PENGARUH VARIASI TEKANAN HISAP TERHADAP …
5
ISSN : 2338-0284 Seminar Nasional Pendidikan Teknik Otomotif Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan - Universitas Muhammadiyah Purworejo 179 PENGARUH VARIASI TEKANAN HISAP TERHADAP PRESSURE DISTRIBUSTION PADA VACUUM CLAMPING Purfaji 1 , Subarmono ,1 , Herianto 1 , Deni Andriyansyah 1 1 Departmen Teknik Mesin &Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada, Jl. Grafika No. 2, Yogyakarta, 55281, Indonesia. E-mail: [email protected] Abstrak Pengaruh variasi tekanan hisap terhadap distribusi tekanan pada vacuum clamping dianalisis pada penelitian ini. Variasi tekanan hisap yang diuji adalah -8.9e+004 pascal dan - 9.2e+005 pascal. Desain dari vacuum clamp menggunakan software Solidwork kemudian di simulasi dengan software ANSYS Fluent 18.1. Dari penelitian didapatkan bahwa variasi tekanan hisap memiliki pengaruh terhadap distribusi tekanan dimana semakin kecil variasi tekanan hisap maka semakin kecil distribusi tekanan yang dihasilkan, sehingga kekuatan hisap yang dihasilkan semakin besar. Kata kunci: Distribusi tekanan, tekanan hisap, simulasi, pressure distribution, vacuum clamp A. PENDAHULUAN Perkembangan dunia manufaktur menuntut dunia industri untuk terus berinovasi agar menghasilkan produk-produk yang komplek sesuai permintaan pasar. Konsep just in time (JIT) dan flexible manufacturing merupakan solusi dalam meningkatkan produktifitas dan mengurangi biaya operasional sehingga produk yang dihasilkan sesuai dengan permintaan. Penggunaan alat bantu seperti jig dan fixture dalam konsep tersebut dapat mengurangi waktu set-up yang berdampak pada peningkatan efisiensi proses manufaktur dalam sebuah produk sehingga biaya produksi akan turun. Jig dan fixture adalah sebuah alat bantu dalam proses manufacturing yang dapat menghasilkan part yang sama dan akurat antara part yang satu dengan lainnya. Fixture adalah mekanisme yang digunakan di bidang manufaktur untuk menahan benda kerja dan mendukung proses kerja selama proses permesinan. Penelitian tentang fixture terus dilakukan dengan tujuan agar bisa membantu dalam proses permesinan yang lebih efektif (Hoffman 2004). Menurut Yanel (2016) Terdapat beberapa jenis fixture dalam proses permesinan seperti fixture standar (misalnya ragum jepit, chuck, dan lain-lain) dan alat cekam yang mudah dibongkar pasang seperti magnetic clamp, vacuum clamping, dan lain-lain. Bentuk benda kerja pada saat permesinan sangat menentukan dalam penggunaan fixture. Sebagai contoh benda kerja tipis ketika dimanufaktur pada satu sisi, penggunaan alat cekam yang sesuai adalah vacuum clamp dikarenakan potensi terjadinya defleksi akibat proses pencekaman kecil. Menurut Harini (2014) besarnya clamping force optimum yang dibutuhkan untuk memegang komponen dihitung menggunakan persamaan matematika yang kemudian dibandingkan dengan analisis statik finite element dan modal analisis pada beberapa titik yang menghasilkan data praktikal dan eksperimental. Deformasi dan tekanan pada benda kerja diprediksi dengan melakukan analisis statis menggunakan software ANSYS. Selanjutnya, Mulyadi (2018) melakukan simulasi terhadap tiga desain vacuum clamp dengan
Transcript of PENGARUH VARIASI TEKANAN HISAP TERHADAP …
ISSN : 2338-0284 Seminar Nasional Pendidikan Teknik Otomotif Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan - Universitas Muhammadiyah Purworejo
179
PENGARUH VARIASI TEKANAN HISAP TERHADAP PRESSURE
DISTRIBUSTION PADA VACUUM CLAMPING
Purfaji1, Subarmono
,1, Herianto
1, Deni Andriyansyah
1
1Departmen Teknik Mesin &Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada, Jl. Grafika
No. 2, Yogyakarta, 55281, Indonesia.
E-mail: [email protected]
Abstrak Pengaruh variasi tekanan hisap terhadap distribusi tekanan pada vacuum clamping
dianalisis pada penelitian ini. Variasi tekanan hisap yang diuji adalah -8.9e+004 pascal dan -9.2e+005 pascal. Desain dari vacuum clamp menggunakan software Solidwork kemudian di
simulasi dengan software ANSYS Fluent 18.1. Dari penelitian didapatkan bahwa variasi
tekanan hisap memiliki pengaruh terhadap distribusi tekanan dimana semakin kecil variasi tekanan hisap maka semakin kecil distribusi tekanan yang dihasilkan, sehingga kekuatan hisap
yang dihasilkan semakin besar.
