Proposal Tugas Akhir Rev1
31
i PROPOSAL TUGAS AKHIR PENERAPAN TEKNOLOGI RAPID DALAM SISTEM MANUFAKTUR PRODUK ELEKTRONIKA KASUS RANGKAIAN UNIVERSAL PID CONTROLLER Oleh : MAHMUD 215441012 KONSENTRASI STUDI TEKNIK ELEKTROMEKANIK PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN DAN MANUFAKTUR POLITEKNIK MANUFAKTUR NEGERI BANDUNG TAHUN 2015
description
Contoh Proposal
Transcript of Proposal Tugas Akhir Rev1
i
PROPOSAL TUGAS AKHIR
PENERAPAN TEKNOLOGI RAPID
DALAM SISTEM MANUFAKTUR PRODUK ELEKTRONIKA
KASUS RANGKAIAN UNIVERSAL PID CONTROLLER
Oleh :
MAHMUD
215441012
KONSENTRASI STUDI TEKNIK ELEKTROMEKANIK
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN DAN MANUFAKTUR
POLITEKNIK MANUFAKTUR NEGERI BANDUNG
TAHUN 2015
ii
LEMBAR PENGAJUAN
Proposal Tugas Akhir Yang Berjudul :
PENERAPAN TEKNOLOGI RAPID DALAM SISTEM MANUFAKTUR
PRODUK ELEKTRONIKA PADA RANGKAIAN UNIVERSAL PID
CONTROLLER
Yang Disusun Oleh :
Mahmud
215441012
Telah disetujui Sebagai Tugas Akhir Penutup Program Diploma IV
Politeknik Manufaktur Negeri Bandung
Oleh :
Calon Pembimbing I
Suharyadi Pancono, Dipl.Ing.HTL, MT
NIP. 196701171990031004
Calon Pembimbing II
Ruminto Subekti, S.ST, MT
NIP. 196510141989031002
Mengetahui :
Ketua Tim P3TA
DR.Noval Lilansa, Dipl.Ing(FH), MT
NIP. 197111231995121001
Ketua Kosentrasi
Program Studi Elektromekanik
Nur Wisma Nugraha, ST, MT
NIP. 19746092003121002
iii
DAFTAR ISI
HALAMAN SAMPUL .......................................................................... i
LEMBAR PENGESAHAN .................................................................. ii
DAFTAR ISI .......................................................................................... iii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................. iv
DAFTAR TABEL ................................................................................. v
BAB I. PENDAHULUAN ..................................................................... 1
1.1. Latar Belakang ..................................................................... 1
1.2. Rumusan Masalah ................................................................ 2
1.3. Batasan Masalah ................................................................... 2
1.4. Tujuan dan Manfaat Penelitian ............................................ 3
1.5. Metode Penelitian ................................................................. 4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA .......................................................... 5
2.1. Tinjauan Teori ...................................................................... 5
2.1.1. Rapid Teknologi ....................................................... 5
2.1.2. CAD .......................................................................... 5
2.1.3. CAM ......................................................................... 6
2.1.4. Mesin Laser Cutting ................................................. 7
2.1.5. Parametric Sistem ..................................................... 8
2.1.6. Enclosure .................................................................. 9
2.1.7. Modul Elektronika .................................................... 12
2.1.8. Mesin CNC Router ................................................... 14
2.1.9. Printed Circuit Board ................................................ 14
2.2. Studi Penelitian Terdahulu ................................................... 17
2.3. Ringkasan ............................................................................. 19
BAB III. METODE PENELITIAN ..................................................... 21
3.1. Tahapan Penelitian ............................................................... 21
3.2. Gambaran Umum ................................................................ 23
BAB IV. BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN ................................. 24
4.1. Anggaran Biaya ................................................................. 24
4.2. Jadwal Kegiatan ................................................................. 24
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
iv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1.2. Aplikasi CAD untuk pembuatan produk ......................... 6
Gambar 2.1.3. Penggunaan CAM dalam pembuatan suatu produk ........ 7
Gambar 2.1.4. Proses laser cutting dan hasil proses laser cutting ........... 8
Gambar 2.1.5. Interface parametrik sistem untuk desain produk ........... 9
Gambar 2.1.6. Bentuk – bentuk enclosure .............................................. 12
Gambar 2.1.7a. Ilustrasi Pembuatan Modul Elektronika ........................ 13
Gambar 2.1.7b. Contoh Modul Elektronika ............................................ 13
Gambar 2.1.8. Mesin CNC Router .......................................................... 14
Gambar 2.1.9. Proses Pengerjaan PCB ................................................... 17
Gambar 2.2.1a. Bentuk – Bentuk Souvenir Logam Pewter .................... 18
Gambar 2.2.1b. Hasil Penelitian Parametrik Sistem ............................... 19
Gambar 3.1. Flowchart Tahapan Penelitian ............................................ 21
v
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1.6a. NEMA Enclosure Type ..................................................... 11
Tabel 2.1.6b. Persamaan IP Code dan NEMA Rating ............................ 12
Tabel 2.1.7. Ukuran PCB Standar dari DIN ........................................... 13
Tabel 2.2. Waktu Pengerjaan Real Master Prototipe Souvenir Logam .. 14
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Sistem manufaktur produk elektronika mengalami banyak perkembangan
akibat kemajuan yang pesat dengan adanya inovasi dan metode baru yang
digunakan untuk proses manufaktur produk elektronika. Dalam proses pembuatan
produk elektronika dihadapkan dengan banyak masalah seperti bentuk dan ukuran
yang customized seperti permintaan dan kebutuhan konsumen akibat belum
memadainya sistem pengembangan dalam proses manufaktur produk elektronika.
