Prosiding. Seminar Nasional Teknoin Pengembangan Teknologi Manufaktur untuk Menunjang Penguatan Daya Saing Bangsa. Yogyakarta, 10 November 2012

ISBN No. 978-979-96964-3-9

Prosiding Seminar Nasional Teknoin 2012 “Pengembangan Teknologi Manufaktur untuk Menunjang Penguatan Daya Saing Bangsa”

Yogyakarta, 10 November 2012

Bidang Teknik Mesin

diselenggarakan oleh:

Fakultas Teknologi Industri Universitas Islam Indonesia Yogyakarta

Prosiding Seminar Nasional Teknoin 2012 ISBN No. 978-979-96964-3-9

Prosiding Seminar Nasional Teknoin 2012 ISBN: 979-978-96964-9-8

Diterbitkan oleh: Fakultas Teknologi Industri Universitas Islam Indonesia Jl. Kaliurang Km 14,5 Yogyakarta 55584 T. 0274-895287, 0274-895007 Ext 110/200 F. 0274-895007 E. [email protected], [email protected] W. seminarteknoin.fit.uii.ac.id

Hak Cipta ©2012 ada pada penulis Artikel pada prosiding ini dapat digunakan, dimodifikasi, dan disebarkan secara bebas untuk tujuan bukan komersil (non profit), dengan syarat tidak menghapus atau mengubah atribut penulis. Tidak diperbolehkan melakukan penulisan ulang kecuali mendapatkan izin terlebih dahulu dari penulis.

i

Bidang Teknik Mesin Yogyakarta, 10 November 2012

Organisasi Penyelenggara Penanggung Jawab

: Ir. Gumbolo Hadi Susanto, M.Sc.

Dekan

Pengarah

: Wahyudi Budi Pramono, ST., M.Eng Dr. Sri Kusumadewi, S.Si., MT. Dra. Kamariah, MS. Drs. Mohammad mastur, MSIE Yudi Prayudi, S.Si, M.Kom Tito Yuwono, ST., M.Sc Agung Nugroho Adi, ST., MT.

Wakil Dekan Direktur Pascasarjana MTI Ketua Jurusan Teknik Kimia Ketua Jurusan Teknik Industri Ketua Jurusan Teknik Informatika Ketua Jurusan Teknik Elektro Ketua Jurusan Teknik Mesin

Ketua Pelaksana Bendahara

: Risdiyono, ST., M.Eng., D.Eng. : 1. Yustiasih Purwaningrum, ST., MT. 2. Erawati Lestari, A.Md.

Reviewer

: 1. Prof. Dr. Ir. Mauridhi Hery Purnomo, M.Eng. 2. Dr. Ir. Rila Mandala, M.Eng. 3. Ir. Muhammad Waziz Wildan, M.Sc., Ph.D. 4. Risdiyono, ST., M.Eng., D.Eng. 5. Dr. Ir. Paryana Puspaputra, M.Eng. 6. Ir. Erlangga Fausa, M.Cis 7. Ridwan Andi Purnomo, ST., M.Sc., Ph.D. 8. Asmanto Subagyo, M.Sc. 9. Izzati Muhaimmah, ST., M.Sc. Ph.D. 10. Hendra Setiawan, ST., MT. D.Eng. 11. Muhammad Ridlwan, ST., MT.

Makalah & Prosiding: Koordinator

Sekretariat: Koordinator

Sie. Acara dan Publikasi: Koordinator

Purtojo, ST., M.Sc. 1. Khamdan Cahyari, ST., M.Sc. 2. Firdaus, ST., MT. 3. Hanson Prihantoro, ST., MT. 4. Jerri Irgo, SE., MM. 5. Heri Suryantoro, A.Md. 6. Bagus Prabawa Aji, ST. 7. Adi Swandono, A.Md. M. Faizun, ST., M.Sc. 1. Indah Kurniasari, SP 2. Muhammad Susilo Atmodjo 3. Pangesti Rahman, SE.

Arif Hidayat, ST., MT. 1. Dyah Retno Sawitri, ST. 2. Agus Sumarjana, ST. 3. Suwati, S.Sos.

ii


Daftar Isi

01

Organisasi Penyelenggara ………………………………..………………………… Kata Pengantar …………………………………………………………………… Sambutan Dekan FTI UII ………………………………………………………… Keynote Speaker: Judul: Daftar Isi ……………………………………………………………………………

i iii v vii

Makalah Bidang Teknik Mesin …………………………………………………

E-1

Rangkaian Driver Terisolasi untuk Solenoid Valve, High Pressure Pump, dan Injector untuk Aplikasi Sistem Injeksi pada Motor Bakar ……………………..

E-3

ix

Aam Muharam , Kristian Ismail

02 Perancangan Alat Bantu Pada Pembuatan Tin Ball19 Untuk Industri Timah ..

E-11

Achmad Sambas, M.T., Oyok Yudiyanto, MT

03

Pengaruh Kedalaman Potong terhadap Batas Stabilitas Chatter pada Proses Bubut Arah Putaran Spindle Clockwise dan Counter Clockwise ………………..

E-17

Agus Susanto

04

Studi Eksperimen Penentuan Batas Stabilitas Chatter pada Proses Bubut Arah Putaran Spindle Counter Clockwise ……………………………………………..

E-25

Agus Susanto

05

Perancangan dan Pembuatan Load Cell Untuk Alat Uji Tekan, Bending dan Geser Sampel Blok Rem Komposit Kereta Api ………………………………….

E-33

Agus Triono, IGN Wiratmaja Puja, Satryo Soemantri B.

