MAKALAH SEMINAR TUGAS AKHIR
REVERSE ENGINEERING PADA DESIGN OUTER FENDER MOBIL MINI TRUCK ESEMKA
Makalah Seminar Tugas Akhir ini disusun sebagai syarat untuk mengikuti Ujian Tugas Akhir pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun oleh: MUHAMMAD RISKA AL MUKLIS NIM : D200080049
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2012
ii
REVERSE ENGINEERING PADA DESIGN OUTER FENDER MOBIL MINI TRUCK ESEMKA. Muhammad Riska Al Muklis, Bambang Waluyo Febriantoko, Masyrukan Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Jl. A. Yani Pabelan Kartasura Trompol Pos 1 Sukoharjo. Email :
[email protected] ABSTRAKSI Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perbandingan metode pengukuran tiga dimensi dengan alat CMM (Coordinate Measuring Machine) dan dengan cara pengukuran manual. Bahan yang di ukur adalah fender kabin dari Mobil Nasional ESEMKA. Dengan proses pengukuran manual diharapkan agar para designer dapat membuat design ulang part dengan mudah dan biaya yang ringan. Pada proses design ulang part yang akan di design di ukur dimensinya dengan menggunakan alat ukur CMM dan dengan pengukuran manual. Pada pengukuran CMM manual sudah langsung menghasilkan design part dengan cara menscan part yang akan di ukur. Sedangkan dengan menggunakan alat ukur manual dengan cara mengambil titik poin tertentu yang akan di jadikan acuan dalam mendesign ulang dalam bentuk koordinat x, y dan z. Kemudian poin – poin koordinat di masukkan kesofware SolidWorks dan di design ulang sehingga menghasilkan sebuah design part. Dari data penelitian menunjukan bahwa hasil yang diperoleh dari perbandingan ke dua metode pengukuran 3 dimensi dengan pengukuran manual, dimensi alat ukur dapat di sesuaikan dengan part yang akan diukur, sehingga lebih mudah dalam proses pengukuran. Sedangkan pada alat CMM mempunyai keterbatasan dimensi pengukuran. Dari hasil penelitian untuk kuwalitas yang di hasilkan tidak jauh berbeda dengan pengukuran menggunakan alat CMM. Dari tiga jenis kurva yang di bandingkan, yang mendekati jenis kurva yang digunakan pada SolidWorks adalah kurva B-Splin. . Kata kunci : CMM, Mobnas ESEMKA, Kurva, SolidWorks, Outer Fender
1
PENDAHULUAN
kualitas yang dihasilkan tergantung pada kondisi operator yang mengerjakan pengukuran. Oleh karena itu sebagai mahasiswa Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta mencoba mendesain dan membuat sebuah alat konvensional sehingga dapat mempermudah dalam perhitungan koordinat 3 dimensi dan dapat di desain ulang dengan mudah.
Latar Belakang Kemajuan teknologi sekarang sudah sangat pesat, hampir disemua semua Negara berkembang sudah bisa membuat kendaraan bermotor. Dunia teknologi yang sangat cepat menuntut masyarakat untuk mengikuti perkembangan zaman dengan kemajuan teknologi kebutuhan akan transportasi, salah satu contoh adalah mobil. Di Indonesia sudah banyak upaya untuk menciptakan sebuah mobil nasional, akan tetapi semua upaya pembuatan mobil nasional selalu gagal dikarenakan berbagai hal. Adapun contoh mobil nasional antara lain kalla motor, bakre beta, kancil, timor, dll. Pada saat ini mobil nasional mulai di kembangkan lagi contohnya mobil nasional tawon , GEA dan ESEMKA. Pada pembuatan mobil nasional pada mobil ESEMKA di perlukan beragai teknologi untuk proses pembuatannya. Khususnya dalam proses design ulang mobnas ESEMKA dengan menggunakan alat ukur koordinat 3 dimensi. Pada industri otomotif maju sudah banyak yang menggunakan alat - alat canggih yang berharga ratusan juta. Hal ini berbanding terbalik dengan industri baru. Hal itu disebabkan karena keterbatasan modal yang dimiliki oleh pelaku industri otomotif baru oleh karena itu mereka masih menggunakan alat – alat konvensional. Pada Mesin – mesin canggih mengunakan alat ukur CMM (Coordinate Measuring Machine) sebagai pembaca koordinat 3 dimensi pada sebuah benda secara terperinci, sedangkan pada konvesional hanya menggunakan alat – alat seperti meteran jangka serong yang dikerjakan oleh operator itu sendiri. Sehingga
TUJUAN PENELITIAN Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan, maka penelitian ini bertujuan untuk : 1. Membandingkan efektifitas hasil proses perhitungan manual dan menggunakan alat ukur CMM. 2. Membandingkan kwalitas dimensi ukuran design yang dihasilkan proses perhitungan manual dan menggunakan alat ukur CMM. 3. Mencari tipe kurva yang sesuai dengan kurva yang di gunakan pada SolidWorks. BATASAN MASALAH Agar pembahasan tidak terlalu meluas serta memudahkan Smasalah yang akan dibahas yaitu: 1. Penelitian ini hanya sampai design ulang menggunakan software SolidWorks. 2. Pengukuran CMM hanya di gunakan pada bodi outer fender mobil mini truck SMK.
