WikiKomponen – Proses injection moulding merupakan tulang punggung manufaktur plastik global, diprediksi mencapai valuasi **$372.9 miliar pada 2029**. Untuk staf costing produksi, pemahaman mendetail tentang tahapan kerja, parameter teknis, dan struktur biaya proses ini sangat penting dalam melakukan kalkulasi biaya yang akurat dan mengidentifikasi peluang efisiensi. Berikut analisis terstruktur berdasarkan aspek kritis operasional.

Prinsip Kerja Dasar Injection Moulding

Proses ini hanya salah satu dari sekian banyak cara untuk memproses plastik. Masih terdapat banyak cara lainnya. Silakan lihat artikel terkait berbagai teknologi untuk proses plastik. Prinsip kerja injection moulding berpusat pada transformasi termoplastik melalui pemanasan dan tekanan terkontrol. Material plastik (biasanya berbentuk pellet) dilelehkan dalam barrel bersuhu tinggi, lalu disuntikkan secara paksa ke dalam cetakan (mold) berongga. Setelah didinginkan dan mengeras, produk padat dikeluarkan dari mold. Proses ini mengandalkan “tekanan hidrolik atau mekanis” untuk memastikan material mengisi seluruh rongga mold secara presisi dan menghindari cacat seperti udara terperangkap (voids) atau penyusutan tidak merata (sink marks).

Tahapan Proses dan Cara Kerja

Proses injection moulding terdiri dari enam tahapan berurutan yang membentuk satu siklus produksi (cycle):

1. Clamping  

   Dua bagian mold (cavity dan core) dikunci rapat dengan tekanan tinggi menggunakan unit clamping. Tipe clamping umumnya **toggle type** (mekanis) atau **straight-hydraulic type** (hidrolik).

2. Injection 

   Plastik terlembutkan (molten plastic) disuntikkan ke dalam rongga mold melalui nozzle. **Kecepatan injeksi** (injection speed) dan tekanan harus dikontrol untuk menghindari cacat aliran.

3. Dwelling/Holding

   Tekanan ditahan setelah rongga terisi penuh untuk **mengkompensasi penyusutan material** selama pendinginan dan memastikan kepadatan produk akhir.

4. Cooling

   Tahap paling kritis yang menghabiskan **80% dari total cycle time**. Air atau fluida pendingin bersirkulasi dalam saluran mold hingga plastik memadat.

5. Mold Opening

   Unit clamping membuka mold secara terkontrol setelah bagian cukup dingin.

6. Ejection  

   Pin ejector mendorong produk keluar dari mold secara otomatis.

—

Range Suhu Kritis Berdasarkan Material

Pengaturan suhu sangat menentukan kualitas produk dan efisiensi energi. Berikut range operasional untuk material umum:

| Material      | Barrel Temp (°C) | Nozzle Temp (°C) | Mold Temp (°C) |

|—————|——————|——————–|—————-|

| PP        | 220–250        | 230–270          | 30–80          |

| ABS       | 200–240          | 220–260          | 50–90        |

| Nylon 6   | 230–260        | –                | 60–90        |

| PC        | 280–320         | –                | 80–100         |

| HDPE      | 200–260         | –                | 30–70          |

*Sumber: *  

**Catatan Costing**: Suhu mold lebih tinggi (misal: Nylon) memperpanjang cooling time → meningkatkan biaya energi dan cycle time.

Jenis Plastik dan Dampak Biaya

Pemilihan material memengaruhi **biaya material**, **kecepatan proses**, dan **umur mold**:

– **Komoditas (PP, PE, PS)**: Termurah ($1–3/kg), siklus cepat, cocok untuk produksi massal.

– **Teknik (ABS, Nylon, PC)**: Harga moderat ($3–6/kg), butuh suhu lebih tinggi → energi lebih besar.

– **Kinerja Tinggi (PEEK)**: Mahal ($100+/kg), memerlukan mold khusus dan suhu ekstrem (>300°C).

**Reprosessed Material**: Sprue/runner bekas pakai bisa digiling dan dicampur dengan virgin material (maks 30%) untuk menekan biaya tanpa mengorbankan properti utama.

—

Cycle Time: Faktor Penentu Kapasitas Produksi

Cycle time (t) dirumuskan sebagai:  

Cycle Time=waktu clamping/ejection (5–15% cycle)+Waktu injeksi (5–10%) +Holding Time + waktu pendinginan (80%)

Faktor Penentu Cooling Time  

– Ketebalan dinding produk: Pendinginan 3mm PP ≈ 18 detik; ketebalan 6mm ≈ 36 detik *(berbanding kuadrat!)*.  

– Jenis plastik: Nylon 66 butuh waktu lebih lama vs PP akibat HDT lebih tinggi.  

– Desain cooling channel: Efisiensi saluran pendingin turunkan t_c hingga 40%.

Breakdown Perhitungan Biaya Produksi

Untuk staf costing, komponen biaya kunci meliputi:

A. Tooling Cost (Mold Cost)

Material Mold: Mold aluminium ($2,000–$5,000) untuk 1k–5k part; baja ($5,000–$100,000+) untuk >10k part.  

– **Kompleksitas Desain**: Mold dengan slider/undercut tambah biaya 15–30%.  

– Hot Runner System: Tambahan $2,000–$4,000/nozzle.

B. Production Cost

1. Material Cost   

•  (Berat part + Scrap ) × Harga/kg material  (Scrap termasuk sprue, runner, dan reject part)

• Start up setting waste and Barrel Cleaning Material Cost=  ( Material yang dipakai untuk memulai dan membersihkan barrel karena ada perbedaan warna material maupun bahan yang dipakai sebelumnya. Untuk produk yang siklusnya tidak continue akan terjadi  pertukaran moulding, pergantian material maupun pertukaran warna material. 

2. Machine Cost + Biaya Penyusutan

   = (Cycle time × Rate mesin/jam) / Jumlah cavity  

   *Rate mesin: Desktop $10–30/jam; Industrial $50–200/jam*

3. Labour Cost

   = (Setup time + Monitoring time) × Upah operator  

   *Otomasi menggunakan lengan robot dapat turunkan biaya 60% pada volume tinggi*

4. Energy Cost  

   Berdasar konsumsi kWh mesin, pemanas, chiller.

5. Overhead  

   Maintenance, packaging, QA, administrasi (3–15% total cost).

C. Hidden Cost

• – Tool Maintenance: Degradasi mold butuh polishing/treatment berkala.  
• – Material Drying: Plastik higroskopis (e.g., Nylon) butuh pengeringan 2–6 jam.  
• – Secondary Process: Perakitan, painting, machining tambah biaya 10–25%.
• – Indirect material seperti silicon release spray, maintenance dsb.

Strategi Efisiensi Biaya untuk Staf Produksi

Catatan untuk Staf Costing: Fokus pada tooling cost (fixed cost) untuk volume rendah dan variable cost (material + energi) untuk volume tinggi. Simulasi mold flow analisis awal bisa hemat 15–30% biaya tooling revisi.

Cek juga proses produksi plastik menggunakan metoda lain seperti extrusi, blow mould, blow sheet dll. 

Dengan memahami interaksi parameter proses dan struktur biaya ini, tim produksi dapat membuat kalkulasi akurat, mengidentifikasi area over-cost, dan mengoptimalkan profitabilitas proyek injection moulding secara holistik.