06

Perancangan Dan Pengujian Piranti Keselamatan Berkendara “Impact Attenuator” Pada Mobil Student Formula 600 Cc “Bimasakti-Ugm” ………….

E-41

Akmal Irfan Majid, Ahmad Ghozi Arijuddin, Budi Santoso, IGB Budi Dharma

07

Optimasi Proses Pembakaran Motor Diesel Berbahan Bakar Ganda SolarBioethanol dengan Metode Response Surface …………………………………….

E-49

Arifin Nur, Yanuandri Putrasari, Aam Muharam

08

Modifikasi Dan Peningkatan Efisiensi Kincir Air Overshot Dengan Nozzle Ganda Sistem Pompa Hydram ……………………………………………………..

E-57

Bagus Wahyudi, Akhmad Faizin, Suyanta

Pengaruh Waktu dan Temperatur Karbusasi Baja Karbon Rendah dengan 09 Media Arang Batok Kelapa (Effect of Time and Temperature Carburizing of Low Carbon Steel with Coconut Charcoal media) ……………………………….. Bukti Tarigan , Agus Sentana

ix

E-63


10

Besi Cor Bergrafit Bulat Silicon Tinggi Sebagai Material Tahan Temperatur Tinggi Alternatif

E-73

Darma Firmansyah Undayat, MT.

11

Analisa Paduan Alumunium sebagai Anoda Korban untuk Mereduksi Laju Korosi di Lambung Kapal ………………………………………………………….

E-79

Eko Julianto Sasono, Seno Darmanto, Bayuseno, Edy Supriyo

12

Kajian Kinerja Serapan Bising Sel Akustik dari Bahan Kayu Olahan (Engineering Wood) ………………………………………………………………… E-85 Ferriawan Yudhanto

13

Pengaruh Peningkatan Yield Terhadap Pembentukan Cacat Berdasarkan Kriteria Niyama pada Pengecoran Cetakan Pasir ………………………………..

E-93

Giri Wahyu Alam, I Nyoman Jujur dan Bambang Suharno

14

Pengaruh Putaran Pengadukan, Temperatur, Waktu Terhadap Reaksi Transesterifikasi pada Produksi Biodiesel dari Minyak Jelantah ……………….

E-101

Hanric Muharka, Sadar Wahjudi

15

Pengaruh Penambahan Tabung Udara pada Intake Manifold Sepeda Motor 4 Langkah terhadap Daya Mesin …………………………………………………….

E-109

Harjono, Greg. Sukartono

16 Rancangan Welding Fixture Pembuatan Rangka Produk Kursi

E-115

Hendro Prassetiyo, Rispianda, Irvan Rinaldi Ramdhan

17 Mesin Pencacah Jerami Sistem Multi Pisau Bersilang Kapasitas 300 Kg/Jam ..

E-125

Ireng Sigit Atmanto, Bambang Setyoko

18

Komposit Elektrolit SDC-(Li/Na)2CO3 untuk Solid Oxide Fuel Cell Bersuhu Rendah dengan Metode Pressureless Sintering …………………………………...

E-131

Jarot Raharjo, Agustanhakri Bakri

19

Pengaruh Variasi Arus Listrik Terhadap Kekerasan Permukaan Logam Aluminium 5XXX pada Proses Anodising ………………………………………..

E-139

Mohammad Faizun , Anang Priyanto

20 Metoda Turbulence Flow Casting Pada Paduan Aluminium Adc 12 ……………

E-145

Muhammad Nahrowi

21

Perancangan Coran dengan Menggunakan Software Simulasi pada Studi Kasus Scraper Chain ……………………………………………………………………….

E-155

Oyok Yudiyanto

22 Sistem Pengukuran Regangan Kantilever Menggunakan Serat Berkisi Bragg dan Laser Mampu Tala Untuk Deteksi Pergerakan Tanah ……………………... Prabowo P., Hendra A., Nursidik Y., Suryadi, Ita N. Afni

x

E-165


23 Variasi Tekanan Dan Tebal Cetakan Terhadap Kekasaran Permukaan Pada High Pressure Die Casting (HPDC) Paduan Al – Si …………………………..

E-173

Purnomo dan Dwi Khusna

24 Pengaruh Besar Arus Listrik Dan Tegangan Terhadap Kekasaran Permukaan Benda Kerja Pada Electrical Discharge Machining (EDM) Dengan Metode Respon Surface ……………………………………………………………………… E-179 Purnomo, Efrita AZ, Edi Suryanto

25 Perbandingan Proses Penghilangan Unsur Minor Dalam Larutan Natrium Silikat Antara Karbon Aktif dan Ion Exchange ………………………………….

E-183

Raharjo Binudi, Eko Sulistiyono, Iwan Dwi Antoro, F.Firdiyono dan Agus Budi Prasetyo

26 Peningkatan Kadar Bijih Besi Non Magnetik dengan Wet Magnetic Separator ..

E-187

Rahardjo Binudi

27 Penerapan Desain Eksperimental Campuran Bahan Bakar Solar dan Waste Tire Oil Terhadap Kepekatan Emisi Gas Buang Pada Mesin Diesel Shangchai ..

E-191

Agus Miftahusholeh, Saufik Luthfianto, Mustaqim

28 Pembuatan Keramik Yang Memiliki Sifat Logam ………………………………..

E-197

Solihin

29 Ekstraksi Tungsten Dengan Teknik Mekanokimia ……………………………….

E-203

Solihin

30 Prospek Pembuatan Nickel Pig Iron Di Indonesia ………………………………...

E-207

Solihin

31 Konversi Panas Buang di Exhaust Pipe Sepeda Motor Menjadi Energi Listrik Menggunakan Generator Thermoelektrik …………………………………………

E-211

Sugiyanto, S.T., M.Eng. dan Isworo Djati, S.T.

