Electronic Theses and Dissertation

Penelitian ini bertujuan menganalisis kelayakan minyak nanofluid TiO₂ pada campuran minyak goreng bekas
yang diproses esterifikasi dan transesterifikasi sehingga menjadi Methyl Ester (ME) dan minyak kastor (Castor
Oil/CO) sebagai fluida pemotongan dalam pemesinan material SKD-11. Metode penelitian menggunakan
pendekatan eksperimental dengan sistem pelumasan Minimum Quantity Lubrication (MQL). Nanofluid dibuat
dengan mencampurkan ME dan CO pada berbagai komposisi (60:40, 50:50, 40:60, 30:70) dan ditambahkan
nanopartikel TiO₂ 0,5% berat. Proses pemesinan dilakukan pada mesin CNC face milling dengan parameter
tetap: kecepatan potong 150 mm/menit, kedalaman potong 0,1 mm, dan gerak makan 0,15 mm/putaran.
Parameter yang diukur meliputi gaya potong, kekasaran permukaan (Ra&Rz), topografi permukaan. Hasil
penelitian menunjukkan bahwa penggunaan nanofluid TiO₂ secara signifikan meningkatkan kinerja pemesinan
dibandingkan dengan kondisi kering (dry cutting) dan pelumas konvensional (flooding cooling). Campuran
ME(40)+CO(60)+TiO₂ menghasilkan gaya potong resultan terendah sebesar 282,71 N (penurunan 21,6% dari
kondisi kering) dan kekasaran permukaan terendah sebesar 0,227 µm pada komposisi ME+TiO₂ (penurunan
60% dari kondisi kering). Analisis SEM-EDS mengonfirmasi distribusi nanopartikel TiO₂ yang homogen dan
komposisi unsur yang sesuai. Secara keseluruhan, nanofluid TiO₂ berbasis campuran ME–CO terbukti layak
sebagai alternatif fluida pemotongan yang ramah lingkungan, ekonomis, dan mampu meningkatkan kualitas
permukaan serta efisiensi proses pemesinan material SKD-11.

Kata kunci: Nanofluid TiO₂, Methyl Ester (ME), Minyak Kastor (CO), SKD-11, MQL, Gaya Potong, Kekasaran
Permukaan, Pemesinan.

This study aims to analyze the feasibility of TiO₂ nanofluid based on a mixture of waste cooking oil processed through esterification and transesterification into methyl ester (ME) and castor oil (CO) as a cutting fluid in the machining of SKD-11 material. The research employed an experimental approach using a Minimum Quantity Lubrication (MQL) system. The nanofluid was prepared by mixing ME and CO at various compositions (60:40, 50:50, 40:60, and 30:70) and adding 0.5 wt.% TiO₂ nanoparticles. Machining experiments were conducted on a CNC face milling machine with constant parameters: cutting speed of 150 mm/min, depth of cut of 0.1 mm, and feed rate of 0.15 mm/rev. The measured responses included cutting force, surface roughness (Ra and Rz), and surface topography. The results indicate that the use of TiO₂ nanofluid significantly improves machining performance compared to dry cutting and conventional flood cooling. The ME(40)+CO(60)+TiO₂ mixture produced the lowest resultant cutting force of 282.71 N, representing a 21.6% reduction compared to dry cutting, while the lowest surface roughness value of 0.227 µm was obtained using the ME+TiO₂ composition, corresponding to a 60% reduction compared to dry cutting. SEM–EDS analysis confirmed a homogeneous distribution of TiO₂ nanoparticles and appropriate elemental composition. Overall, the TiO₂ nanofluid based on the ME–CO mixture is proven to be a viable alternative environmentally friendly and economical cutting fluid, capable of enhancing surface quality and improving the efficiency of the SKD-11 machining process. Keywords: TiO₂ nanofluid, Methyl ester (ME), Castor oil (CO), SKD-11, Minimum Quantity Lubrication (MQL), Cutting force, Surface roughness, Machining.