KAJIAN PUSTAKA Alrashdan A. dkk, (1999) Reverse engineering adalah proses mengembangkan Computer Aided Design (CAD) model dan database manufaktur untuk suatu part. Proses ini digunakan dalam pemodelan prototype CAD, merancang cetakan, dan
2
Macam – Macam Kurva - Kurva Ferguson Kurva Ferguson r (t) didefinisikan oleh tu, titik akhir dan dua garis singgung di titik akhir (Gambar 1). Berikut ini adalah kondisi untuk definisi kurva: r (0) = p0
perbaikan bagian part dengan permukaan yang kompleks. Pada pengambilan data otomatis digital 3 Dimensi (3D) yang ditangkap oleh scanner laser atau Coordinate Measuring Machine (CMM) untuk penggunaan reverse engineering. Corbo P. dkk , (2003) Teknik reverse engineering secara luas digunakan dalam proses pengembangan produk dengan sifat estetika. Banyak designer lebih memilih untuk mengevaluasi bentuk produk dan membuat bentuknya fisik mock-up model. Model tersebut selanjutnya akan dikonversikan menjadi model CAD 3D. Proses design kemudian harus diikuti oleh fase pemodelan, dimana desainer merekayasa dan memodifikasi bentuk model dan direkonstruksi untuk membuatnya agar cocok untuk di produksi. Bagci E, (2009) Reverse engineering dapat didefinisikan sebagai evaluasi sistematik dari suatu produk dengan tujuan membuat replika. Hal ini melibatkan desain ulang bagian baru dari perbaikan bagian yang rusak atau pecah, peningkatan presisi model dan pemeriksaan model numerik. Keuntungan dari teknik ini meliputi umpan balik yang cepat, reduksi data, langsung ke geometri dan presisi yang lebih tinggi dari produk aslinya.
r (1) = p1 ṙ (0) = T0 ṙ (1) = T1 mana p0, p1, T0, dan T1 yang dimulai dan diakhiri titik, dan vektor tangen yang sesuai.
Gambar 1. Segmen kurva Ferguson Kurva ini dapat di cari dengan rumus : ( )
[
][
][ ]
….[1]
Titik akhir dan garis singgung di titik akhir secara eksplisit didefinisikan, sehingga seseorang dapat dengan mudah merancang sebuah kurva kontinyu dan halus menggunakan beberapa segmen kurva. Namun, sulit untuk menghubungkan vektor singgung pada bentuk keseluruhan kurva.
LANDASAN TEORI Kurva Di dalam mendesign suatu part yang tidak teratur digunakan kurva sebagai sketsa awal dalam pembuatan design part. Ada dua tipe kurva: kurva anaIytical dan kurva bentuk bebas. Kurva anaIytical biasanya diwakili oleh persamaan yang diketahui. Kurva bentuk bebas adalah mereka yang tidak memiliki persamaan yang diketahui.
-
Kurva Bezier Kurva Bezier adalah kurva kubik didefinisikan oleh empat titik kontrol
3
Gambar 3. Contoh kurva B-splin
Gambar 2. Segmen kurva Bazier
r (0) = p0
METODE PENELITIAN
r (1) = p3 ṙ (0) = 3(p1 – po) ṙ (1) = 3(p3 – p2) dimana p0, p1, p2, dan p3 empat titik kontrol yang ditetapkan. Kurva ini dapat di cari dengan rumus : ( )
[
][
] [ ] ..[2]
0≤ t ≤ 1 -
Kurva B_Splin Kurva B-spline juga sangat populer karena kurva ini menawarkan fleksibilitas lebih dari kurva Bezier. Sebuah kurva B-spline didefinisikan oleh satu set poin. Sebuah kurva Bspline adalah kasus umum dari kurva Bezier. ( )
∑
( )
…………...[3]
Dimana ( )
( )
( )
………………………………………….[4] ( )
{
(
Gambar 4. Diagram alir metode
)
penelitian
L = control poin n = derajat kurva
4
Langkah- langkah Pengukuran Adapun Langkah – langkah pengukuran alat menggunakan alat ukur CMM adalah sebagai berikut: 1. Pembelian alat dan bahan penelitian 2. Persiapan alat yang akan digunakan yaitu alat ukur CMM manual dan alat ukur CMM. 3. Mempersiapkan bahan yang akan diukur yaitu kabin mobil mini truck SMK. Pada bagian kabin disini terdapat bagian part yang dapat di lepas dan juga ada yang tidak bisa dilepas. Pada bagian yang tidak bisa dilepas kita menggunakan fiber sebagai bahan pembantu dalam proses pengukuran.
