MODEL PEMILIHAN PAHAT GANDA DAN LAPISAN PEMOTONGAN UNTUK MINIMISASI KOEFISIEN WAKTU PEMESINAN PADA RONGGA CETAKAN BERDINDING SCULPTURE DISERTASI Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor dari Institut Teknologi Bandung Oleh: INEU WIDANINGSIH NIM: 33415007 (Program Studi Doktor Teknik dan Manajemen Industri) INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG Juni 2022 i ABSTRAK MODEL PEMILIHAN PAHAT GANDA DAN LAPISAN PEMOTONGAN UNTUK MINIMISASI KOEFISIEN WAKTU PEMESINAN RONGGA CETAKAN BERDINDING SCULPTURE Oleh: Ineu Widaningsih NIM: 33415007 (Program Studi Doktor Teknik dan Manajemen Industri) Saat ini semakin banyak produk cetakan dengan permukaan sculpture, misalnya pada cetakan handphone casing, cetakan botol, mainan anak, dan bentuk yang lebih rumit seperti produk prostetik, turbin dan lain-lain sehingga dibutuhkan proses roughing yang semakin efisien karena bentuk permukaan sculpture memiliki kompleksitas yang berbeda dengan bentuk prismatik dan rotasional sehingga pendekatan proses roughing yang biasa digunakan untuk bentuk-bentuk tersebut tidak sesuai untuk bentuk permukaan sculpture. Proporsi waktu proses roughing memakan waktu sekitar 60% dari waktu total pemesinan. Dengan kemajuan teknologi mesin CNC milling, proses pemesinan roughing sebuah rongga cetakan, dapat dibuat lebih efisien dengan memanfaatkan automatic tool changer untuk penggunaan pahat ganda. Objektif ganda dibutuhkan agar terjadi trade-off antara tujuan-tujuan yang saling kontradiktif. Dengan pendekatan layer-by-layer, pemilihan pahat (tooling) dan kedalaman potong (layering) yang menghasilkan waktu pemesinan berbeda dan volume residu berbeda untuk setiap alternatif konfigurasi, merupakan masalah kompleks kombinatorial. Pemilihan tool dengan konsep largest-tool-possible akan menghasilkan proses dengan waktu pemesinan yang kecil namun volume residu yang cukup besar. Sebaliknya, pemilihan tool dengan smallest-tool-possible akan menghasilkan permukaan yang relatif lebih halus dengan volume residu yang kecil namun waktu pemesinan cukup tinggi sehingga dibutuhkan trade-off. Tiga algoritma dikembangkan untuk mengakomodasi trade-off secara simultan antara dua indikator kinerja proses roughing pada rongga cetakan berdinding sculpture yaitu waktu pemesinan roughing dan volume sisa residu roughing yang diwakili oleh satu variabel agregat sehingga konfigurasi pemesinan yang dihasilkan pada proses roughing sudah mempertimbangkan proses finishing. Untuk aplikasi algoritma, dipilih 63 set data yang merepresentasikan kompleksitas permasalahan. Masing-masing set data mewakili satu rongga cetakan dengan volume dan kemiringan dinding yang berbeda. Hasil implementasi tiga algoritma yang dikembangkan menunjukkan bahwa dengan memperbaiki algoritma dari objektif waktu pemesinan menjadi variabel agregat yang mewaikili koefisien waktu pemesinan dan volume residu, terjadi perbaikan efisiensi proses pemesinan roughing sebesar rata-rata 20%. ii Algoritma enumerasi total memerlukan waktu pencarian solusi rata-rata 120 menit per set data. Algoritma programa dinamis hanya membutuhkan waktu pencarian solusi rata-rata 29 detik namun tahapan pre-processing cukup kompleks. Algoritma genetik, pre-processing lebih sederhana, waktu pencarian solusi rata-rata 255 detik, 69% hasil pencarian bersifat optimal, dan sisanya memiliki kedekatan nilai 99% terhadap nilai optimal. Aplikasi praktis dari algoritma pencarian solusi tooling dan layering dengan kriteria performansi TVC (Time-to-Volume Coefficient) diharapkan dapat membantu process planner mesin CNC agar dapat menghasilkan proses milling yang lebih efisien. Dalam aplikasinya perlu dipertimbangkan waktu pergantian pahat dengan melakukan pembatasan jumlah pahat yang digunakan. Penelitian lanjutan yang disarankan adalah mengembangkan coding untuk pre- procesing pada pendekatan programa dinamis sehingga dapat diterapkan untuk kasus-kasus yang lebih kompleks dan mengembangkan integrasi proses sehingga input terhadap algoritma hanya berupa gambar 3D. (Kata kunci: Time-to-Volume Coefficient, roughing, layer-by-layer, rongga cetakan berdinding sculpture, volume residu sisa roughing) iii ABSTRACT MULTIPLE TOOLS SELECTION AND CUTTING PLANES DETERMINATION MODEL TO MINIMIZE TIME COEFFICIENT FOR SCULPTURED DIE CAVITY ROUGHING By: Ineu Widaningsih NIM: 33415007 (Doctoral Program in Industrial Engineering and Management) Several studies of optimization algorithm on the Sculpture Surface Machining (SSM) showed that multi-objective is required to trade-off between contradicting objectives. Currently, there are a lot of dies and mold production in the form of sculpture surfaces, for example, cellphone casing molds, bottle molds, children's toys, and more complicated shapes such as prosthetic products, turbines, etc. thus a more efficient roughing process is needed because the shape of sculpture surfaces has different complexity from prismatic and rotational forms, so the approach commonly used for these shapes is not suitable for sculpture surface shapes.