32 Potensi Vertical Axis Wind Turbine (VAWT) Tipe Savonius Sebagai Alternative Pembangkitan Listrik Tenaga Angin ………………………………..

E-217

Sugiyanto, S.T., M.Eng.

33 Rancang Bangun Mesin Pengupas Lada untuk Meningkatkan Efisiensi Waktu Pengupasan Lada ……………………………………………………………………

E-225

Sukanto, Robert Napitupulu, Ilham Ary Wahyudie, Budi Tjahyono

34 Pengaruh Ukuran Butir Granit Dan Komposisi Berat Epoxy Pada Sifat Mekanik Komposit Matriks Polimer Granit-Epoxy ………………………………

E-231

Suryo Darmo

35 Kaji Eksperimental Efek EGR Terhadap Performa Mesin Diesel Direct Injection Menggunakan Campuran Bahan Bakar Diesel dan Metanol ………… Stefan Mardikus, Jhonni Rentas Duling, Syaiful

xi

E-237


36 Kaji Eksperimental Efek Egr Terhadap Performa Mesin Diesel Direct Injection Menggunakan Bahan Bakar Campuran Biosolar dan Biodiesel Jatropha ………

E-243

Jhonni Rentas Duling, Stefan Mardikus, Syaiful

37 Persiapan Produksi Mobil Pedesaan Berbasis Ikm (Preparation of Rural Vehicle Productions Small Medium Enterprise Based) …. Agus Sentana, Bukti Tarigan, dan Farid Rizayana Mulia

xii

E-249


Perancangan Dan Pengujian Piranti Keselamatan Berkendara “Impact Attenuator” Pada Mobil Student Formula 600 Cc “Bimasakti-Ugm” Akmal Irfan Majid1), Ahmad Ghozi Arijuddin2), Budi Santoso3), IGB Budi Dharma4) Program Studi Teknik Mesin, Jurusan Teknik Mesin dan Industri Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada Jalan Grafika 2, Kampus UGM, Yogyakarta,1,2,3,4) Telepon/fax (0274) 521673 E-mail : [email protected]) Abstrak Dalam bidang otomotif faktor keselamatan menjadi hal utama yang patut diperhatikan baik oleh konsumen maupun oleh produsennya. Diperlukan suatu piranti yang dapat meningkatkan faktor keselamatan bagi kendaraan maupun pengemudinya, khususnya pada mobil Student Formula, yang didesain sebagai mobil balap kelas mahasiswa yang mampu menghasilkan performa maksimal. Melalui penelitian ini ditargetkan mampu menghasilkan piranti penunjang keselamatan pada mobil student formula (berkapasitas mesin 600 cc) yaitu Impact Attenuator (pengurang impact) yang memenuhi regulasi, mudah dalam proses pembuatannya, serta mampu meredam energi sebesar >7350 Joule sesuai standar keselamatan mobil student formula ini. Penelitian dilakukan dengan membuat dan menguji 4 rancangan model impact attenuator berbahan dasar plat aluminium dengan bentuk dan dimensi yang berbeda. Pengujian berupa physical testing dengan metode quasi-static menggunakan mesin tekan (Shimadzu UTM Machine) sehingga dapat diketahui total energi yang dapat diserap oleh impact attenuator sekaligus mengukur defleksi anti-intrussion plate (dudukan impact attenuator) pada zona front bulkhead (zona depan rangka) sehingga dapat lebih menjamin keselamatan pengendara. Didapatkan hasil optimal dengan spesimen berbentuk balok plat aluminium berisi poliurethane foam dengan dimensi 205mm x 205mm x 105mm yang mampu menyerap 7798 Joule, defleksi plat 2,1 cm, peak deakselerasi yang dicapai 25,13 g’s, dan bentuk yang mudah dimanufakturisasi, sesuai dengan requirement regulasi Formula SAE International..Perancangan dan pengujian ini sebagai salah satu komponen pendukung keselamatan mobil Student Formula dalam kompetisi Formula SAE Japan yang nantinya diharapkan mampu berperan dalam mendidik Sumber Daya Manusia, dalam mendukung kemandirian otomotif nasional. Kata Kunci : Impact Attenuator, keselamatan, Student Formula, quasi-static test. Pendahuluan Seiring dengan meningkatnya teknologi di bidang otomotif, desain mobil berkecepatan tinggi pun kian berkembang. Salah satu contohnya adalah pada mobil formula yang mempunyai karakteristik seperti single-seater, roda berjumlah empat yang berada di luar body mobil, dan diperuntukkan untuk lomba kecepatan. Dewasa ini, kompetisikompetisi desain mobil formula banyak dijumpai mulai dari level tertinggi yang diselenggarakan oleh oleh FIA (Federation Internationale de l’Automobile) yaitu Formula 1 (F-1), F3000, GP3, GP2, kompetisi formula oleh pabrikan: Formula BMW, Formula Renault, kompetisi mobil formula antar negara A1-GP, bahkan pada tingkat mahasiswa. Sebagai contoh adalah kompetisi Formula yang diselenggarakan oleh Society of Automotive Engineers (SAE) bernama Student Formula SAE. Kompetisi ini diselenggarakan setiap tahun berdasarkan regional negara dan pesertanya merupakan wakil dari tiap-tiap universitas pada regional tersebut. Pada kompetisi ini tim dari univesitas tersebut dituntut untuk mampu mendesain dan membuat sebuah mobil formula sendiri termasuk sebagian besar komponen pendukungnya. Salah satu komponen yang penting dalam perancangan dan pembuatan mobil formula ini adalah impact attenuator. Komponen ini berada di depan mobil dan berfungsi untuk meredam efek benturan dari depan sehingga dapat meningkatkan keselamatan pengemudinya. Berdasarkan Formula SAE International Regulations 2012, kompetisi Formula SAE menetapkan beberapa syarat-syarat dan spesifikasi dari impact attenuator yang harus terpasang pada mobil formula tersebut. Attenuator harus terpasang pada konstruksi anti-intrussion plate yang termounting pada front bulkhead. Piranti impact attenuator E-41


