1.1 Latar Belakang
Kelapa sawit sebenarnya sudah ada sejak zaman panjajahan Belanda ke Indonesia. Pada masa penjajahan Belanda pertumbuhan perkebunan besar kelapa sawit di Indonesia seperti perkebunana lain Indonesia berjalan dengan sangat laju. Maka banyak peneliti melakukan eksperimen tentang alat-alat pemanen sawit, salah satunya adalah alat pemanen sawit dengan mode galah. Alat mode galah atau pemotong tandan kelapa sawit ini menggunakan alat potong yang disebut dengan pisau egrek/dodos yang sampai sekarang digunakan oleh masyarakat.
Mesin pencincang tandan kosong kelapa sawit adalah salah satu upaya menigkatkan nilai tambah yang dapat memanfaatkan sisa tandan kelapa sawit (TKS) dari tandan buah segar (TBS) ke pabrik pengolah kelapa sawit untuk mengolah kembali sisa tandan kosong kelapa sawit. Mesin yang didisain dapat dipindah-pindahkan dari satu tempat ke tempat lain dan mudah untuk dibongkar pasang (1).
Pisau yang didisain berbentuk cakram dapat digunakan untuk memotong dan mencincang tandan kosong kelapa sawit kemudian dimasukan ke dalam hopper. Pisau-pisau ini dipasang pada sepasang batang poros yang berputar berlawanan arah, pasangan batang poros digerakkan dengan sebuah motor melalui transmisi sabuk dan roda gigi. Kesimpulan yang diperoleh adalah didapatkan sebuah prototype Mesin Pencincang Tandan Kosong Kelapa Sawit Kapasitas 150 - 250 kg TKS/jam, ukuran cakram pisau diameter 310 mm, dimensi mesin: panjang 1800 mm, lebar 960 mm dan tinggi 1346 mm (1).
Pemotongan logam pada mesin perkakas, dimana daya pemotongan yang diperlukan dipengaruhi oleh parameter pemotongan. Beberapa parameter pemotongan diantaranya adalah gerak makan (feed), kedalaman potong (depth of cut), kecepatan potong (cutting speed) dan kecepatan penghasilan geram (metal removal rate). Chip thickness adalah tebal geram (chip) sebelum terpotong, terletak dititik/daerah mata potong. Chip thickness diyakini sebagai faktor yang sangat berpengaruh pada besar/kecilnya daya pemotongan. Dengan demikian besarnya daya pemotongan bisa diprediksi berdasarkan faktor dari besarnya daya pemotongan berdasarkan chip thickness (2).
Mata pisau pemanen sawit dalam pengerjaanya secara konvensional dilakukan 2 (dua) orang atau lebih, yang berbeda gaya yang diberikan (tenaga) untuk memukul (memberikan tekanan) benda kerja dengan hammer. Kekerasan yang tidak merata pada mata pisau pemanen sawit dapat menyebabkan kerusakan, yang paling fatal yaitu terjadinya patahan setempat. Selain itu untuk memperoleh bahan yang lebih baik maka harus diperhatikan keuletan, ketahanan aus, dan lain-lain. Untuk mendapatkan sifat mekanis baja yang baik, maka dikembangkan baja dengan penambahan unsur paduan seperti silikon, mangan, chromium, nikel, aluminium, copper, vanadium dan sebagainya. Hal ini efektif dalam perbaikan sifat mekanis baja, akan tetapi ada dampak buruk pada biaya produksi yang sangat tinggi. Beberapa tahun belakangan ini telah dikembangkan metode lain untuk mendapatkan sifat mekanis yang baik tanpa menambahkan unsur paduan yaitu dengan metode deformasi plastis menyeluruh (Severe Plastic Deformation) (3).
Pendekatan yang dapat dilakukan dalam pengembangan alat pemanen kelapa sawit adalah melakukan analisis mekanisme pemotongan pelepah dan
tandan kelepa sawit. Analisis ini dapat memberikan parameter dasar mata pisau yang dapat memotong pelepah maupun tandan sawit dengan efisien (4).
