BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Sepeda adalah kendaraan bertenaga manusia, digerakkan dengan pedal, single track, dengan dua roda yang melekat pada frame, dan salah satu roda di belakang roda lainnya (Wikipedia, 2013). Kata bicycle digunakan dalam cetakan berbahasa Inggris dalam The Daily News di London pada tahun 1868, berasal dari kata bicyclette, istilah dari bahasa Perancis yang digunakan sebagai kata sifat pada tahun 1847, dan sebagai kata benda pada tahun 1868. Sebelum itu di beberapa tempat, sepeda dikenal sebagai velocipedes. Sepeda dikelompokkan berdasarkan fungsi dan ukurannya seperti sepeda gunung, sepeda lipat, sepeda BMX, sepeda balap, sepeda jalan raya, dan sepeda mini yang terlihat pada Gambar 1.1.
(a)
(b)
1
2
(c)
(d)
(e)
(f)
Gambar 1. 1.Jenis sepeda berdasarkan fungsi dan ukurannya : (a) Sepeda gunung; (b) Sepeda lipat; (c) Sepeda BMX; (d) Sepeda balap; (e) Sepeda mini; (f) Sepeda jalan raya Sumber: the-bicycle.com Sepeda adalah mesin yang benar-benar menarik saat pertama kali ditemukan, lebih dari seabad yang lalu. Sepeda tersebut berkembang tiap tahunnya. Sebuah sepeda memiliki banyak keuntungan yaitu bentuk transportasi yang paling hemat energi, menyehatkan, tidak menimbulkan polusi, ekonomis, dan aman. Pada tahun 1966, biarawan dari Italia merestorasi manuskrip Leonardo da Vinci, menemukan sketsa sekitar 1.490 mesin yang sangat mirip dengan sepeda modern, lengkap dengan pedal dan penggerak rantai. Namun, seperti pesawat dan mesin visioner da Vinci lainnya, idenya untuk sepeda hampir pasti tidak pernah meninggalkan papan gambar. Asal-usul praktis sepeda dimulai tiga ratus tahun kemudian ketika de Sivrac, seorang Prancis, menemukan hobby horse, mesin bergerak yang tidak stabil dengan dua roda segaris, dihubungkan dengan balok yang dikangkangi oleh
3
pengendara dan digerakkan dengan mendorong kaki terhadap tanah. Pada tahun 1817, seorang Jerman, Baron Karl von Drais menambahkan kemudi ke roda depan, penemuan mesin tersebut tetap sama sampai sekarang dan merupakan terobosan fundamental.
Gambar 1. 2. Sepeda da Vinci (kiri) dan hobby-horse (kanan) Sumber: Ballantine (2000) Sekitar tahun 1839, seorang pandai besi Skotlandia, Kirkpatrick Macmillan, membuat sepeda pertama dengan pedal. Macmillan menggunakannya sejauh 226 km (140 mil) ke Glasgow pada tahun 1842, melewati rute sejauh 65 km (40 mil) dengan kecepatan rata-rata 13 km/h (8 mph). Sepeda ini biasa disebut velocipede. Namun, pembuatan sepeda sebenarnya dimulai di Perancis pada tahun 1861, ketika pelatih pembuat, Pierre Michaux memasang engkol dan pedal ke roda depan “hobby horse” serta menyebutnya Michaux velocipede yang ditunjukkan pada Gambar 1.3. Pada tahun 1866-1867, ia memperkenalkan model dengan roda depan yang lebih besar, dan perbaikan lainnya (Ballantine, 2000).
Gambar 1. 3. Michaux Velocipede Sumber: Ballantine (2000)
4
Pada umumnya, sepeda tersusun atas komponen-komponen seperti frame, roda, sistem transmisi, rem, sadel, setang, dan porok, yang ditunjukkan pada Gambar 1.4 (Ballantine, 2000).
