Daur Ulang Limbah PLA Menjadi Filamen 3D Menggunakan Ekstruder Sekrup Tunggal: Kajian Suhu dan Kecepatan dalam Proses Ekstrusi
DOI:
https://doi.org/10.70609/metrotech.v5i02.8748Kata Kunci:
3D printing, Filamen PLA daur ulang, Temperatur ektrusi, Kecepatan sekrup, KekerasanAbstrak
Teknologi pencetakan tiga dimensi (3D printing) telah berkembang pesat dan kini banyak dimanfaatkan di berbagai sektor. Salah satu elemen penting yang memengaruhi kualitas cetak adalah material filamen. Polylactic acid (PLA) merupakan salah satu material yang paling banyak digunakan karena kemudahan proses pencetakannya, kekuatan mekanik yang baik, serta karakteristiknya yang ramah lingkungan. Namun, meskipun bersifat biodegradable, PLA terurai sangat lambat sehingga tetap berkontribusi terhadap penumpukan limbah. Selain itu, kelemahan PLA adalah harganya yang masih lebih tinggi dari pada jenis plastik lain. Daur ulang PLA menjadi filamen yang dapat digunakan kembali merupakan solusi berkelanjutan untuk permasalahan ini. Dalam penelitian ini, filamen PLA daur ulang diproduksi menggunakan ekstruder plastik sekrup tunggal. Proses ini melibatkan peleburan dan pengekstrusian material pada variasi suhu ekstrusi dan kecepatan putar sekrup yang berbeda. Parameter-parameter tersebut diidentifikasi sebagai faktor kritis yang memengaruhi sifat mekanik akhir filamen, khususnya kekerasannya. Penelitian dilakukan dengan memvariasikan suhu ekstrusi pada 150 °C, 160 °C, dan 170 °C, serta kecepatan sekrup pada 20, 30, dan 40 rpm. Setiap kombinasi parameter diuji sebanyak tiga kali pengulangan. Pengaturan suhu dan kecepatan sekrup yang tidak tepat dapat mengubah viskositas lelehan, memengaruhi laju ekstrusi, dan menyebabkan terbentuknya gelembung udara, yang semuanya menurunkan integritas filamen. Uji eksperimental dilakukan untuk menganalisis pengaruh parameter-parameter tersebut terhadap kekerasan filamen PLA daur ulang. Hasilnya, suhu ekstrusi merupakan parameter paling dominan dalam menentukan densitas dan kekerasan PLA, dengan kondisi optimal pada 170 °C dan 40 rpm yang meningkatkan aliran lelehan, menurunkan porositas, serta menghasilkan densifikasi dan penguatan mekanik tanpa indikasi degradasi material. Temuan ini dapat dijadikan acuan pengaturan parameter proses pada unit ekstrusi skala laboratorium untuk menghasilkan filamen PLA daur ulang yang lebih konsisten kualitasnya dan layak digunakan kembali pada proses 3D printing.
Referensi
[1] X. Wang et al., “Research progress in Polylactic acid processing for 3D printing,” J. Manuf. Process., vol. 112, pp. 161–178, 2024, doi: https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2024.01.038.
[2] M. Niaounakis, “Recycling of biopolymers – The patent perspective,” Eur. Polym. J., vol. 114, pp. 464–475, 2019, doi: https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2019.02.027.
[3] M. R. Hasan, I. J. Davies, A. Pramanik, M. John, and W. K. Biswas, “Recycling Post-Consumed Polylactic acid Waste Through Three-Dimensional Printing: Technical vs. Resource Efficiency Benefits,” Sustain., vol. 17, no. 6, pp. 1–26, 2025, doi: 10.3390/su17062484.
[4] S. Budin, N. C. Maideen, M. H. Koay, D. Ibrahim, and H. Yusoff, “A comparison study on mechanical properties of virgin and recycled Polylactic acid (PLA),” J. Phys. Conf. Ser., vol. 1349, no. 1, 2019, doi: 10.1088/1742-6596/1349/1/012002.
[5] M. R. Hasan, I. J. Davies, A. Pramanik, M. John, and W. K. Biswas, “Potential of recycled PLA in 3D printing: A review,” Sustain. Manuf. Serv. Econ., vol. 3, no. March, p. 100020, 2024, doi: 10.1016/j.smse.2024.100020.
[6] D. Hidalgo-carvajal, Á. H. Muñoz, J. Garrido-gonz, R. Carrasco-gallego, and V. Alc, “Recycled PLA for 3D Printing : A Comparison of Recycled PLA Filaments from Waste of Different Origins after Repeated Cycles of Extrusion,” 2023.
[7] M. R. Hasan, I. J. Davies, A. Paramanik, M. John, and W. K. Biswas, “Fabrication and Characterisation of Sustainable 3D-Printed Parts Using Post-Consumer PLA Plastic and Virgin PLA Blends,” Processes, vol. 12, no. 4, 2024, doi: 10.3390/pr12040760.