Salah satu metode baru yang banyak digunakan adalah teknologi rapid,
teknologi rapid dapat didefinisikan sebagai metode-metode yang digunakan untuk
membuat model berskala (prototype) dari mulai bagian suatu produk (part)
ataupun rakitan produk (assembly) secara cepat dengan menggunakan data
Computer Aided Design (CAD). Keuntungan menggunakan teknologi rapid
adalah menjadikan obyek terkelola dengan baik dalam database, mudah dilakukan
revisi apabila data CAD yang berubah serta relatif dapat diproses dengan cepat
dalam proses manufaktur.
Penggunaan teknologi rapid dalam dunia industri maupun penelitian dalam
dunia pendidikan menyimpulkan, bahwa penggunaan teknologi rapid untuk
mempercepat pengembangan desain menjadi prototype dengan beberapa sistem
diantaranya, Rapid Aplication Development (RAD), Stereolithography (SL),
direct-write (DW) system, namun sistem diatas masih memiliki kekurangan
diantaranya, pengembangan modul masih berpusat pada sistem manufaktur,
belum terintegrasi sistem CAD dan CAM. Oleh karena itu perlu dibuat suatu
sistem yang mengintegrasi database CAD secara parametrik sistem dengan proses
CAM, metode parametrik sistem adalah penggunaan parameter-parameter untuk
mendefinisikan suatu bentuk desain produk.
Pada pengembangan sebelumya telah dibuat permodelan parametrik
drawing menggunakan software CATIA dengan pembuatan interface
menggunakan Microsoft Visual Basic. Sistem ini menggunakan format *DXF
sebagai data CAD, namun pengembangan ini belum diterapkan pada pembuatan
2
produk sehingga belum diketahui berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk
menyelesaikan suatu produk, melihat permasalahan diatas maka perlu di terapkan
teknologi rapid dalam sistem manufaktur produk elektronika khususnya untuk
pembuatan Trainer Kit Universal PID Controller, dengan penerapan teknologi
rapid dalam pengembangan produk elektronika diharapkan menjadi lebih cepat
dibandingkan sistem pembuatan produk elektronika dengan cara konvensional.
Pada proposal tugas akhir ini akan diajukan suatu sistem untuk
meningkatkan waktu pengembangan produk elektronika pada kasus Trainer Kit
Universal PID Controller dari desain CAD menjadi prototype. Penerapan
teknologi rapid dengan sistem pembuatan interface untuk parametric data CAD
produk elektronika yang nantinya akan digunakan pada proses pemotongan
dengan mesin laser cutting dan mesin router untuk pengerjaan produk
elektronika. Dengan terwujudnya sistem ini diharapkan proses pembuatan Trainer
Kit Universal PID Controller dari desain CAD menjadi prototype tertentu
menjadi lebih terintegrasi.
1.2. Rumusan Masalah
Dalam penerapan sistem manufaktur produk elektronika faktor penting yang
harus diperhatikan adalah kecepatan teknologi rapid dalam pengembangan produk
elektronika harus lebih cepat dibandingkan sistem konvensional, untuk mencapai
target serta ukuran produk elektronika dengan ukuran dan tipe tertentu sesuai
permintaan konsumen, maka perlu dilakukan sebuah perancangan sistem untuk
pengerjaan Trainer Kit Universal PID Controller menggunakan ukuran tertentu
yang bisa dibuat dengan sistem parametric pada software CAD dengan pembuatan
interface untuk memasukkan parameter. Hasil dari proses ini nantinya akan di
transfer ke mesin laser cutting untuk pembuatan enclosure produk elektronika dan
desain rangkaian PCB akan dikirim ke mesin router untuk pembuatan jalur
rangkaian Universal PID Controller.
1.3. Batasan Masalah
Agar permasalahan yang dibahas lebih spesifik maka perlu beberapa batasan
masalah dari hasil rumusan masalah yang telah dipaparkan diatas.
3
a. Pada penelitian ini menfokuskan pada perancangan sebuah sistem
dengan menerapkan teknologi rapid dalam pengerjaan Trainer Kit
Universal PID Controller.
b. Produk elektronika yang akan di buat sistem library nya adalah modul
elektronika dan enclosure.
c. Untuk material pembuatan bentangan enclosure digunakan bahan
seperti Pertinax atau Polyester.
d. Untuk material pembuatan rangkaian Universal PID Controller pada
Printed Circuit Board tipe Single Side.
e. Untuk tipe enclosure yang digunakan adalah enclosure standar yang
dikeluarkan IEC dengan ukuran yang customized dengan ukuran
Trainer Kit Universal PID Controller.
f. Untuk tipe enclosure yang dibuat adalah enclosure yang digunakan
indoor.
g. Untuk penggambaran modul elektronika dan bentangan enclosure yang
akan di transfer ke mesin laser cutting menggunakan gambar dengan
format vector dan bitmap.
h. Untuk pengembangan interface sistem parametrik menggunakan
software Microsoft Visual Basic
i. Faktor yang akan diteliti dalam penelitian ini adalah perbedaan waktu
pengerjaan Trainer Kit Universal PID Controller antara sistem
konvensional dan sistem penerapan teknologi rapid
1.4. Tujuan dan Manfaat Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk meningkatkan efisiensi waktu
pembuatan Trainer Kit Universal PID Controller dengan ukuran tertentu menjadi
prototipe menggunakan suatu sistem parametrik, pengembangan produk
khususnya produk elektronika menajdi lebih cepat dibandingkan proses
konvensional, Manfaat dari penelitian ini diharapkan dapat menyelesaikan siklus
pengembangan produk elektronika dengan cepat serta penerapan teknologi rapid
dalam pengembangan produk elektronika.