digunakan sebagai pelindung keselamatan pengemudi (driver) dan struktur depan rangka yang dimugkinkan terkena gaya impact pada saat terjadi kecelakaan (tabrakan). Regulasi terpenting menyatakan piranti ini harus dapat menyerap energi minimal sebesar 7350 Joule, yang dapat diuji melalui metode drop test ataupun quasi-static test untuk mengetahui serapan energi tersebut.

Gambar 1. Konstruksi Umum Pemasangan Impact Attenuator pada Frame (sumber : Enomoto H, et. al, 2007) Keselamatan dalam dunia balap menjadi sebuah point utama yang patut diperhatikan dalam perancangan dan dalam perlindungan keselamatan. Melihat studi kasus yang terjadi, dari data “10 Kecelakaan Formula 1 Terparah” menurut FIA selaku penyelenggara kompetisi Formula 1, didapatkan bahwa Ayrton Senna meninggal di GP San Marino 1994. Kecelakaan ini berkaitan dengan fenomena kecelakaan dikarenakan peristiwa tabrakan. Tragedi ini telah mengubah pandangan FIA terhadap keselamatan di lingkup Formula 1. Gilles Villenuve pada 1982, Roland Ratzenberger pada 1994, Elio de Angelis pada 1986 juga merupakan pembalap yang dinyatakan meninggal akibat kecelakaan mobil Formula 1 yang disebabkan oleh peristiwa tabrakan. Melihat dari beberapa fenomena yang terjadi, idealnya dalam setiap perancangan kendaraan sport berkecepatan tinggi dilengkapi pula dengan perancangan sebuah piranti khusus yang dianggap dapat lebih menjamin keselamatan driver (pengendara) khususnya dan struktur mobil pada umumnya. Dalam mobil Student Formula ini memang dilengkapi oleh beberapa peralatan penunjang keselamatan, seperti driver-suit, seat belt, helm, quick release steering, dan konstruksi impact attenuator. Penelitian ini lebih menyoroti sistem sistem keselamatan yang dipengaruhi oleh adanya konstruksi impact attenuator, mengenai rancangan, energi, dan defleksi yang diakibatkan. Ketiga poin tersebut menjadi parameter awal nantinya yang berkenaan dengan keselamatan mobil Student Formula tersebut. Pada akhirnya, dalam penelitian ini akan membawa kepada perancangan impact attenuator (mencakup: dimensi attenuator, maksimum defleksi anti-intrussion plate, serta pemilihan material), proses pembuatan (manufaktur), pemasangan komponen, serta pengujian komponen (mencakup analisis penyerapan energi, analisis defleksi, dan perlambatan yang terjadi). Berdasarkan paparan di atas, perlu adanya penelitian dalam pelakukan produksi impact attenuator ini, mulai dari proses desain hingga pengujiannya sehingga mampu dihasilkan sebuah impact attenuator yang sesuai standar yang telah ditetapkan oleh Society of Automotive Engineers (SAE). Piranti ini harus mengalami pengujian sehingga didapat hasil uji yang sesuai dengan regulasi sehingga dapat dikatakan rancangan kendaraan aman. Dalam perlombaan Student Formula SAE International mengacu kepada regulasi FSAE International Rules yang memberikan standar bahwa Impact Attenuator harus mampu menyerap minimum energi sebesar 7350 Joule, sehingga dikatakan aman dalam segi peredaman gaya impact. Gambaran tersebut akan nampak setelah adanya proses pengujian. Dari gambaran persoalan tersebut akan didapatkan rumusan masalah yang dapat diteliti: Berapakah energi yang dapat diserap oleh Impact Attenuator? Bagaimana wujud Impact Attenuator yang dapat menyerap energi lebih dari 7350 Joule? Berapakah defleksi yang dialami oleh anti-intrussion plate? Apakah kendaraan mobil Student Formula ini dapat dikatakan cukup aman bagi pengendaranya dilihat dari faktor peredaman gaya impact? Penelitian bertujuan untuk menghasilkan suatu komponen yang dapat menjamin keamanan dari segi peredaman gaya impact bagi pengemudi mobil Student Formula, yang memenuhi standar keselamatan mobil Student Formula berdasar standar regulasi FSAE International Rules. Di samping itu, objektif penelitian: untuk mengetahui desain, struktur dan bahan impact attenuator yang dapat memenuhi standar SAE (Society of Automotive Engineers) dan mengetahui berapa besar energi yang dapat di serap oleh impact attenuator saat terjadi benturan. Mengetahui defleksi dari anti-intrussion plate sehingga dapat diketahui kelenturan plat terhadap rangka kendaraan Penelitian ini difokuskan sebagai pendukung dalam produksi suatu komponen yang dapat menjamin keamanan dari segi peredaman gaya impact bagi pengemudi mobil Student Formula (impact attenuator) sesuai dengan standar keselamatan FSAE International Rules. Dalam hal ini dibatasi untuk penggunaan mobil Student Formula (Formula Kelas Mahasiswa) dengan kapasitas mesin maksimal 600 cc. Mobil Formula Universitas Gadjah Mada (BIMASAKTI) menggunakan engine CBR 600 RR tahun 2011. Formula SAE adalah perlombaan tahunan dalam perancangan mobil balap kecil yang diselenggarakan oleh Society of Automotive Engineers International. Perlombaan FSAE di tiap-tiap Negara mengikuti regulasi yang telah