Kata kunci: Distribusi tekanan, tekanan hisap, simulasi, pressure distribution, vacuum clamp
A. PENDAHULUAN
Perkembangan dunia manufaktur menuntut dunia industri untuk terus berinovasi agar
menghasilkan produk-produk yang komplek sesuai permintaan pasar. Konsep just in time
(JIT) dan flexible manufacturing merupakan solusi dalam meningkatkan produktifitas dan
mengurangi biaya operasional sehingga produk yang dihasilkan sesuai dengan permintaan.
Penggunaan alat bantu seperti jig dan fixture dalam konsep tersebut dapat mengurangi waktu
set-up yang berdampak pada peningkatan efisiensi proses manufaktur dalam sebuah produk
sehingga biaya produksi akan turun.
Jig dan fixture adalah sebuah alat bantu dalam proses manufacturing yang dapat
menghasilkan part yang sama dan akurat antara part yang satu dengan lainnya. Fixture
adalah mekanisme yang digunakan di bidang manufaktur untuk menahan benda kerja dan
mendukung proses kerja selama proses permesinan. Penelitian tentang fixture terus dilakukan
dengan tujuan agar bisa membantu dalam proses permesinan yang lebih efektif (Hoffman
2004). Menurut Yanel (2016) Terdapat beberapa jenis fixture dalam proses permesinan
seperti fixture standar (misalnya ragum jepit, chuck, dan lain-lain) dan alat cekam yang
mudah dibongkar pasang seperti magnetic clamp, vacuum clamping, dan lain-lain.
Bentuk benda kerja pada saat permesinan sangat menentukan dalam penggunaan
fixture. Sebagai contoh benda kerja tipis ketika dimanufaktur pada satu sisi, penggunaan alat
cekam yang sesuai adalah vacuum clamp dikarenakan potensi terjadinya defleksi akibat
proses pencekaman kecil.
Menurut Harini (2014) besarnya clamping force optimum yang dibutuhkan untuk
memegang komponen dihitung menggunakan persamaan matematika yang kemudian
dibandingkan dengan analisis statik finite element dan modal analisis pada beberapa titik
yang menghasilkan data praktikal dan eksperimental. Deformasi dan tekanan pada benda
kerja diprediksi dengan melakukan analisis statis menggunakan software ANSYS.
Selanjutnya, Mulyadi (2018) melakukan simulasi terhadap tiga desain vacuum clamp dengan
5 Mei 2018 ISSN : 2338-0284 Peningkatan Kualitas Sumber Daya Manusia (SDM) Melalui Revitalisasi Pendidikan VOKASI-KEJURUAN
180
menggunakan software ANSYS Fluent. Kemudian memvariasikan luasan lubang dan
geometri desain karet perapat terhadap kekuatan tarik vacuum clamp, serta mensimulasikan
defleksi yang terjadi pada permukaan pelat alumunium. Hasil yang di dapatkan distribusi
tekanan yang merata dibandingkan dengan desain sebelumnya.
Berdasarkan paparan di atas, perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai vacuum
clamp dengan memvariasikan tekanan hisap kemudian disimulasi menggunakan software
ANSYS Fluent 18.1 untuk mengetahui tekanan vacuum clamping.
B. METODOLOGI PENELITIAN
Pada penelitian ini dilakukan simulasi aliran vacuum clamp menggunakan software
ANSYS Fluent 18.1 dengan variasi tekanan hisap -8.9e+004 pascal dan -9.2e+005 pascal.
Penelitian dilakukan di HAL (Home As Lab). Desain aliran fluida pada vacuum clamp
menggunakan software Solidworks dengan jumlah lubang hisap 950. Selanjutnya desain
tersebut di simulasikan menggunakan software ANSYS Fluent 18.1. Simulasi vacuum clamp
ditunjukkan oleh Gambar 1.
Gambar 1. Simulasi vacuum clamp
C. HASIL DAN PEMBAHASAN
Simulasi menggunakan ANSYS Fluent 18.1 menunjukkan bahwa variasi tekanan hisap
mempengaruhi distribusi tekananan yang dihasilkan pada outlet. Gambar 2-4 menunjukkan
visualisasi distribusi tekanan vacuum clamp pada tekanan hisap dengan variasi tekanan -
8.9e+004 pascal dan -9.2e+005 pascal. Gambar 2 dan 3 menunjukkan visualisasi distribusi
tekanan vacuum clamp pada tekanan hisap masing-masing -8.9e+004 dan -9.2e+005 pascal.