4
1.5. Metode Penelitian
Metode penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode VDI
2221. Metode ini menggunakan “Pendekatan Sistematik terhadap Desain untuk
Sistem Teknik dan Produk Teknik” (Systematic Approach to the Design of
Technical System and Product). Secara keseluruhan langkah kerja yang terdapat
dalam VDI 2221 terdiri dari 7 tahap, yang dikelompokkan menjadi 4 fase yaitu:
a. Penjabaran Tugas (Clarification of Task)
Penjabaran tugas ini meliputi informasi mengenai permasalahan dan
kendala-kendala yang dihadapi.
b. Penentuan Konsep Rancangan (Conceptual Design)
Pada penentuan konsep rancangan ini meliputi tiga langkah kerja yaitu:
1. Menentukan tipe produk elektronika
2. Mencari sistem yang digunakan untuk perancangan
3. Menguraikan menjadi opsional yang dapat di wujudkan untuk
perancangan sistem ini
c. Perancangan Wujud (Embodiment Design)
Pada perancangan wujud ini dimulai dengan menguraikan perancangan
sistem ke dalam bentuk sistem rapid teknologi yang bisa diterapkan
pada perancangan sistem yang diikuti oleh desain awal dan desain jadi.
d. Perancangan Rinci (Detail Design)
Perancangan rinci ini merupakan proses perancangan keseluruhan.
meliputi sistem perancangan rapid teknologi, pembuatan library modul
lektronika dan enclosure serta perlengkapan enclosure dalam CAD,
perancangan sistem parametric dan interface sistem menggunakan
Microsoft Visual Basic serta realisasi prototype produk elektronika
menggunakan mesin laser cutting .
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Tinjauan Teori
2.1.1. Rapid Teknologi
Cara yang dipakai untuk membuat prototype dapat dikategorikan
menjadi tiga yaitu cara manual, soft atau virtual prototyping dan rapid
teknologi. Cara manual membutuhkan waktu yang lama karena hanya
mengandalkan keterampilan manual manusia, sedangkan cara virtual
prototyping, walaupun telah menggunakan komputer seperti
CAD/CAE/CAM dalam pengembangan ide tetapi masih membutuhkan
keterampilan manual manusia untuk membuat model akhir. Sedangkan
prototype yang dibuat dengan teknologi rapid akan menghasilkan prototype
dengan cepat, sehingga peranan dari prototype ini di dalam proses
pengembangan produk akan lebih cepat dicapai dan efektif. [1]
2.1.2. CAD (Computer Aided Design)
Computer Aided Design (CAD) digunakan secara luas di perangkat
yang berbasis komputer yang membantu insinyur teknik, arsitek, profesional
perancangan yang banyak bekerja dengan aktivitas rancangan. Perangkat
otoritas utama geometri dalam proses Siklus hidup Manajemen Produksi
yang meliputi perangkat lunak dan perangkat keras. Paket yang ada dari
vektor 2 dimensi berdasarkan gambaran sistem ke permukaan parametrik 3
dimensi dan pemodelan perancangan solid.
CAD digunakan untuk merancang dan mengembangkan produk, yang bisa
dengan baik digunakaan oleh pemakai akhir atau lanjutan. CAD juga secara
ekstensif digunakan dalam perancangan berbagai alat dan perlengkapan yang
digunakan di dalam komponen-komponen manufaktur. CAD digunakan untuk
menggambar dan merancang semua tipe bangunan, dari tipe rumah kecil sampai ke
tipe bangunan besar komersil dan industri seperti rumah sakit dan pabrik. CAD
digunakan melalui proses teknik dari perancangan konseptual dan layout, melalui
rekayasa dan analisis komponen untuk mendefinisikan metode manufaktur. Untuk
aplikasi komputer digital dalam perancangan teknik dan produksi CAD menunjuk
6
ke pemakaian komputer dalam mengkonversikan satu ide awal produk menjadi
rancangan detail teknik. Evolusi perancangan biasanya meliputi pembuatan model
geometrik produk, yang bisa dimanipulasi, dianalisa, dan diperhalus. Dalam CAD,
komputer graphik mengganti sketsa dan gambar teknik tradisional yang digunakan
untuk memvisualisasi produk dan mengkomunikasikan rancangan informasi. [2]
`
Gambar 2.1.2. Aplikasi Computer Aided Design untuk Pembuatan Produk
(Sumber : http://jobinf1.com/wp-content/uploads/2013/01/catiacomponent.jpg)
2.1.3. CAM (Computer Aided Manufacturing)
Computer Aided Manufacturing (CAM) menunjuk ke pemakaian
komputer yang mengkonversi rancangan teknik sampai produk akhir. Proses
produksi memerlukan pembuatan perencanaan proses dan penjadwalan
produksi, yang menjelaskan bagaimana suatu produk dibuat , sumberdaya
apa yang diperlukan dan kapan serta dimana sumberdaya ini akan
dikirimkan. Proses produksi juga memerlukan pengendalian dan koordinasi
yang diperlukan untuk proses fisik, peralatan, material, dan tenaga kerja.
Dengan CAM, komputer membantu manajer, insinyur
teknik/manufakturing, dan pekerja produksi dengan tugas-tugas produksi
secara otomatisasi. Computer membantu untuk mengembangkan proses
perencanaan, order, dan jalur material, serta memonitor jadwal produksi.
Juga membantu mengendalikan mesin, industri robot, pengujian peralatan,
dan sistem yang yang memindahkan dan menyimpan material di dalam
pabrik. Integrasi Computer Aided Manufacture (CAM) dengan sistem
7
Computer Aided Design menghasillan proses manufaktur yang lebih cepat
dan lebih efisien. [3]
Gambar 2.1.3. Pengunaan CAM dalam pembuatan suatu produk
(Sumber : http://opensourcemakerlabs.com/wp-
content/uploads/2012/07/5148029224_159645300f.jpg)
2.1.4. Mesin Laser Cutting
Laser cutting adalah sebuah teknologi yang menggunakan laser
untuk memotong material dan biasanya diaplikasikan pada industri
manufaktur, laser cutting bekerja dengan cara mengarahkan laser
berkekuatan tinggi untuk memotong material dan digunakan komputer
untuk mengarahkannya. Ada tiga jenis laser yang digunakan dalam laser
cutting. Laser CO2 cocok untuk memotong, mengebor, dan mengukir.