E-42


ditetapkan oleh FSAE International. Setiap tim yang ingin mengikuti perlombaan haruslah memenuhi regulasi yang isinya pada umumnya membatasi kendaaran dalam bidang keamanan dan keselamatan. Menurut definisi FSAE International Rules, Impact attenuator adalah suatu komponen mampu berubah bentuk (deformable) sebagai peredam dampak benturan yang biasanya diletakkan di depan struktur mayor (major structure) kendaraan dan terpasang pada struktur yang fixed. Perancangan sebuah impact attenuator akan berdasarkan pada bentuk struktur, nilai kekuatan dan keuletan bahan. Dengan nilai keuletan yang tinggi maka energi yang diserap akan berbanding lurus. Impact attenuator dipasangkan pada bagian depan rangka mobil formula (front bulkhead), sehingga saat terjadi benturan maka bagian inilah yang mengalami kerusakan terberat bukan rangkanya [1]. Berdasarkan beberapa penelitian terdahulu, struktur impact attenuator dapat dibuat menggunakan beberapa model. IGB Budi Dharma melakukan penelitian bahwa Impact Attenuator bisa berupa pipa aluminium yang disusun secara pararel dimana arah gaya benturan sejajar dengan sumbu pipa. Karakteristik struktur model impact attenuator ini dapat menyerap energi sekitar 8000 Joule [2]. Penelitian ini dilakukan pada tahun 2011 di Teknik Mesin UGM dengan metode drop test dan interpolasi grafik. Konsep desain attenuator didasarkan atas kekuatan penyerapan energi dan kemudahan proses pembuatan. Desain susunan pipa-pipa tersebut dapat dilihat pada Gambar 2. Model lain dari impact attenuator dapat berupa struktur mirip piramida yang dirangkai dalam suatu ukuran tertentu sehingga dapat diletakkan pada bagian depan mobil formula. Desain impact attenuator model ini secara keseluruhan akan menyesuaikan bentuk aerodinamis dari bagian depan bodi mobil formula [3].

(a) (b) Gambar 2. (a) susunan pipa alumunium yang menjadi konstruksi impact attenuator [2] (b) Desain impact attenuator secara keseluruhan yang menyempit pada bagian ujung. Riwayat perkembangan requirement impact attenuator dalam Formula SAE Jepang serta riset terdahulu yang pernah dilakukan Kanazawa Formula (KF), Kanazawa University, Japan, mengenai impact attenuator dapat dinyatakan dalam tabel: Tabel 1. Riwayat Requirement Impact Attenuator pada Formula SAE Jepang (2004-2007)

Tabel 2. Hasil Riset Impact Attenuator dari Kanazawa University, Japan (2005-2007)

Keio University sebagai salah satu kontestan Student Formula SAE Japan yang memang telah rutin mengikuti dan memiliki riset berjenjang mengenai impact attenuator memberikan gambaran mengenai konstruksi attenuator yang

E-43


dianggap dapat mampu lebih menyerap energi. Dalam riset pada 2011, tim Keio University membuat attenuator dengan menggunakan casing aluminium ketebalan 1,5 mm dimana didalamnya menggunakan penyerap energi Polyurethane Foam. Dimensi konstruksi keseluruhan 203 mm x 203 mm x 105 mm. Anti intrussion plate memakai Aluminium ketebalan 4 mm. Pengujian dilakukan secara quasi-static.

(a)

(b) sebelum uji sesudah uji Gambar 3. Konstruksi Impact Attenuator Keio University (2011)

Dari pengujian secara quasi-static tersebut didapatkan bahwa impact attenuator ini memberikan hasil uji penyerapan energi lebih dari 7350 Joule yang dibuktikan dengan lolosnya desain ini dalam dokumen hasil pengujian yang diawasi oleh Rules Commitee FSAE Japan. Desain ini dapat sebagai referensi dari perancangan dan pengujian komponen impact attenuator. Beberapa penelitian terdahulu sempat melakukan simulasi terlebih dahulu mengenai impact attenuator. Bellingardi dan Obradovic (2010) melakukan penelitian simulasi mengenai tabrakan dan hasil yang dicapai oleh konstruksi Impact Attenuator [4].

Metodologi Penelitian 1. Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian dilaksanakan pada rentang waktu bulan Mei-Juni 2012 yang mayoritas bertempat di Laboratorium Teknologi Mekanik Jurusan Teknik Mesin dan Industri UGM untuk proses perancangan dan manufaktur benda uji. Proses pengujian quasi-static dilaksanakan di Laboratorium Bahan Konstruksi Teknik, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Islam Indonesia 2.

Alat dan Bahan

Penelitian menggunakan bahan: plat aluminium: 5 mm, 3mm, 2mm, 1,5mm, 1mm, pelat baja 4mm, Polyurethane Foam, pipa baja, filler las TIG aluminium. Alat: alat potong, mesin Shimadzu UTM (Universal Testing Machine), mur dan baut. Digunakan bahan aluminium mengingat: mudahnya ketersediaan bahan, kemudahan dimanufakturisasi, faktor harga yang tidak terlalu tinggi, kemampuan menyerap energi, serta merupakan material solid sesuai regulasi. 1.