[8] S. S. Patil, A. C. Anbalagan, R. D. Pyarasanic, A. Sukhdev, and J. Amalraj, “Advances in Material Extrusion Additive Manufacturing Technology with Polymer Materials and Polymer Nanocomposites : A Comprehensive Review Advances in Material Extrusion Additive Manufacturing Technology with Polymer Materials and Polymer Nanocomposites ,” 2024, doi: 10.20944/preprints202409.2448.v1.
[9] S. B. Y. Pratama, N. P. Sari, H. Wicaksono, and A. Faizin, “THE INFLUENCE OF TEMPERATURE AND SCREW ROTATION SPEED ON DIAMETER IRREGULARITY IN PLASTIC EXTRUSION USING RECYCLED PLA,” J. Appl. Mech. Eng. Technol. Innov., vol. 1, no. 1, pp. 21–29, 2025, doi: https://doi.org/10.52158/jameti.v1i1.1314.
[10] N. Ranjan, R. Kumar, and R. Singh, “1.33 - Single screw extrusion for recycling of biomedical scaffolds,” S. B. T.-C. M. P. (Second E. Hashmi, Ed. Oxford: Elsevier, 2024, pp. 307–313. doi: https://doi.org/10.1016/B978-0-323-96020-5.00114-X.
[11] V. K. Selvaraj et al., “Sustainable additive manufacturing of recycled RPU/PLA composites via filament extrusion for enhanced mechanical and acoustic properties,” Results Eng., vol. 27, no. July, p. 106365, 2025, doi: 10.1016/j.rineng.2025.106365.
[12] F. Ebrahimi and H. Ramezani Dana, “Poly lactic acid (PLA) polymers: from properties to biomedical applications,” Int. J. Polym. Mater. Polym. Biomater., vol. 71, no. 15, pp. 1117–1130, Oct. 2022, doi: 10.1080/00914037.2021.1944140.
[13] K. Wilczyński, K. Buziak, K. J. Wilczyński, A. Lewandowski, and A. Nastaj, “Computer modeling for single-screw extrusion of wood-plastic composites,” Polymers (Basel)., vol. 10, no. 3, 2018, doi: 10.3390/polym10030295.
[14] C. Jameson, D. M. Devine, G. Keane, and N. M. Gately, “Influence of Extrusion Screw Speed and CNT Concentration on the Mechanical and EMI Properties of PC/ABS Based Nanocomposites,” Materials (Basel)., vol. 17, no. 11, 2024, doi: 10.3390/ma17112625.
[15] F. M. Salleh, A. Hassan, R. Yahya, and A. D. Azzahari, “Effects of extrusion Temperature on the rheological, dynamic mechanical and tensile properties of kenaf fiber/HDPE composites,” Compos. Part B Eng., vol. 58, pp. 259–266, 2014, doi: 10.1016/j.compositesb.2013.10.068.
[16] Y. Ding, C. Abeykoon, and Y. S. Perera, “The effects of extrusion parameters and blend composition on the mechanical, rheological and thermal properties of LDPE/PS/PMMA ternary polymer blends,” Adv. Ind. Manuf. Eng., vol. 4, no. October 2021, p. 100067, 2022, doi: 10.1016/j.aime.2021.100067.
[17] C. Abeykoon, A. McMillan, and B. K. Nguyen, “Energy efficiency in extrusion-related polymer processing: A review of state of the art and potential efficiency improvements,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 147, no. May, 2021, doi: 10.1016/j.rser.2021.111219.
[18] Z. X. Zhang, C. Gao, Z. X. Xin, and J. K. Kim, “Effects of extruder parameters and silica on physico-mechanical and foaming properties of PP/wood-fiber composites,” Compos. Part B Eng., vol. 43, no. 4, pp. 2047–2057, 2012, doi: 10.1016/j.compositesb.2012.01.047.
[19] V. Gigante et al., “Tailoring morphology and mechanical properties of PLA/PBSA blends optimizing the twin-screw extrusion processing parameters aided by a 1D simulation software,” Polym. Test., vol. 129, no. November, p. 108294, 2023, doi: 10.1016/j.polymertesting.2023.108294.
[20] I. F. Fakhrurrozi, M. K. Herliansyah, and Kusmono, “Characterization and mechanical properties of PLA/acetylated cellulose nanocrystals composites for dental crown prototype application,” Results Eng., vol. 25, no. January, p. 103903, 2025, doi: 10.1016/j.rineng.2024.103903.
Unduhan
Diterbitkan
Terbitan
Bagian
Lisensi
Hak Cipta (c) 2026 Nurlia Pramita Sari, Seky Bintang Yoga Pratama, Elka Faizal, Talifatim Machfuroch, Andita Nataria Fitri Ganda
Artikel ini berlisensi Creative Commons Attribution 4.0 International License.