Neodymium (Nd) digunakan untuk membuat lubang bor, dimana
membutuhkan energi yang besar akan tetapi memiliki repetisi atau
pengulangan yang rendah. Sedangkan laser neodymium yttrium aluminium
garnet (Nd-YAG) digunakan dimana daya yang sangat tinggi dibutuhkan
untuk memotong boring dan mengukir, baik CO2 dan Nd atau Nd-YAG
laser dapat digunakan untuk pengelasan.
Laser cutting untuk industri dirancang untuk mengkonsentrasikan
jumlah energi yang tinggi ketempat yang kecil, biasanya sinar laser cuting
berdiameter sekitar 0,003 - 0,06 inci ketika menggunakan laser dengan
8
panjang gelombang pendek. Energi panas yang dihasilkan oleh laser
mencair, atau menguapkan bahan di daerah pengerjaan dan gas atau
campuran seperti oksigen, CO2, nitrongen, atau helium digunakan untuk
membuang bahan yang menguap yang keluar dari goresan, energi cahaya
yang diterapkan langsung tempat yang membutuhakan, meminimalisir
panas zona di sekitar area yang dipotong. Laser cutting bekerja dengan
mengarahkan output dari laser dengan daya tinggi, oleh komputer, pada
bahan yang akan dipotong. Bahan akan mencair, terbakar, menguap, atau
tertiup oleh jet gas, meninggalkan tepi dengan finishing permukaan yang
berkualitas tinggi.
Pembangkit sinar laser dilakukan dengan cara menstimulasi bahan
penguat oleh pelepasan listrik atau dalam wadah tertutup. Ketika bahan
penguat distimulasi, sinar direflesikan secara internal oleh cermin parsial,
sampai mencapai energi yang cukup untuk keluar sebagai aliran cahaya
koheren monokromatik. Cermin atau serat optic biasanya digunakan untuk
mengarahakan cahaya mengarakan cahaya koheren ke sebuah lensa, yang
memfokuskan cahaya di zona kerja. [4]
Gambar 2.1.4. Proses Laser Cutting dan Hasil Proses Laser Cutting
(Sumber : http://www.galco.com/images/moreinfo/laser1.jpg)
2.1.5. Parametrik Sistem
Parametrik sistem adalah penggunaan parameter – parameter untuk
mendefinisikan suatu bentuk design suatu produk. Istilah parametrik sistem
9
lazim digunakan sejak era digital (komputer) mulai dikenalkan pada dunia
desain (arsitektur). Sistem ini menggunakan parameter – parameter yang
merupakan unsur-unsur dari suatu variable desain produk untuk menentukan
bentuk dan arah desain itu sendiri. untuk pembentukan dan perubahan suatu
bentuk pada metode parametric sistem dengan mendefinisikan parameter
parameter pada setiap variabel desain untuk kemudian dilakukan perubahan
input pada parameter untuk melakukan proses create dan edit pada model. [5]
Gambar 2.1.5. Interface Parametrik Sistem Untuk Desain Produk
(Sumber : Journal International Conference on Engineering Education 2007)
2.1.6. Enclosure
Enclosure adalah suatu tempat yang digunakan untuk peralatan
listrik atau elektronik untuk mennempatkan komponen – komponen, tombol
– tombol dan display yang berfugsi untuk mencegah sengatan listrik ke
pengguna serta untuk mencegah kerusakan komponen-komponen listrik di
dalam enclosure dari pengaruh lingkungan, enclosure adalah bagian yang
bisa dilihat oleh pengguna.
National Electrical Manufacturers Association (NEMA) telah
mengeluarkan standard untuk electrical enclosure yang digunakan dalam
dunia industri, sebuah tipe enclosure yang di keluarkan oleh NEMA di ukur
berdasarkan ketahanan terhadap gangguan pada lingkungan seperti air,
10
debu, minyak atau coolant, serta pengaruh lain seperti korosif, acetylene
atau bahan bakar [6].
Untuk lebih lengkapnya kita dapat melihat tabel enclosure yang
dikeluarkan oleh NEMA sebagai berikut:
Tabel 2.1.6a. NEMA Enclosure Type
Nema
Type Definition
1
General Purpose. Protects against dust, light and indirect
splashing but is not dust-tight, primarily prevents contact
with live parts, used indoors and under normal atmospheric
conditions
2
Drip tight. Similar to type 1 but with addition of drip
shields, used where condensation may be severe (as in
cooling and laundry rooms)
3
Weather resistant. Protect against falling dirt and windblown
dust, against weather hazard such as rain, sleet and snow is
undamaged by the formation of ice. Used outdoors on ship
docks, in construction work, in tunnels and subways
3R As 3, but omits protection against windblown dust
3S As 3, but also operable when laden with ice
3X,
3RX,
3SX
X indicate additional corrosion protection, commonly used
near salt water
4 & 4X
Watertight. Must exclude at least 65 GPM of water from 1-
in. nozzle delivered from a distance not less than 10 ft for 5
min. used outdoors on ship docks, in dairies and in
breweries. X (as 4X) indicate additional corrosion resistance
5 Dust tight. Provided with gasket or equivalent to exclude
dust, use in steel mills and cement plant
6 & 6P
Submersible. Design depends on specified conditions of
pressure and time, submersible in water or oil, used in
quarries, mine and manholes. 6 is temporarily submersible,
11
6P withstands occasional prolonged submersion. Neither are
intended for continuous submersion.