Dasar Perancangan Dasar perancangan impact attenuator pada penelitian ini disesuaikan dengan mengacu pada aturan-aturan yang telah ditetapkan oleh Society of Automotive Engineers (SAE) serta beberapa referensi penelitian tim Student Formula lainnya di berbagai negara. SAE International telah mengeluarkan buku panduan aturan berjudul “2012 Formula SAE International Rules” berisi aturan-aturan tentang mobil formula yang akan dibuat, termasuk kriteria desain impact attenuator (aturan B.3.20) [1]. Impact attenuator harus memenuhi beberapa syarat-syarat sebagai berikut: a. Dipasang didepan Front Bulkhead. b. Panjang minimum 200 mm, tinggi minimum 100 mm, dan lebar minimum 200 mm. c. Untuk syarat fungsional, saat dipasang pada mobil formula, berat mobil maksimum 300 kg, kecepatan benturan 7 m/s, diharapkan menghasilkan rata-rata perlambatan mobil tidak melebihi 20 G, dengan perlambatan maksimum sebesar 40 G. Total energi yang harus mampu diserap minimal 7350 Joule. d. Apabila terjadi gaya impact, tidak akan mempenetrasi front bulkhead e. Pengujian quasi-static diperbolehkan dalam pengujian impact attenuator. Dalam pembahasan perhitungan didapatkan sebuah parameter penghitungan dengan asumsi yang disyaratkan : o Massa = 300 kg o Kendaraan menabrak dengan kecepatan 7 m/s o Average Deceleration: 20 g’s dan tidak boleh lebih dari 40 g’s o Peletakan plate minimum 50 mm (2 inch) dari front bulkhead o 1 g’s = 9,8 m/s2 o Sehingga :  F max = 300 kg. (40 x 9,8 m/s2 ) = 117600 kg. m/s2  F rata2 = 300 kg. (20 x 9,8 m/s2 ) = 58800 kg. m/s2

E-44


Dari data pengujian tersebut grafik pengujian yang diperoleh diharapkan tidak melebihi titik pada beban 117600 kg. m/s2 serta tidak melebihi titik beban dengan perlambatan rata-rata 20 g’s yang ditunjukkan dengan 58800 kg. m/s2 Dalam proses assembly set piranti keamanan pelindung gaya impact diperlukan sebuah plat yang disebut antiintrussion plate yang merupakan “pembatas” antara struktur attenuator dan bagian depan rangka yang disebut front bulkhead. Seperti telah dijelaskan melalui gambar 1, letak anti-intrussion plate berada di antara attenuator dan front bulkhead, dimana plat tersebut terintegrasi langsung dengan attenuator maupun bagian depan rangka (front bulkhead). Anti-intrussion Plate juga dikenal sebagai IA (impact attenuator) plate. Menurut FSAE International Rules [1] yang telah mengatur mengenai anti-intrussion plate bahwa pada semua mobil, haruslah memenuhi: Material plat bisa berupa solid steel dengan minimum ketebalan 1,5 mm (0,060 in) atau berupa aluminium dengan minimum ketebalan 4,0 mm (0,157 in), Anti-intrussion plate harus terintegrasi kepada impact attenuator. Teknik pengintegrasian dapat berupa dengan baut maupun pengelasan. Jika pelat IA diintegrasikan dengan baut kepada front bulkhead, ukuran plat minimal harus memiliki ukuran yang sama dengan dimensi luar dari front bulkhead (menutupi seluruh). Apabila diintegrasikan dengan pengelasan, maka setidaknya ukuran pelat menutupi setengah dari diameter rangka pada front bulkhead. Minimal digunakan empat baut dengan ukuran 8 mm dengan standar metrik 8.8 (5/16 inci SAE grade 5) untuk mengintegrasikan impact attenuator dengan front bulkhead. Sehingga, dari uraian ini dapat disimpulkan harus terdapat anti-intrussion plate yang terintegrasi langsung dengan impact attenuator dan terpasang langsung pada front bulkhead rangka kendaraan baik melalui baut ataupun las. Selanjutnya dalam proses pengujian terdapat variabel defleksi yang dibatasi, bahwa selama proses pengetesanm attenuator harus ikut dipasang dalam test, yang diasumsikan seperti kondisi asli ketika terpasang pada ujung depan kendaraan. Aturan ini mencakup penempatan anti-intrusion plate yang terpasang pada attenuator. Terdapat syarat khusus bahwa the anti-intrusion plate tidak boleh mengalami defleksi permanen lebih dari 25.1 mm (1 inch) dari posisi awal. Pengujian impact attenuator dapat berupa drop test maupun quasi static test. Pada penelitian ini digunakan pengujian quasi-static test sesuai potensi alat uji yang dapat digunakan. Dengan pengujian jenis quasi-static, set impact attenuator benda uji akan diuji dengan menambahkan beban terus menerus secara berkala sehingga didapat kerusakan akibat pembebanan benda uji. 2.