Pelepah dan tandan kelapa sawit dalam penelitiannya banyak memiliki data-data yang berkaitan dengan sifat mekanik untuk menganalisis gaya pemotongannya. Dalam penelitian ini dianalisis gaya pemotongan spesifik dari parenkhim pelepah daun kelapa sawit untuk mendapatkan hubungan antara sifat mekanik dengan mekanisme pemotongan dan parameter variasi mata pisau, seperti sudut pemotongan (θ), sudut ketajaman (β) serta pisau dua sisi dan satu sisi ketajaman. Dalam analisis dibuat model matematik gaya pemotongan dan selanjutnya divalidasi menggunakan data pengukuran (4).
Hasil eksperimen dan simulasi model matematik menunjukkan gaya maksimum terendah pada pisau satu sisi θ = 30˚ dan β = 10˚, gaya maksimum tertinggi pada pisau satu ketajaman θ = 0˚ dan β = 20˚. Semakin besar sudut θ maka semakin kecil gaya maksimum pemotongan spesifiknya. Gaya pemotongan maksimum pisau dengan dua sisi ketajaman lebih rendah dibandingkan pisau dengan satu sisi ketajaman (4).
Oleh karena itu perlu dilakukan penelitian lanjutan melalui “Simulasi Dan Eksperimental Gaya Pemotongan Mata Pisau Alat Pemanen Sawit” yang effisien dan effektif.
1.2 Rumusan Masalah
1. Berapakah besar gaya potong maksimum dan minimum tandan dan pelepah kelapa sawit.
2. Bagaimana melakukan simulasi pisau pemanen kelapa sawit terhadap beban statik dengan menggunakan software Ansys workbench v 14.5.
3. Apakah variabel yang mempengaruhi: • Tegangan normal
• Tegangan maksimum • Regangan maksimum • Deformasi
1.3 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk:
1. Menghitung besar gaya potong maksimum dan minimum tandan dan pelepah kelapa sawit serta menghitung rata-rata luas penampang tandan dan besar rata-rata luas penampang pelepah kelapa sawit.
2. Menghitung tegangan normal, tegangan maksimum dan regangan maksimun yang terjadi pada pisau pemanen sawit dengan simulasi menggunakan software ansys workbench v 14.5.
3. Agar dapat diaplikasikan kepada masyarakat yang bekerja pada pembuatan pisau egrek/ pisau pemanen sawit dengan bentuk yang tepat dan standard.
1.4Manfaat Penelitian
1. Dari kajian ini akan dihasilkan pengetahuan tentang besarnya tegangan normal, tegangan maksimum, dan regangan maksimum pada analisa simulasi Ansys workbench V 14.5.
2. Dari kajian akan dihasilkan pengetahuan tentang besar gaya potong spesifik, sudut potong, besar luas penampang tandan dan besar luas penampang pelepah kelepa sawit.
3. Bagi industri dapat digunakan sebagai acuan atau pedoman dalam pembuatan mata pisau pemanen sawit dengan sudut dan kemiringan mata pisau yang efektif.
1.5Batasan Masalah
Masalah yang akan dibahas pada Penelitian skripsi ini akan dibatasi, yaitu: 1. Mengukur besar gaya pemotongan tandan dan pelepah kelapa sawit di Kabupaten Mandailing Natal Dan di Universitas Sumatera Utara.
2. Menganalisa distribusi tegangan yang terjadi pada mata pisau pemanen sawit dengan menggunakan perangkat lunak Ansys Workbench V 14.5 3. Menghitung gaya eksperimental dan simulasi gaya potong tandan dan pelepah kelapa sawit.
4. Bahan sampel pohon sawit yang diambil berjumlah 25 batang.
5. Alat yang digunakan untuk pengukuran adalah alat ukur DLE hanging scale.
1.6Sistematika Penulisan
Laporan tugas akhir ini disusun dengan sistematika sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini menjelaskan pendahuluan tentang jurnal-jurnal studi kasus yang sudah dilakukan oleh peneliti sebelumnya dan pemecahan masalah yang berisi antara lain : Latar belakang, rumusan masalah batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian , dan sistematika penulisan.