7
Certified and labelled for use in areas with specific
hazardous conditions for indoor use in Class I, Group A, B,
C and D environment as defined in NFPA standards such us
the NEC
8
Certified and labelled for use in areas with specific
hazardous conditions for indoor and outdoor use in
locations classified as Class I, Group A, B, C and D as
defined in NFPA standards such as the NEC
9
Certified and labelled for use in areas with specific
hazardous conditions for indoor and outdoor use in
locations classified as Class II, Group E, F and G as defined
in NFPA standards such as the NEC
10 MSHA. Meet the requirement of mine safety and health
administration
11 General purpose. Protect against the corrosive effect of
liquid and gases. Meet drip and corrosion resistance tests
12 &
12K
General purpose. Intended for indoor use, provides some
protection against dust, falling dirt and dripping
noncorrosive liquids. Meet drip, dust and rust resistance test
13
General purposes. Primarily used to provide protection
against dust, spraying of water and noncorrosive coolant.
Meet oil exclusion and rust resistance test
NEMA Standard Enclosure Rating sama seperti IEC IP Code dan
dapat memberikan tingkat proteksi terhadap rangkaian elektrik dengan
tingkat proteksi yang sama. Sehinnga untuk penggunaan dapat melihat
persamaan proteksi antara kedua standard yang di keluarkan oleh NEMA
Standard Enclosure dan IEC IP Code dapat dilihat pada tabel berikut ini.
12
Tabel 2.1.6b. Persamaan IP Code dan NEMA Rating
IP Code Min. NEMA
Enclosure Rating
to satisfy IP Code
IP21 3R
IP54 3
IP55 12
IP65 4
IP66 4X
IP67 6
IP69 6P
Untuk beberapa bentuk-bentuk enclosure yang ada di pasaran dapat dilihat
pada gambar berikut ini.
Gambar 2.1.6. Bentuk – Bentuk Enclosure
(Sumber : Enclosure Catalogue Ensto Cubo)
2.1.7. Modul Elektronika
Modul Elektronika terdiri dari PCB (Printed Circuit Boards) dan
komponen-komponen elektronika, PCB adalah sebuah papan yang terdiri
dari sirkuit dari logam yang menghubungkan komponen elektronik satu
sama lain tanpa kabel. Metode ini paling umum digunakan dalam proses
perakitan rangkaian elektronika modern[7]
.
Untuk proses pembuatan modul elektronika selengkapnya dapat
dilihat pada ilustrasi dibawah ini:
13
Gambar 2.1.7a. Ilustrasi Pembuatan Modul Elektronika
Gambar 2.1.7b. Contoh Modul Elektronika
(Sumber : http://img.dxcdn.com/productimages/sku_159602_1.jpg)
Standarisasi tentang ukuran PCB yang telah dikeluarkan oleh DIN
(Deutsches Institut fur Normung) pada DIN 41494 sebagai berikut:
Tabel 2.1.7. Ukuran PCB Standar dari DIN
Front Panel Printed Circuit Board
Height
(mm)
Height
(mm)
Length
L1
(mm)
L2
(mm)
L3
(mm)
132.5 100 100 160 220
177.0 144.5 100 160 220
221.4 188.9 100 160 220
265.9 233.4 100 160 220
atau
Printed Circuit Board Desain Rangkaian Etching
Routing Pengeboran PCB Pelapisan Jalur
Tembaga Pada PCB
Penempatan Komponen
Elektronika Proses Soldering
14
2.1.8. Mesin CNC Router
Awal lahirnya mesin CNC (Computer Numerically Controlled)
bermula dari 1952 yang dikembangkan oleh John Pearseon dari Institut
Teknologi Massachusetts, atas nama Angkatan Udara Amerika Serikat.
Semula proyek tersebut diperuntukkan untuk membuat benda kerja khusus
yang rumit. Semula perangkat mesin CNC memerlukan biaya yang tinggi
dan volume unit pengendali yang besar. Pada tahun 1973, mesin CNC masih
sangat mahal sehingga masih sedikit perusahaan yang mempunyai
keberanian dalam mempelopori investasi dalam teknologi ini. Dari tahun
1975, produksi mesin CNC router mulai berkembang pesat. Perkembangan
ini dipacu oleh perkembangan mikroprosesor, sehingga volume unit
pengendali dapat lebih ringkas.
Dewasa ini penggunaan mesin CNC router hampir terdapat di segala
bidang. Dari bidang pendidikan dan riset yang mempergunakan alat-alat
demikian dihasilkan berbagai hasil penelitian yang bermanfaat yang tidak
terasa sudah banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari masyarakat
banyak.
Gambar 2.1.8. Mesin CNC Routing PCB
(Sumber : LPKF Laser & Elektronik)
2.1.9. Printed Circuit Board
Printed Circuit Board (PCB) atau Papan Rangkaian Tercetak adalah
papan rangkaian yang digunakan sebagai tempat penghubung jalur
konduktor dan penyusunan letak komponen-komponen elektronika. Yang
15
dimaksud dengan jalur konduktor adalah sistem pengkabelan antar
komponen sebagai bagian dari hubungan data dan kelistrikan pada
komponen tersebut. Macam-macam bentuk PCB yang umumnya terdapat di
pasaran adalah PCB Matrix Strip Board (Papan Matriks Bergaris) dan PCB
Cooper Clad (Berlapis Tembaga).
PCB Matrix Strip Board atau biasa dikenal PCB „berlubang‟
merupakan salah satu jenis PCB yang bentuknya terdiri atas susunan
lubang-lubang. Namun, kekurangan dalam penggunaan PCB ini ialah
sulitnya mengatur sistem pengkabelan yang menghubungkan antara
komponen satu dengan komponen lain sehingga menyebabkan kabel-kabel
yang dihubungkan saling menyilang. Kesulitan lain juga akan dijumpai saat
penyolderan kaki-kaki komponen dengan 2 kabel penghubung atau lebih,
pada titik solder (pad) yang sama.