Metode Pelaksanaan Penelitian Penelitian termasuk dalam jenis riset Eksperimental dimana penelitian lebih banyak melakukan pengukuran (pengujian) dan analisis atas beberapa rancangan produk. Penelitian dilaksanakan dengan melakukan perancangan 5 bentuk impact attenuator sebagai benda uji yang kemudian dibuat (dimanufakturisasi) untuk selanjutnya dilakukan pengujian tekan secara quasi-static. Peneliti menggunakan anti-intrussion plate berbahan dasar aluminium dengan ketebalan 5 mm. Dimensi disesuaikan dengan bentuk front bulkhead pada rangka sekitar 28 cm x 37 cm. Teknik penyambungan antara attenuator dengan anti-intrussion plate dengan Las TIG Aluminium. Antara dasar mesin tekan dengan anti-intrussion plate dan impact attenuator diberikan jarak 2,5 inch sesuai regulasi, untuk mengukur defleksi plat yang terjadi. Perancangan dan manufakturisasi attenuator dilakukan bertempat di Laboratorium Teknologi Mekanik Jurusan Teknik Mesin dan Industri Fakultas Teknik UGM. Bentuk dari rancangan impact attenuator sendiri terdiri atas 5 macam rancangan bentuk : 1. Model A : Attenuator Piramida berbahan dasar aluminium tebal 3 mm dengan dimensi : tinggi 23,5 cm, ukuran persegi panjang kecil atas 20 cm x 15,5 cm dan ukuran persegi panjang bawah 35 cm x 35 cm. Pengelasan dilakukan secara hampir keseluruhan pada area plat yang perlu dilakukan penyambungan. 2. Model B : Attenuator berbentuk balok berbahan dasar aluminium tebal 1,5 mm dengan dimensi : tinggi 20 cm, lebar 20 cm, dan panjang 10 cm. Didalam attenuator diberikan Polyurethane Foam. Konstruksi baut berada di tiap-tiap ujung pinggir anti intrussion plate berjumlah 4 buah. Pengelasan dilakukan secara hampir keseluruhan pada area plat yang perlu dilakukan penyambungan. 3. Model C : Attenuator berbentuk balok berbahan dasar aluminium tebal 1,5 mm dengan dimensi : tinggi 20,5 cm, lebar 20,5 cm, dan panjang 10,5 cm. Didalam attenuator diberikan Polyurethane Foam. Konstruksi baut berada di tiap-tiap ujung pinggir anti intrussion plate berjumlah 4 buah. Proses pengelasan dilakukan tidak full. Hanya di ujung-ujung yang penting. 4. Model D : Attenuator berbentuk balok berbahan dasar aluminium tebal 2 mm dengan dimensi : tinggi 20,5 cm, lebar 10,5 cm, dan panjang 10,5 cm. Didalam attenuator diberikan Polyurethane Foam. Konstruksi baut berada di tiap-tiap ujung pinggir anti intrussion plate berjumlah 8 buah yakni masing-masing diberi 2 buah di ujung. Diberikan tambahan plat 2 mm berbentuk menyilang diagonal (konstruksi X) di tengah. Harapannya agar bisa menyerap energi lebih. Pengelasan dilakukan secara hampir keseluruhan pada area plat yang perlu dilakukan penyambungan. E-45


Beberapa bentuk rancangan tersebut diwujudkan dalam gambar:

(a) Model A

(b) Model B & C (hampir serupa)

(c) model D

Gambar 4. Model Impact Attenuator jenis A, B, C, dan D Pengujian attenuator menggunakan mesin tekan (alat press) Shimadzu Universal Testing Machine (UTM) dengan metode quasi-static yang dilakukan di Laboratorium Bahan Konstruksi Teknik, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Islam Indonesia, mempertimbangkan ketersediaan alat dengan dimensi besar ruangan uji yang mampu ditempati oleh attenuator. Rencana pengujian dapat digambarkan melalui skema:

Attenuator Anti-intrussion plate

Jarak minimal 2 inch

Gambar 5. Skema Pengujian Attenuator Menggunakan Metode Quasi Static Hasil dan Pembahasan 1.

Hasil Pengujian Dari hasil pengujian atas beberapa sampel didapatkan grafik hubungan 1) Force-displacement dan 2) Total energy absorbed-displacement, sebagai tolok ukur serapan energi yang berimbas pada pernyataan kelayakan uji.

Force -…

Forcedisplacement

100000 0

50000 0

1 10192837465564738291

1 7 13 19 25 31 37 43 49 55

Total energy absorbed-…

Enerbgy absorbed-… 5000 0

20000 0 1 10192837465564738291

1 6 11162126313641465156

A: 11263 Joule; 30,8 g’s

B: 4526 Joule; 11 g’s

E-46


Force-displacement 60000 40000 20000 0 1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73

Total energy absorbeddisplacement 6000 4000 2000 0 1 6 1116212631364146515661667176 C: 4033,97 Joule; 14,17 g’s

D: 7798 Joule; 25,13 g’s

Gambar 6. Grafik hasil pengujian Impact Attenuator dalam 4 model Tabel 3. Hasil Pengujian Impact Attenuator Secara Quasi-Static dalam 4 Sampel Total Energy defleksi kode Absorbed deakselerasi plat sampel

(Joule)

peak (g's)

rerata (g's)

(mm)

