ANALISA PENGARUH VARIASI SUHU DAN KECEPATAN CETAK TERHADAP HASIL PENGUJIAN TARIK DAN FRACTOGRAFI MAKRO PRODUK HASIL 3D PRINTING BERBAHAN PLA CARBON

ANALYSIS OF THE EFFECT TEMPERATURE AND PRINTING SPEED VARIATIONS ON TENSILE TEST RESULTS ANG MACRO FRACTOGAPHY OF 3D PRINTED PLA CARBON PRODUCTS

Penelitian ini menganalisis pengaruh suhu nozzle dan kecepatan cetak terhadap sifat mekanik produk 3D printing PLA Carbon dengan metode FDM. Variasi parameter yang digunakan adalah suhu 200°C, 215°C, dan 230°C serta kecepatan 40, 50, dan 60 mm/s. Pengujian tarik sesuai ASTM D638 tipe IV dan analisis fraktografi makro dilakukan pada 27 spesimen. Hasil penelitian menunjukkan bahwa suhu nozzle merupakan parameter paling dominan. Peningkatan suhu dari 200°C ke 230°C meningkatkan kekuatan tarik dan modulus elastisitas, dengan peningkatan modulus mencapai 410%. Kombinasi optimal 230°C dan 50 mm/s menghasilkan kekuatan tarik tertinggi (38,59 MPa) dan modulus elastisitas tertinggi (10,41 GPa). Namun, peningkatan ini diiringi penurunan daktilitas, mengonfirmasi adanya trade-off antara kekuatan dan daktilitas. Analisis fraktografi mengungkap tiga morfologi patahan yang berkorelasi dengan level kekuatan, delaminasi pada spesimen lemah, morfologi campuran pada spesimen sedang, dan permukaan halus tegak lurus pada spesimen kuat. Untuk aplikasi struktural, kombinasi 230°C/50 mm/s direkomendasikan, sementara untuk aplikasi yang membutuhkan ketangguhan, kombinasi suhu menengah (215°C dengan 40-50 mm/s) lebih sesuai.

This study analyzes the effect of nozzle temperature and printing speed on the mechanical properties and fracture characteristics of 3D printed PLA Carbon composites using the Fused Deposition Modeling (FDM) method. An experimental approach was employed with temperature variations of 200°C, 215°C, and 230°C, and speed variations of 40, 50, and 60 mm/s. Tensile testing (ASTM D638 type IV) and macro fractography analysis were conducted on 27 specimens. Results demonstrate that nozzle temperature is the most dominant parameter. Increasing temperature from 200°C to 230°C consistently improved tensile strength and modulus of elasticity, with the modulus increasing remarkably by 410%. The optimal parameter combination of 230°C and 50 mm/s yielded the highest tensile strength (38.59 MPa) and modulus of elasticity (10.41 GPa). However, this strength improvement was accompanied by reduced ductility, confirming a strength-ductility trade-off. Fractography analysis revealed three distinct fracture morphologies correlating with mechanical performance levels: delamination patterns in low-strength specimens, mixed morphology in medium-strength specimens, and smooth, perpendicular fracture surfaces in high-strength specimens. For structural applications prioritizing strength, the 230°C/50 mm/s combination is recommended, while medium-temperature combinations (215°C with 40-50 mm/s) are suitable for applications requiring toughness.