Jenis PCB lainnya adalah PCB Cooper Clad. PCB jenis Cooper Clad
merupakan PCB yang terbuat dari bahan ebonite atau fiber glass yang salah
satu atau kedua sisinya dilapisi oleh lapisan tembaga. Untuk PCB yang
mempunyai lapisan tembaga hanya pada salah satu sisi permukaannya saja
disebut PCB satu sisi (Single Side). Sedangkan PCB yang mempunyai
lapisan tembaga di kedua sisi permukaannya disebut PCB dua sisi (Double
Side).
Ada banyak cara yang dapat digunakan dalam pembuatan layout
PCB, diantaranya adalah:
1. Menggambarkan layout PCB secara langsung pada PCB dengan
menggunakan spidol dengan tinta tahan air (Waterproof)
2. Menggambarkan layout PCB secara langsung pada PCB dengan
menggunakan rugos elektronika (Electro Set)
3. Menggambarkan layout PCB dengan menggunakan software desain
PCB.
Bila ditinjau dari sisi ekonomis, menggunakan spidol untuk
menggambar layout PCB memang lebih murah dan mudah. Hanya dengan
sebuah spidol dengan tinta tahan air (waterproof), Namun cara ini hanya
bisa digunakan pada rangkaian elektronika sederhana saja, dan tidak efektif
16
untuk membuat jalur rangkaian elektronika yang kompleks, rumit dan
membutuhkan pola gambar dengan titik dan garis yang berukuran kecil dan
tipis. Cara pembuatan PCB yang kedua adalah dengan menggunakan rugos
elektronika atau biasa dijual dengan nama Electro Set. Dengan electro set,
pengambaran bisa memperoleh variasi bentuk garis dan pola gambar layout
PCB dengan berbagai macam ukuran dan bentuk komponen.
Metode lain yang dapat digunakan dalam pembuatan layout PCB
ialah menggunakan software desain layout PCB. Software desain layout
PCB yang dimaksud, seperti Protel 99 SE, Target 3001, dan lain-lain.
Dibandingkan dengan cara sebelumnya cara ini memiliki banyak
keunggulan, diantaranya sebagai berikut:
1. Selain untuk membuat layout PCB biasanya pada program software
desain layout PCB, perancangan gambar skema rangkaian dari
rangkaian elektronika yang akan dibuat sehingga akan lebih mudah
untuk diedit dan diperbaiki bila ada kesalahan dalam proses
perancangannya.
2. Tidak membuang banyak waktu dalam proses perancangan layout
PCB, karena umumnya pada software layout PCB terdapat fasilitas
perancangan dan peletakkan komponen secara otomatis (autoroute
dan autoplace) untuk perancangan layout PCB sesulit apapun yang
setara dengan pengerjaan seorang desainer PCB professional.
3. Dapat membuat, menambahkan, mengurangi, hingga mengedit
standar ukuran dan bentuk komponen yang diinginkan ke dalam
sebuah pustaka komponen tersendiri.
4. Dapat menampilkan hasil desain PCB yang telah dibuat dengan
model gambar 3 dimensi yang disertai jalur konduktor dan tata letak
komponennya.
5. Lebih ekonomis, efisien dan efektif baik dalam segi biaya, waktu
maupun proses pembuatan layout PCB untuk rangkaian elektronika
sekompleks dan serumit apapun[7]
.
17
Gambar 2.1.9. Proses Pengerjaan PCB
(Sumber : LPKF Laser & Elektronik)
2.2. Studi Penelitian Terdahulu
Penelitian tentang teknologi rapid telah banyak dilakukan baik dalam negeri
maupun luar negeri, di Indonesia sendiri teknologi ini baru berkembang setelah
penggunaan mesin laser cutting banyak digunakan. Ide dan gagasan tentang
pengembangan teknologi rapid telah banyak disajikan oleh beberapa peneliti
dengan berbagai metode, jenis pengembangan teknologi rapid yang telah di
kembangkan diantaranya adalah Rapid Application Development (RAD)
Kajian tentang teknologi rapid antara lain dilakukan oleh Agustinus
Noertjahyana. Dalam Jurnal Informatika Vol. 3, No. 2, November 2002: 74 -79
yang berjudul “Studi Analisis Rapid Aplication Development Sebagai Salah Satu
Alternatif Metode Pengembangan Perangkat Lunak”, berdasarkan penelitian
menggunakan metode RAD dapat disimpulkan sebagai bahwa penggunaan RAD
harus digunakan secara tepat, sebab bila tidak maka akan menimbulkan kerugian-
kerugian seperti misalnya biaya yang semakin membengkak dan waktu yang
semakin lama, penggunaan metode RAD harus digunakan dengan
mempertimbangkan aspek waktu dan biaya secara seimbang, RAD dapat
dijadikan acuan untuk mengembangkan suatu sistem informasi yang unggul
dalam hal kecepatan, ketepatan dan biaya yang lebih rendah. Dengan
menggunakan RAD, maka keterlibatan user menjadi semakin meningkat yang
pada akhirnya dapat meningkatkan kepuasan user terhadap sistem yang
dikembangkan.
Selanjutnya penelitian yang dilakukan oleh P. Wisnu Anggoro, ST., MT.
