Limbah botol plastik berbasis Polyethylene Terephthalate (PET) terus menjadi salah satu tantangan lingkungan yang signifikan. Di sisi lain, kebutuhan filamen komersial untuk kegiatan prototyping dan akademik di laboratorium 3D printing sering kali memerlukan biaya yang tidak sedikit.
Menjawab tantangan tersebut, tim pengembang dari Telkom University Purwokerto berhasil merancang prototipe PETRAFIL Machine, sebuah mesin terintegrasi yang mampu mengolah limbah botol PET bekas menjadi filamen yang siap digunakan untuk 3D printer.
Mengapa Memilih PETRAFIL?
Pengembangan PETRAFIL didasari oleh urgensi pengelolaan sampah plastik serta tingginya biaya filamen pabrikan. Dengan mengubah sampah botol plastik menjadi material pencetak, mesin ini menawarkan tiga nilai utama:
- Solusi Lingkungan: Mengurangi timbulan sampah plastik botol PET dengan cara daur ulang yang bermanfaat.
- Efisiensi Biaya: Menjadi alternatif sumber filamen yang terjangkau untuk kebutuhan riset, praktikum, dan prototyping.
- Inovasi Pembelajaran: Menjadi media pembelajaran lintas disiplin yang menggabungkan ilmu mekanik, pemrosesan bahan, sensor, elektronik, dan sistem kontrol.
Tahapan Proses Pengolahan dan Cara Kerja
Mesin PETRAFIL mengintegrasikan lima tahap proses berurutan dari bahan mentah hingga menjadi gulungan filamen siap pakai:
- Persiapan Botol PET: Botol bekas dibersihkan dari cairan, label, dan perekat, lalu dikeringkan hingga benar-benar bebas dari kelembapan.
- Pemotongan Strip: Menggunakan mekanisme bearing 608 untuk mencacah atau memotong botol menjadi gulungan pita/strip PET yang seragam.
- Pemanasan & Ekstrusi: Strip PET dilewatkan pada hot end yang dipanaskan hingga rentang temperatur $240^\circ\text{C} – 260^\circ\text{C}$. Suhu ini dikontrol secara presisi menggunakan mikrokontroler ESP32 dan algoritma PID melalui pembacaan sensor Thermistor NTC 100K.
- Penarikan Material: Motor stepper NEMA 17 yang dikendalikan oleh driver TMC22029 menarik material plastik yang telah mencair keluar dari nozzle berukuran 2 mm.
- Penggulungan & Pengukuran: Filamen yang terbentuk digulung otomatis pada spool. Sistem ini dilengkapi rotary encoder untuk mengukur panjang filamen serta layar LCD 20×4 untuk menampilkan parameter dan status proses secara real-time.
Spesifikasi Perangkat Utama
- Pusat Kendali Suhu: ESP32 + algoritma kontrol PID
- Pembaca Suhu: Thermistor NTC 100K
- Modul Ekstrusi (Hot End): Operasional $240^\circ\text{C} – 260^\circ\text{C}$ dengan nozzle berukuran 2 mm
- Sistem Mekanis & Penggerak: Bearing 608, Motor NEMA 17, dan Driver TMC2209
- Sistem Informasi & Daya: LCD 20×4 + Encoder, serta Catu Daya Adaptor 12 V / 5 A
Uji Coba Awal dan Hasil Pengembangan
Berdasarkan pengujian awal pada suhu ekstrusi $260^\circ\text{C}$ dan nozzle 2 mm, sistem berhasil menghasilkan filamen dengan diameter rata-rata 1,85 mm (mendekati target diameter standar 1,75 mm).