Rancang Bangun Sistem Pahat Putar Modular (Modular Rotary Tool System) Untuk Pemesinan Material Alat Kesehatan Ortopedik (Titanium Alloy), Laporan Tahun Kedua udPenelitian Strategis Nasional, Nopember 2014.

摘要

Saat ini negara kita masih sangat tergantung terhadap produk alat kesehatan asal impor, dimana salah satunya adalah peralatan kesehatan ortopedik (orthopedic) implan. Peralatan kesehatan ortopedik umumnya terbuat dari material titanium dan paduannya, karena material ini mempunyai karakteristik tahan terhadap korosi bila bereaksi dengan cairan dan jaringan tubuh sehingga tidakudmenghasilkan sel logam beracun atau unsur-unsur yang memicu alergi pada tubuh manusia oleh karena itu logam ini dapat diterima oleh tubuh (bio-compatible). Selain itu material ini mempunyai kekuatannya tinggi serta massanya yang ringan oleh sebab itu sangat sesuai untuk menggantikan peralatan kesehatan orthopedik yang terbuat dari baja (steel) yang mempunyai kekuatan yang lebihudrendah dan bobot yang berat yang membebani tulang. Akan tetapi, titanium dan paduannya juga dikenal sebagai material yang mempunyai sifat ketermesinan yang rendah (low machineabilty) atau sulit dimesin. Selama ini pembuatan peralatan kesehatan ortopedik dilakukan dengan pemesinan dengan Electron Discharge Machine (EDM) dan pahat Diamond yang mahal. Untuk menjawab kesulitan dan mahalnya pemesinan alat kesehatan ortopedik bermaterial titanium, maka pada penelitian ini akan diterapkan suatu metode pemesinan baru yaitu dengan penerapan sistem pahatudputar modular.udPada penelitian tahun kedua (2014) ini telah dilakukan beberapa rangkaian penelitian. Pertama, pencarian parameter pemesinan optimum untuk material titanium ortopedik menggunakan model yang dibuat pada penelitian tahun pertama. Kedua, melakukan perancangan pemegang pahat putar (rotary tool holder) sistem modular. Ketiga adalah menilai (assesment) keamanan desain (aspekudkekuatan rancangan, dan daya tahan terhadap defleksi) pemegang pahat putar menggunakan perangkat lunak Finite Element Analysis. Keempat adalah membuat cetak biru pemegang pahat putar sistem modular untuk keperluan pabrikasi (manufaktur). Dan kelima adalah pengujianudperalatan kesehatan ortopedik yang sudah dipabrikasi, yaitu meliputi pengujian run out dan getaran.udHasil utama yang diperoleh pada tahun kedua ini adalah purwarupa peralatan sistem pahat putar modular untuk pemesinan alat kesehatan ortopedik implan titanium, dimana peralatan ini mempunyai run out yang relatif kecil yaitu maksimum sekitar 0.1mm, serta getarannya pada kecepatan putar pahat maksimum, 2000 RPM adalah relatif rendah yaitu hanya sekitar 29Hz. Ini menunjukkan bahwa struktur pahat putar modular ini mempunyai sifat kekakuanudyang tinggi. Juga, nilai getaran ini sangat kecil dari nilai ambang batas yang diijinkan, yaitu 4kHz. Oleh karena itu, peralatan sistem pahat putar modular ini dapat menjamin kepresisian dalam pemesinan atau pembuatan alat kesehatan ortopedik bermaterial titanium.udLuaran penelitian ini baik tahun pertama dan kedua adalah publikasi pada Jurnal Internasional Advanced Manufacturing Technology, dengan judul paper adalah ”An Experimental Investigation of Effects of Tool Rotational Speed on Chip Deformation during Turning with Actively Driven Rotary Tool (under review)” dan pada jurnal internasional yaitu Key Engineering Material atau Applied Mechanics and Materials (AMM) dengan judul paper adalahudFEM Simulation of Machining AISI 1045 Steel Using Driven Rotary Tool (submitted). Selain itu luaran yang lain adalah purwarupa (prototype) sistem pahat putar modular yang dapat dipatenkan dan digunakan oleh industri manufaktur logam dalam negeri untuk memproduksiudperalatan kesehatan ortopedik bermaterial titanium alloy sehingga dapat mengurangi ketergantungan terhadap produk impor peralatan tersebut.