dkk, yang berjudul “Proses Rapid Prototyping Master Cetakan Berbahan Resin
Epoxy Sebagai Nilai Tambah dalam Industri Souvenir Logam Pewter” telah
meneliti tentang pembuatan sourvenir berbahan logam menggunakan teknologi
18
rapid protyping pada mesin laser cutting rolland modela 40 R maka hasil proses
pemesinan atau waktu pengerjaan dari ketiga master cetakan gantungan kunci
berbahan baku resin epoxy untuk setiap proses pemesinan beserta gambar hasil
akhir pengerjaan dapat dilihat pada tabel dan gambar berikut ini :
Tabel 2.2. Waktu Pengerjaan Real Master Prototipe Souvenir Logam Pewter
No. Master Prototype Proses Pengerjaan Waktu Permesinan
Jam Menit Detik
1. Logo Keraton
DIY
Roughing 00 13 40
Semifinishing 00 30 26
Finishing 06 15 36
2. Becak DIY
Roughing 00 29 18
Semifinishing 01 29 52
Finishing 04 51 09
3. Rumah Limas
SumSel
Roughing 00 41 36
Semifinishing 01 44 14
Finishing 06 54 06
Gambar 2.2a. Bentuk – Bentuk Souvenir Logam Pewter
(Sumber : Laporan Penelitian Kelompok Fakultas Teknologi Industri
Universitas Atma Jaya Yogyakarta)
Pada penelitian yang dilakukan oleh Alcínia Zita Sampaio, dkk. Yang berjudul
“Automatic generation of parametric drawings using DXF and Visual Basic”
telah merancang sebuah sistem untuk memproses bentuk gambar dengan format
Drawing Exchange Format (DXF) dalam bentuk parametrik dengan interface
yang di buat menggunakan visual basic penelitian ini fokus pada memasukkan
19
nilai input dengan sistem parametric untuk menghasilkan gambar dengan format
*dxf .
Gambar 2.2b. Hasil Penelitian Parametrik Sistem
(Sumber : Journal International Conference on Engineering Education 2007)
2.3. Ringkasan
Enclosure dan modul rangkaian elektronika merupakan bagian dari produk
elektronika, untuk proses pembentukan enclosure pada mesin laser cutting dan
untuk pembuatan PCB rangkaian elektronika menggunakan mesin CNC router
proses selanjutnya adalah yang dilakukan adalah mentransfer gambar bentangan
enclosure dari format data CAD 2D ke mesin laser cutting dalam bentuk CAM
untuk proses pemotongan dan untuk gambar PCB rangkaian elektronika akan di
lakukan pada mesin CNC router untuk proses routing.
Permasalahan pada proses transfer data CAD ke data CAM apabila ukuran
enclosurenya berbeda dengan bentuk bentangan yang sama maka format data
CAD harus di ubah dan disesuaikan dengan ukuran yang terbaru.
Adapun dari beberapa penelitian telah dilakukan untuk mengatasi
permasalahan tersebut diantaranya adalah :
1. Rapid Application Development sistem ini menggunakan cara dengan
melakukan development sistem dalam pengembangan sebuah produk.
Kekurangan dari sistem RAD ini adalah sistem ini harus digunakan
dalam produk tertentu sebab bila tidak maka akan menimbulkan
kerugian-kerugian seperti misalnya biaya yang semakin membengkak
dan waktu yang semakin lama.
20
2. Rapid Protyping sistem in menggunakan cara dengan membuat sebuah
master produk sebelum dilakukan produksi massal sehingga pada
proses ini mengurangi keterlibatan user dalam pengembangan produk.
3. Automatic parametric drawing sistem ini lebih mengkhususkan unuk
melakukan pengembangan pada software CAD dengan pembuatan
interface, sehingga parameter untuk nilai input dimasukkan kedalam
format tertentu. Namun sistem ini belum di aplikasikan pada proses
permesinan sehingga belum ada hasil produk.
Fokus penelitian yang akan dilakukan adalah meningkatkan efisiensi pembuatan
produk elektronika pada kasus trainer kit universal PID controller dengan ukuran
tertentu menjadi prototipe menggunakan suatu sistem parametrik drawing,
sehingga waktu yang di perlukan untuk mewujudkan desain produk menjadi
prototipe trainer kit universal PID controller dengan mesin laser cutting dan
mesin router lebih cepat. Faktor yang akan diteliti adalah pembuatan parametrik
data CAD dengan pembuatan interface dan data CAD di transfer ke mesin laser
cutting dan mesin router serta perbandingan sistem konvensional pembuatan
trainer kit universal PID controller dan penerapan sistem teknologi rapid dalam
pembuatan trainer kit universal PID controller.
21
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. Tahapan Penelitian
Dalam pelaksanaan tugas akhir ini, ada beberapa tahapan yang dilakukan
diantaranya:
Tidak
START
Studi Literatur
Perancangan Model Rangkaian
PCB Universal PID Controller
Desain Enclosure (CAD)
Pembuatan Library Enclosure (CAD)
Pembuatan Interface
Sistem Parametrik
(VB + Coreldraw/CAD)
Pengujian & Analisa
Hasil Pada Mesin Router/Laser
Cutting
Hasil OK
Pembandingan Waktu Pengerjaan antara
Sistem Konvensional dan Penerapan Sistem
Teknologi Rapid
END
Pengambilan Data Hasil Pembandingan
(Tabel Time Management)
Pembuatan Laporan dan Karya
Tulis
Pengujian
Fungsi Universal
PID Controller
Tidak
Ya
Ya
Gambar 3.1. Flowchart Tahapan Penelitian
Bagian A
Bagian B
Bagian C
Bagian D
22
Pada proses Bagian A tahapan penelitian dimulai dengan pengumpulan dan
studi literatur terkait topik tugas akhir tentang penerapan teknologi rapid dalam
sistem manufaktur produk elektronika. Untuk penjelasan terkait tahapan pada
proses Bagian A meliputi sebagai berikut :
1. Studi Literatur
Pada proses ini kegiatan yang dilakukan dengan mencari bahan serta
materi dari jurnal, skripsi, thesis maupun bahan penunjang lainya yang
terkait dengan topik tugas akhir. Pada tahapan kegiatan ini bahan
penunjang yang di gunakan adalah penelitian terdahulu tentang topik
tugas akhir ini yang menjadi acuan dalam melakukan pengembangan
dan penyempurnaan, dalam hal ini, penggunaan teknologi rapid
menggunakan sistem parametrik untuk pembuatan prototype produk –
produk elektronika.
