dari celah die disebut 'die swell (efek Barus)'. Pada ekstrusi film tiup (inflation molding), menjaga ketinggian 'frost line' (garis batas pembekuan gelembung film oleh hembusan air ring) tetap konstan akan menstabilkan lebar lipatan dan kejernihan film.

Pada direct blow molding untuk wadah berongga, parison yang menggantung tertarik oleh beratnya sendiri sehingga bagian atas menipis ('drawdown'). Untuk mengompensasi drawdown dan menyeragamkan ketebalan sesuai rasio tiup botol, digunakan 'parison controller' guna mengatur celah die pada banyak titik.

Selain itu, pada 'biaxial stretch blow molding' untuk botol PET minuman, 'preform' hasil cetak injeksi dipanaskan pada suhu regang optimal, lalu diregangkan arah vertikal dengan stretch rod sekaligus ditiup arah horizontal dengan udara tekanan tinggi guna meningkatkan kekuatan, kejernihan, dan sifat penghalang gas.

Pada 'vacuum dan pressure forming' lembaran plastik yang dilunakkan, metode 'plug-assist forming'—merentangkan lembaran terlebih dahulu dengan plug mekanis tepat sebelum penghisapan vakum—banyak dipakai agar sudut dasar wadah dalam tidak menjadi sangat tipis.

Manajemen Proses Ekstrusi, Blow Molding, dan Vacuum Forming

Poin penting


  • Ketika screen pack tersumbat, tekanan resin sebelum breaker plate akan naik secara tidak normal.

  • Pada biaxial stretch blow molding, preform diregangkan arah vertikal dan horizontal untuk meningkatkan kekuatan botol.

  • Pada vacuum forming wadah dalam, plug-assist digunakan untuk mencegah penipisan ekstrem di sudut dasar.
KosakataArti
Breaker plate dan screen pack (penyaringan, tekanan balik, pelurusan aliran)
Die swell / Efek Barus (mengembangnya lelehan setelah keluar dari celah die)
Frost line (garis batas pembekuan resin pada gelembung film inflasi)
Parison controller (pengatur ketebalan aksial parison untuk kompensasi drawdown)

Tujuh Alat QC dan Pengendalian Proses Statistik (Cp & Peta Kendali)

Penyelia lapangan tingkat 2 dituntut menguasai 'Tujuh Alat QC (QC 7 Tools)' untuk menganalisis penyebab cacat berdasarkan data objektif. 'Diagram Pareto' menggabungkan grafik batang jumlah cacat per kategori dengan garis rasio kumulatif untuk memilih item perbaikan prioritas.

'Diagram sebab-akibat (diagram tulang ikan / fishbone)' menyusun faktor penyebab 4M (Mesin, Cetakan, Material, Metode) terhadap suatu karakteristik cacat secara sistematis. Adapun 'diagram pencar (scatter diagram)' memplot pasangan dua variabel untuk melihat 'korelasi positif' atau 'korelasi negatif'.

Pada 'histogram' yang menampilkan distribusi hasil ukur, apabila terbentuk pola 'dua puncak (bimodal)' di kiri dan kanan, hal itu menandakan tercampurnya produk dari 2 cavity atau 2 mesin yang memiliki nilai rata-rata berbeda, sehingga perlu dilakukan 'stratifikasi (pemisahan data)' per cavity.

Pada 'peta kendali Xbar-R' yang memantau kestabilan proses terhadap waktu, meskipun titik masih berada di dalam batas kendali (UCL dan LCL), munculnya 'run (deretan titik di satu sisi garis tengah CL)' atau 'trend (kecenderungan naik/turun terus-menerus)' merupakan gejala ketidaknormalan proses yang wajib diselidiki.

'Indeks kapabilitas proses Cp = (USL − LSL) ÷ 6σ' menyatakan rasio lebar spesifikasi terhadap sebaran proses 6σ; umumnya Cp ≥ 1,33 dinilai memiliki kapabilitas proses yang memadai, sedangkan Cp < 1,00 memerlukan inspeksi 100% dan perbaikan proses.

Tujuh Alat QC dan Pengendalian Proses Statistik (Cp & Peta Kendali)

Poin penting


  • Apabila histogram berbentuk dua puncak, lakukan stratifikasi data berdasarkan nomor cavity untuk memeriksa penyebabnya.

  • Pada peta kendali, deretan titik berturut-turut di satu sisi garis tengah dinilai sebagai gejala awal ketidaknormalan proses.

  • Saat memeriksa hubungan tekanan tahan dan berat produk dengan diagram pencar, terlihat korelasi positif yang menanjak ke kanan.
KosakataArti
Diagram Pareto dan rasio kumulatif untuk menentukan prioritas perbaikan
Diagram sebab-akibat (fishbone) untuk menguraikan faktor penyebab 4M
Peta kendali Xbar-R untuk memantau rata-rata dan rentang proses
Indeks kapabilitas proses Cp = (USL − LSL) ÷ 6σ (memadai bila Cp ≥ 1,33)

Manajemen Perubahan 4M, Pemeriksaan Awal, Sampel Batas, dan Pergantian Warna

Di lantai produksi massal, setiap kali terjadi 'perubahan 4M (Man, Machine/Mold, Material, Method)'—seperti pergantian lot bahan, perbaikan/penggantian cetakan, perubahan parameter cetak, atau pergantian sif operator—wajib dilakukan 'manajemen perubahan 4M' untuk mencatat perubahan dan mengendalikan risiko mutu.