Bahan dan alat penelitian Bahan Penelitian 1. Mobil Mini Truck ESEMKA 2. Resin 3. Katalis 4. Mat 5. Zat Pewarna 6. Plat Rangka 7. Papan Trikplek 8. Plat penyambung rangka dengan Trikplek 9. Plat penguat rangka bawah 10. Plat penguat siku 11. Plat penguat axis bagian atas 12. Plat jarum penunjuk 13. Paku keling -
-
Catatan : No 1 bahan utama No 2-5 bahan untuk membuat salinan part dari fiber No 6-13 bahan untuk membuat alat ukur koordinat manual.
Alat Penelitian 1. Jangka serong 2. Gergaji besi 3. Meteran 4. Ember 5. Alat pengukur koordinat 3 dimensi
Gambar 6. Pembuatan fiberglas 4. Tahap berikutnya memulai pengukuran, tempatkan part yang akan diukur pada alat ukur CMM. Pada bagian yang tidak rata di beri pengganjal agar part tersebut sesui yang diinginkan dan part tersebut di paku agar tidak bergeser saat pengukuran. Di usahakan pada salah satu sisi part di tepatkan pada salah satu sumbu pada titik 0 (nol) sebagai titik acuan koordinat.
Gambar 5. Alat Ukur CMM manual
5
5. Kita ukur part tersebut pada titik titik yang di inginkan pada part dengan cara jarum yang menunjuk arah part di tempatkan pada daerah yang akan di ukur.
HASIL DAN PEMBAHASAN Tabel 1. Hasil koordinat manual dan mesin CMM nomer 1
CMM Kurva
Gambar 7. Penempatan part pada alat CMM 6. Berikutnya peneliti menghitung koordinat part pada sumbu X,Y dan Z. 7. Proses pengukuran selanjutnya kita geser arah sumbu salah satu daru sumbu X,Y atau Z dan kita tulis koordinatnya. Sampai data cukup untuk proses penggambaran di program SolidWorks. 8. Berikutnya peneliti memasukkan data koordinat yang di hitung keprogram SolidWorks dan di buat design ulang sebuat part. 9. Setelah pembuatan design ulang dengan SolidWorks selesai selanjutnya peneliti membandingkan design SolidWorks dengan menggunakan mesin CMM dan dilakukan analisa data dan pembahasan data yang telah diperoleh. 10. Langkah terakhir yaitu penarikan kesimpulan dari pengolahan data tersebut dapat diketahui efektifitas dan kwalitas hasil proses perhitungan manual dengan mesin CMM.
Gambar 8. Hasil kurva nomer 1 CMM manual dan mesin CMM Tabel 2. Hasil koordinat CMM manual dan mesin CMM kurva nomer 2
6
pengambilan titik poin pada perhitungan manual dengan cara mengambil titik poin tertentu saja, sedangkan pada mesin CMM mengambil semua tiap titik lengkungan dari part yang di ukur, sehingga hasil dari kurva mesin CMM lebih halus. Tabel 4. Hasil koordinat SolidWorks dan koordinat Ferguson
Gambar 9. Hasil kurva nomer 2 CMM manual dan mesin CMM
kurva kurva
Tabel 3. Hasil koordinat CMM manual dan mesin CMM kurva nomer 3
Tabel 5. Hasil koordinat kurva Bazier dan koordinat kurva B_Splin
Gambar 10. Hasil kurva nomer 3 CMM manual dan mesin CMM Dari 22 kurva yang di ukur dapat dilihat dari hasil tabel dan gambar bahwa kurva perhitungan manual dan menggunakan mesin CMM kurva yang di hasilkan tidak sama, akan tetapi karekteristik lengkungan kurva yang di hasilkan sama. Dalam hal ini dikarenakan kurva yang dibuat, dalam
7
dengan perhitungan manual alat ukurnya dapat di sesuaikan dengan besarnya benda yang akan di ukur ulang. 2. Dari hasil penelitian untuk kuwalitas yang di hasilkan dari pengukuran manual hampir sama dengan pengukuran alat ukur CMM. 3. Pada design dengan menggunakan SolidWorks dari ke tiga (3) jenis kurva yang di hitung, kurva B-Splin yang mendekati jenis kurva yang di gunakan pada SolidWorks.