Dari gambar terlihat bahwa tekanan vacuum -9.2e+005 pascal menghasilkan outlet cell
pressure yang lebih rendah dibandingkan -8.9e+004 pascal sehingga dapat disimpulkan
bahwa semakin kecil tekanan vacuum yang diberikan maka kekuatan hisap yang dihasilkan
semakin besar.
Hasil visualisasi juga menunjukkan nilai tekanan terkecil terjadi pada inlet pressure
kemudian tekanan akan naik ketika sampai outlet cell pressure. Terjadi kenaikan tekanan
yang cukup signifikan dimana tekanan -8.9e+004 pascal naik sebesar 32,4% dan tekanan -
9.2e+005 pascal naik sebesar 58,2%. Kenaikan tekanan yang cukup besar dikarenakan
Outlet Cell
Inlet Pressure
ISSN : 2338-0284 Seminar Nasional Pendidikan Teknik Otomotif Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan - Universitas Muhammadiyah Purworejo
181
adanya pengaruh tekanan udara luar di mana simulasi pada penelitian ini tidak menggunakan
benda kerja pada bagian atas outlet cell.
Visualisasi pressure distribution vacuum clamp pada outlet cell untuk kedua variasi
tekanan (Gambar 4 dan 5) menggambarkan distribusi tekanan yang tidak merata untuk
beberapa daerah outlet cell. Semakin dekat saluran outlet vacuum dengan inlet cell pressure
maka semakin kecil kenaikan tekanan sehingga pada daerah ini tekanan hisap akan lebih kuat
dalam mencekam benda kerja. Hal ini dibuktikan dari visualisasi distribusi tekanan dimana
daerah yang dekat dengan saluran outlet vacuum memiliki tekanan yang terendah.
Gambar 2. Visualisasi pressure distribution vacuum clamp pada tekanan -8.9e+004 pascal.
Gambar 3. Visualisasi pressure distribution vacuum clamp pada tekanan -9.2e+005 pascal.
Inlet Pressure
Outlet Cell Pressure
Outlet Cell Pressure
Inlet Pressure
saluran outlet vacuum
saluran outlet vacuum
5 Mei 2018 ISSN : 2338-0284 Peningkatan Kualitas Sumber Daya Manusia (SDM) Melalui Revitalisasi Pendidikan VOKASI-KEJURUAN
182
Gambar 4. Visualisasi pressure distribution vacuum clamp pada outlet cell dengan tekanan -
8.9e+004 pascal.
Gambar 5. Visualisasi pressure distribution vacuum clamp pada outlet cell dengan tekanan -
9.2e+005 pascal.
D. KESIMPULAN
Setelah melakukan penelitian dan analisis data visual dari proses simulasi variasi
tekanan hisap -8.9e+004 pascal dan -9.2e+005 pascal didapatkan bahwa :
1. Semakin kecil variasi tekanan hisap maka semakin kecil tekanan yang dihasilkan,
sehingga kekuatan hisap yang dihasilkan semakin besar.
2. Terjadi kenaikan tekanan yang cukup signifikan pada udara yang mengalir dari inlet
saluran vacuum ke outlet cell dikarenakan adanya pengaruh tekanan udara luar.
ISSN : 2338-0284 Seminar Nasional Pendidikan Teknik Otomotif Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan - Universitas Muhammadiyah Purworejo
183
3. Semakin dekat saluran outlet vacuum dengan inlet cell pressure maka semakin kecil
kenaikan tekanan sehingga pada daerah ini tekanan hisap akan lebih kuat dalam
mencekam benda kerja.
DAFTAR PUSTAKA
ANSYS, 2017, ANSYS User Guide, diakses tanggal 30 maret 2018, dari
http://users.ugent.be/~mvbelleg/flug-12-0.pdf.
Harini, Sastry., dan Narayan., 2014, Design and Clamping Force Analysis of Vacuum Fixture
to Machine Aerospace Components, IOSR Journals, PP 40-45.
Hoffman, Edward. G., 2004, Jig and Fixture Design, Delmar Cengage Learning, Clifton
Park, USA.
Mulyadi, Tri., 2018, Analisis Pengaruh Luasan dan Desain Karet Perapat Vacuum Clamp
pada Mini CNC Milling PC-Based, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta
Solidworks, 2017, What's New, Dassault Systemes SolidWorks Corporation, USA.