Gambar 1. 4. Anatomi dari sebuah sepeda Sumber: fitjog.com Frame menjadi bagian yang paling penting dari sepeda karena semua komponen sepeda yang lain dipasang pada frame (Barnett, 2003). Frame harus mampu menopang berat pengendara, mentranslasikan usaha pedal menjadi gerakan maju, mengarahkan roda sesuai arah yang dituju dan mengabsorbsi getaran jalan. Frame adalah “jiwa” dari sebuah sepeda dan haruslah menjadi fokus utama dalam pertimbangan untuk memilih sebuah sepeda. Frame adalah bagian paling penting dari sepeda karena banyak alasan. Aspek utama adalah geometri. Geometri adalah istilah keseluruhan yang mengacu pada semua sudut dan dimensi yang membuat sepeda cocok dan berfungsi sebagaimana mestinya. Geometri ini memposisikan tubuh kita untuk mengayuh secara efisien dengan menentukan lokasi sadel, crankset, dan setang. Geometri yang sama juga menentukan penanganan atau perilaku dari sepeda. Seberapa stabil sepeda itu ketika bergerak di jalan, kemampuan untuk melewati tikungan
5
dan kemampuan untuk membawa beban, semua ditentukan oleh hubungan tertentu antara setiap dimensi geometri frame (Downs, 2005). Frame sepeda umumnya berbentuk diamond frame (terdiri dari dua buah segitiga) yang dibuat dari pipa – pipa baja yang disatukan, melalui metode pengelasan. Material aluminium juga digunakan untuk membuat frame berkualitas tinggi. Frame sepeda tersebut dibuat oleh perusahaan – perusahaan besar dengan menggunakan teknologi tinggi. Salah satu alternatif pembuatan frame sepeda yang dapat dikembangkan, yaitu dengan metode pengecoran. Pengecoran merupakan pembuatan bentuk benda melalui penuangan logam cair ke dalam cetakan. Pengecoran dapat membuat benda – benda dengan bentuk yang rumit. Sehingga, frame sepeda yang dibuat melalui proses pengecoran memiliki bentuk yang lebih fleksibel, dapat berbeda dengan bentuk – bentuk frame sepeda pada umumnya.
1.2 Rumusan Masalah 1. Bentuk frame yang dibuat dengan pengecoran dapat lebih bervariasi daripada bentuk frame sepeda biasa, namun dengan tetap memperhatikan ukuran – ukuran standar frame sepeda. Bentuk yang bervariatif tersebut menimbulkan banyaknya desain frame yang mungkin untuk dibuat. Desain frame
di
sini
harus
memperhatikan
kemudahan
dalam
aspek
pengecorannya. Seringkali bentuk desain yang baik (bagus) belum tentu mudah untuk dicor. 2. Untuk mendapatkan kekuatan yang sama, frame yang dicor membutuhkan material yang lebih banyak. Efeknya yaitu massa frame yang bertambah. Untuk itu diperlukan massa frame yang ringan, dengan mempertahankan kekuatan frame agar tetap sama, caranya dengan mengubah bentuk profil frame sepeda.
6
1.3 Batasan Masalah 1. Frame yang dirancang adalah frame sepeda jenis Mountain bike (MTB). Bentuk frame terinspirasi dari frame sepeda MTB Polygon Tensor (Gambar 1.5).
Gambar 1. 5. MTB Polygon Tensor 2. Desain frame dibuat menggunakan Autodesk Inventor Professional 2012, analisis pada frame menggunakan Abaqus 6.11, sedangkan simulasi pengecoran pada frame dengan Flow 3D. Analisis pada frame dilakukan dengan menggunakan metode permodelan dan perhitungan yang terdapat dalam software tersebut.
1.4 Tujuan Penelitian 1. Membuat desain frame yang memiliki kekuatan sama dengan frame biasa, seringan mungkin, dengan bentuk frame yang tidak biasa. 2. Mewujudkan pembuatan frame dengan cara pengecoran.
1.5 Manfaat Penelitian 1. Membuat desain frame sepeda yang tidak biasa dengan kekuatan frame yang sama. 2. Memperoleh
frame
sepeda,
yang
pembuatannya
melalui
proses
pengecoran, di mana proses pengecoran, bukanlah hal yang lumrah pada pembuatan frame sepeda.
7
1.6 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut: BAB 1 PENDAHULUAN Meliputi: latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan, manfaat dan sistematika penulisan. BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA Meliputi: tinjauan umum mengenai frame sepeda dan tinjauan umum proses pengecoran. BAB 3 LANDASAN TEORI Meliputi: teori metode elemen hingga, teori Abaqus, pembuatan pola, dan karakteristik material aluminium A356 BAB 4 METODOLOGI PENELITIAN Meliputi: penjelasan mengenai software Autodesk Inventor Professional 2012, Abaqus 6.11, dan Flow 3D, studi perancangan frame, studi analisis frame, studi analisis pengecoran pada frame. BAB 5 HASIL PERANCANGAN DAN PEMBAHASAN Meliputi: hasil perancangan frame, analisis pengecoran frame dan proses pengecoran frame. BAB 6 PENUTUP DAFTAR PUSTAKA