Gambar 11. Perbandingan hasil perhitungan kurva Solidworks, Ferguson, Bezier dan B-Splin Disini tipe kurva yang di gunakan adalah tipe kurva Ferguson, Bazier dan B-Splin. Pada tipe kurva ini sudah terdapat rumus perhitungan hasil koordinat kurva, sehingga hanya memasukkan titik poin yang kita inginkan. Dari ketiga jenis kurva yang di hitung jenis kurva yang mendekati tipe kurva pada SolidWorks adalah kurva BSplin, dapat dilihat pada gambar 9. kurva ini yang hampir cocok dengan tipe kurva SolidWorks karena kurva ini dapat digunakan lebih dari 4 titik poin sehingga lebih flexible.
Saran Setelah dilakukan pengukuran dengan menggunakan alat ukur manual dan alat CMM, terdapat beberapa evaluasi yang dapat dijadikan acuan dan saran pada penelitian berikutnya agar memperoleh hasil yang lebih baik dan kesempurnaan yang didapat. 1. Untuk mendapatkan hasil yang akurat saat proses perhitungan dengan menggunakan alat ukur manual sebaiknya pada skala pengukur menggunakan system digital agar lebih tepat nilai pengukurannya. 2. Agar kuwalitas lebih bagus sebaiknya pada saat pengambilan data poin lebih banyak sehingga kurva yang di hasilkan lebih halus. 3. Untuk mempermudah proses penggeseran sumbu pada alat ukur manual pada saat menghitung sebaiknya alat ukur diberikan roll roda agar penggeseran lebih mudah. 4. Diperlukan dilakukan pengecekan berkala pada komponen – komponen alat supaya alat awet dan bekerja dengan lancar.
Kesimpulan Berdasarkan analisa perhitungan serta pembahasan ini maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Dari hasil penelitian dalam pembuatan design ulang suatu part dengan perhitungan manual dan menggunakan alat ukur CMM untuk efektifitas waktu yang digunakan lebih cepet dengan menggunakan alat ukur CMM, akan tetapi pada alat ukur CMM terdapat batasan dimensi part yang akan diukur karena alat ukur yang di gunakan memiliki batas maksimal penempatan part, sedangkan
8
PERSANTUNAN
Banyak
pihak
yang
4. Bapak Ir. Masryukan, M.T.
berperan membantu penulis
Yang
dalam penelitian ini, sehingga
memberikan bantuan dalam
kami
penulisan laporan penelitian
mengucapkan
terima
kasih kepada : 1. Allah
SWT,
yang
telah
Ibu,
Bambang
–
6. Rekan
yang
rekan
mahasiswa Teknik
selalu mendo’akanku. 3. Bapak
Tugas
putra dkk.
beserta
tercinta
teman
Akhir yang sebidang, ade
anugrah dan hidayahnya. Ayah,
–
5. Teman
memberikan
keluargaku
banyak
ini.
banyak
2. Alm
telah
ums
Waluyo
seperjuangan
semua Mesin yang
tidak dapat disebutkan satu
Febriantoko, ST, MT.yang
persatu.
telah banyak memberikan
Terima
waktu dan tempat kepada
bantuan yang telah diberikan
kami
sehingga penelitian ini dapat
untuk
penelitian
melakukan
dan
selaku
kasih
dilaksanakan.
pembimbing utama.
9
atas
semua
DAFTAR PUSTAKA Alrashdan A, Motavalli S, Fallahi B (1999), “Automatic segmentation of digitized data for reverse engineering applications” , IIE Transactions, edisi no 32, hal 59-69 Bagci E, (2009), “Reverse Engginering applications for recofery of broken or worn part and re-manufacturing: Three case studies”, Advances in Enggineering software, Edisi no 40, hal 407-418
Chien Chang T, Richard A, Pin Wang WH, (1991), “Computer Aided Manufacturing International edition”, Edisi Kedua, Prentice-Hall International, INC Corbo P, Germani M, Mandorli F , (2003), “Aesthetic and functional analysis for product model validation in reverse engineering applications”, Computer Aided Design edisi no 36, hal 65–74