Saat melakukan 'pemeriksaan produk awal (first-article inspection)' setelah ganti atau perbaikan cetakan, sampel diambil setelah suhu dan siklus stabil. Khususnya pada cetakan multi-cavity seperti 8-cavity, produk dari seluruh cavity (No.1 hingga No.8) wajib diambil dan diperiksa dimensi serta tampilannya per nomor cavity.

Selain itu, pengukuran dimensi presisi yang dilakukan sesaat setelah produk keluar cetakan dalam kondisi panas akan menghasilkan kesalahan besar akibat pemuaian panas dan penyusutan pasca-cetak. Secara prinsip, produk harus dikondisikan terlebih dahulu pada atmosfer standar JIS K 7100 (suhu 23°C, kelembapan relatif 50%).

'Sampel batas (limit sample)' yang menjadi acuan batas lulus/gagal pemeriksaan visual wajib mencantumkan cap persetujuan departemen QC dan masa berlaku, serta disimpan terlindung dari cahaya di lokasi tetap guna mencegah perubahan warna atau tercampur dengan barang kirim.

Saat melakukan 'pergantian warna' dari gelap ke terang atau 'pergantian bahan', kontaminasi dicegah dengan membersihkan selang penghisap, hopper, dryer, dan magnet secara menyeluruh, serta menguras sisa resin di dalam silinder dan ujung nosel menggunakan purging compound.

Poin penting


  • Pada pemeriksaan awal cetakan 8-cavity, ukur seluruh cavity dari No.1 sampai No.8 satu per satu.

  • Cantumkan cap persetujuan dan masa berlaku pada sampel batas, serta simpan terlindung dari cahaya untuk mencegah perubahan warna.

  • Saat pergantian warna, bersihkan seluruh sisa pelet lama pada hopper dan magnet sebelum melakukan purging.
KosakataArti
Manajemen perubahan 4M (Man, Machine/Mold, Material, Method)
Pemeriksaan produk awal per nomor cavity untuk seluruh cavity
Pengondisian standar (23°C, 50% RH sesuai JIS K 7100) sebelum pengukuran
Sampel batas (limit sample) yang disahkan QC sebagai batas lulus/gagal visual

K3 Lantai Produksi Cetak Plastik, Interlock, dan Kegiatan KY

Di lantai produksi cetak plastik terdapat berbagai sumber bahaya yang dapat memicu kecelakaan kerja fatal, seperti cetakan yang membuka-menutup dengan gaya cekam puluhan hingga ribuan kN, silinder pemanas dan nosel bersuhu 200–350°C, serta robot pengambil otomatis berkecepatan tinggi.

'Pintu pengaman' mesin cetak injeksi dilengkapi 'interlock keselamatan' elektrik, hidrolik, dan mekanis yang menghentikan penutupan cetakan, injeksi, serta gerakan robot selama pintu terbuka. Menonaktifkan limit switch dengan lakban atau cara apa pun sangat dilarang dalam kondisi apa pun.

Saat mengambil produk atau runner yang tersangkut di dalam cetakan, maupun saat membersihkan dan melumasi cetakan, wajib memindahkan mesin ke 'mode manual', mematikan motor/pompa penggerak, menghentikan robot pengambil di posisi asal, serta menggunakan alat khusus seperti tang kuningan agar tidak menggores cetakan.

Selain itu, saat melakukan 'pekerjaan purging' silinder pemanas atau menangani resin POM, PVC, dan resin tahan api yang mengendap lama, terdapat bahaya semburan lelehan panas dan gas dekomposisi akibat tekanan dalam. Wajib menutup 'penutup purge (purge cover)', memakai pelindung wajah (face shield), sarung tangan tahan panas, baju lengan panjang, dan menyalakan ventilasi hisap lokal.

Saat penggantian cetakan menggunakan crane dan pengikatan beban (slinging), petugas bersertifikat wajib memeriksa berat cetakan, kekencangan eyebolt, serta sudut angkat (maksimal 60°), sembari menerapkan kegiatan KY (prediksi bahaya) dan tunjuk-sebut seperti 'Dilarang keras berada di bawah beban gantung'.

Poin penting


  • Menonaktifkan limit switch pintu pengaman saat operasi sangat dilarang karena dapat menyebabkan kecelakaan fatal.

  • Saat melakukan purging, wajib menutup purge cover serta mengenakan pelindung wajah dan sarung tangan tahan panas.

  • Saat memindahkan cetakan dengan crane, dilarang keras berada di bawah beban yang sedang tergantung.
KosakataArti
Interlock keselamatan (memutus gerakan saat pintu pengaman terbuka)
Penutup purge dan pelindung wajah (face shield) pencegah percikan resin panas
Pemutusan sumber penggerak / Lockout sebelum memasuki area berbahaya
Kegiatan prediksi bahaya (KY) dan konfirmasi tunjuk-sebut (shisa kosho)

Cetak Plastik Lanjutan (Kondisi, Penanganan Cacat, Ganti Cetakan, QC)

Latihan soal bab ini di aplikasi

Referensi resmi

💬