A

11263

30,8

19,71

36

B

4526

11

7,73

28

C

4033,97

14,17

7,88

30

D

7798

25,13

16,28

22

2. Pembahasan Dari percobaan yang dilakukan, yang memenuhi total energy absorbed dan persyaratan perlombaan ada pada sampel 1 dan 4 yakni sebesar 11263 Joule dan 7798 Joule. Pada sampel B dan C total energi absorbed sebesar 4526 Joule dan 4033,97 Joule. Deakselerasi maksimal yang dihasilkan masing-masing 30,8 g’s, 11 g’s, 14,17 g’s, dan 25,13 g’s. Perbedaan pada sampel B dan C dapat diidentifikasi karena sekiranya volume dan kepadatan polyurethane foam di dalamnya dapat saja tidak sama dan tidak cukup padat sehingga tidak dapat menyerap energi dengan maksimal. Dari sisi penyerapan energi nampak pada grafik pada spesimen A dan D (yang memenuhi total serapan energi di atas 7350 Joule), distribusi serapan energi smooth pada grafik spesimen D. Dapat diidentifikasi pula, ketika diberi beban akibat gaya tekan oleh Shimadzu UTM Machine, bentuk pada spesimen D membawa alur serapan yang lebih halus yang memungkinkan ketika terjadi gaya impact/kejut, respon impact attenuator model ini lebih menyerap gaya secara uniform. Dalam pengukuran defleksi anti-intrussion plate yang diatur dalam FSAE International Regulations (tidak boleh lebih dari 1 inch/25,4 mm), menyatakan bahwa hanya sampel D yang dapat memenuhi regulasi (22 mm defleksi), karena sampel A, B, dan C masing-masing melebihi dari ukuran yang diizinkan oleh regulasi. Faktor kemudahan dalam manufakturisasi juga dianggap sebagai faktor yang menentukan pemilihan keputusan dalam penentuan bentuk Attenuator mana yang dipakai. Bentuk attenuator A dan D memang memenuhi regulasi. Namun pada bentuk attenuator A dimensi dianggap terlalu besar dan dianggap dapat mengganggu bodi sehingga tidak disarankan memakai bentuk ini. Dimensi dan penempatan spesimen bentuk A dianggap dapat mengurangi aerodinamis bodi, karena bisa saja berpengaruh kepada curve dari “moncong” (nose) bodi, selain faktor estetika bentuk bodi juga. Pada akhirnya dipilih sampel D dengan rincian dimensi 205 x 205 x 105 (mm) dengan housing 2 mm aluminium. Didalamnya diisi dengan Poliurethane Foam (PU-Foam) dan diperkuat pelat bentuk X dari aluminium 2 mm. Terbukti bahwa adanya plat penguat yang dilas sebagian ke salahsatu sisi dalam attenuator memberikan efek serapan energi lebih E-47


pada konstruksi impact attenuator. Berbeda dengan spesimen jenis lain yang hanya berisi PU-foam. Dari benda uji tersebut didapatkan optimalisasi total serapan energi sebesar 7798 Joule yang dianggap cukup mampu menahan gaya impact ketika terjadi tabrakan pada kondisi sebenarnya. Hasil eksperimen tersebut akhirnya dapat dipakai sebagai optimalisasi perancangan konstruksi Impact Attenuator yang memang harus terpasang pada mobil student formula “Bimasakti” UGM dalam mengikuti perlombaan Student Formula Japan 2012. Dokumentasi proses pengujian:

Gambar 7.

Gambar 7. Dokumentasi hasil pengujian Impact Attenuator Kesimpulan Dari data-data percobaan diatas dapat ditarik beberapa kesimpulan yaitu: 1. Setelah melalui proses pengujian secara quasi-static, telah dihasilkan suatu bentuk Impact Attenuator yang sesuai dengan regulasi dan dianggap dapat menjamin keselamatan pengendara dan struktur rangka dengan total serapan energi 7798 Joule, peak deceleration 25,13 g’s, average deceleration 16,28 g’s, dan defleksi antiintrussion plate 22 mm. 2. Karakteristik optimum dari impact attenuator yang dapat dihasilkan adalah jenis sampel D dengan dimensi 205 x 205 x 105 (mm) dengan housing pelat aluminium 2 mm dengan isi Polyurethane Foam yang diperkuat pelat aluminium 2 mm struktur X. 3. Defleksi yang terjadi pada impact attenuator jenis D (yang memenuhi regulasi) adalah sebesar 22 mm dimana juga merupakan defleksi yang terkecil didapat dari penelitian ini 4. Dengan mempertimbangkan beberapa parameter/variabel mengenai keselamatan (energi, defleksi, dimensi) maka didapatkan kesimpulan bahwa kendaraan mobil formula Bimasakti dikatakan aman, dalam segi peralatan safety impact attenuator, mengingat segala requirement berdasar regulasi terkait telah dipenuhi. Ucapan Terima Kasih Penelitian ini dapat terlaksana atas funding support dari Jurusan Teknik Mesin dan Industri FT-UGM sebagai bagian dari pendanaan tim BIMASAKTI UGM dalam perlombaan The 10th Student Formula SAE Competition of Japan 2012 yang berlangsung 3-7 September 2012 di ECOPA (Ogasayama Sport Park), Shizuoka, Japan. Penulis juga menghaturkan terima kasih kepada Lab. Bahan Konstruksi Teknik, Fakutas Teknik Sipil dan Perencanaan UII, (Bapak Ir. H.A. Kadir Aboe, M.S., Bapak Suwarno, Bapak Darussalam) atas bantuan pengujian spesimen uji ini. Pengujian Impact Attenuator ini sebagai salahsatu syarat dokumen kelolosan dalam perlombaan tersebut.

Daftar Pustaka [1] Anonim, 2012 Formula SAE International Rules. USA: SAE International, 2011 [2] IGB Budi Dharma, “Pengujian Perancangan Dan Pengujian Impact Attenuator Untuk Mobil Formula 600 cc,” Yogyakarta: Universitas Gadjah Mada. 2011 [3] Enomoto H, dkk., “Development Of CFRP Monocoque Front Impact Attenuator For FSAE With Vartm,” Japan: Kanazawa University, KADO Corporation. 2007 [4] Belingardi G dan Obradovic, J. “Design of the Impact Attenuator for a Formula Student Racing Car: Numerical Simulation of the Impact Crash Test,” Journal of the Serbian Society for Computational Mechanics, vol. 4, no.1, pp. 52-65, 2005

E-48

Prosiding. Seminar Nasional Teknoin Pengembangan Teknologi Manufaktur untuk Menunjang Penguatan Daya Saing Bangsa. Yogyakarta, 10 November 2012

Recommend Documents