Pada proses Bagian B dimulai dengan tahapan perancangan rangkaian PCB
untuk Trainer Kit Universal PID Controller dengan menggunakan software
desain PCB seperti Protel. Pada tahap ini gambar rangkaian yang dibuat
disesuaikan dengan ukuran papan PCB yang standard dan tahapan pembuatan
model enclosure dan komponen pelengkapnya yang dipakai pada Trainer Kit
Universal PID Controller sehingga proses pembuatan ini menggunakan referensi
dari bentuk rangkaian Trainer Kit Universal PID Controller yang telah dibuat
sebelumnya.
Pada proses Bagian C dimulai dengan tahapan pembuatan library data CAD
enclosure dilanjutkan dengan interface untuk parametrik sistem menggunakan
software Visual Basic for Application (VBA) yang diintegrasikan dengan software
CAD seperti Corel Draw dan AutoCAD, dengan pemanfaatan software CAD
untuk lebih mepermudah dalam proses transfer hasil drawing enclosure ke mesin
laser cutting serta transfer hasil gambar rangkaian PCB pada mesin router. Setelah
proses pemotongan akan di analisa hasil pemotongan yang dilakukan oleh mesin
laset cutting. Pada mesin router PCB akan di analisa hasil routing pada jalur
rangkaian.
23
Pada proses Bagian D dimulai dengan tahapan komparasi sistem antara
pemakaian sistem konvensional dan penerapan sistem rapid dalam pembuatan
Trainer Kit Universal PID Controller. dari proses komparasi ini nantinya akan
didapatkan lamanya waktu yang dibutuhkan selama proses pengerjaan di mulai
dari proses desain sampai produk jadi. Dari hasil ini maka disusun sebuah tabel
time management yang di perlukan untuk membuat sebuah produk elektronika
seperti Trainer Kit Universal PID Controller.
3.2. Gambaran Umum Perancangan Sistem
Proses Lanjutan
Universal PID Controller
Enclosure
Modul Elektronika
Desain Enclosure
Desain Rangkaian PCB
Proses 1
Interface Sistem
Mesin Laser Cutting
Mesin CNC Router
Proses 2
Data CAD Hasil Paremetrik
Data Desain PCB
24
BAB IV
BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN
4.1. Anggaran Biaya
No. Jenis Pengeluaran Harga (Rp)
1. Peralatan Penunjang Rp. 454.000,-
2. Barang Habis Pakai Rp. 940.000,-
3. Lain-Lain Rp. 200.000,-
Total Rp. 1.594.000,-
4.2. Jadwal Kegiatan
No Nama Kegiatan November Desember Januari Februari Maret April
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1. Pembuatan Proposal
2. Studi Literatur
3. Permodelan
4. Pembuatan Desain
Produk Elektronika
5. Pembuatan Library
Produk Elektronika
6. Pembuatan Interface
Produk Elektronika
7. Pengujian
8. Analisa Hasil
Pengujian
9. Pembuatan Karya
Tulis
25
DAFTAR PUSTAKA
[1] Zulkifli, Amin., “Rapid Prototyping Teknologi : Aplikasi Pada Bidang
Medis”, Jurnal TeknikA Universitas Andalas No. 27 Vol.3 Thn. XIV (2007)
ISSN: 854-8471
[2] Dewi Handayani Untari, Ningsih., “Computer Aided Design / Computer
Aided Manufactur [CAD/CAM]” Jurnal Teknologi Informasi DINAMIK
Volume X, No. 3 (2005) ISSN : 0854-9524
[3] Dewi Handayani Untari, Ningsih., “Computer Aided Design / Computer
Aided Manufactur [CAD/CAM]” Jurnal Teknologi Informasi DINAMIK
Volume X, No. 3 (2005) ISSN : 0854-9524
[4] Irsyad Andreas, Gultom. 2015. “Laser Jet Cutting”, Jakarta : Sekolah Tinggi
Teknik – PLN.
[5] Endy Yudho Prasetyo ST., MT, dkk. 2012. “Parametric Modeling Berbasis
Dynamic Component® Oleh Software Trimble® Sketchup®”, Laporan
Akhir Penelitian Program Penelitian Berbasis Laboratorium ITS, Surabaya :
LPPM ITS .
[6] https://en.wikipedia.org/wiki/Enclosure_(electrical) diakses pada tanggal 15
November 2015
[7] Sugianto., 2007. “Desain Rangkaian Elektronika dan Layout PCB dengan
Protel 99 SE”, Jakarta : PT. Elex Media Komputindo
26
LAMPIRAN
1. Peralatan Penunjang
No. Material Spesifikasi Qty
Harga
Satuan
(Rp)
Harga
Total
(Rp)
1. Bor PCB 12 VDC 1 Pcs 175.000,- 175.000,-
2. Solder 60W 220V 1 Pcs 179.000,- 179.000,-
3. Solder Holder Cellkit 1 Pcs 100.000,- 100.000,-
Subtotal 454.000,-
2. Bahan Habis Pakai
No. Material Spesifikasi Qty
Harga
Satuan
(Rp)
Harga
Total
(Rp)
1. Pertinax Tebal 2mm 10 Kg 32.000,-/kg 320.000,-
2. Akrilik Tebal 3mm
183 x 138cm 1 Lbr 345.000,- 345.000,-
3. Push Button Ø 30 mm 5 Pcs 10.000,- 50.000,-
4. Led Ø 30 mm 2 Pcs 40.000,- 80.000,-
5. PCB 10 x 20 Cm 5 Pcs 20.000,- 100.000,-
6. Kawat Solder Ø 0.8 mm 1 Rol 45.000,- 45.000,-
Subtotal 940.000,-
3. Lain – Lain
No. Material Spesifikasi Qty
Harga
Satuan
(Rp)
Harga
Total
(Rp)
1. Laminating PCB 5 Pcs 20.000,- 100.000,-
2. Biaya Perjalanan 100.000,- 100.000,-
Subtotal 200.000,-
