LAPORAN AKHIR
PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA
ANALISIS TEKNIK
BIDANG KEGIATAN
PKM-AI
Diusulkan Oleh:
1. Ivan Alexander Sormin (1411305013)
2. I made Adi Surya Buana (1411305014)
3. Immanuel Damanik
(1411305034)
4. Efriado Sihaloho
(1411305037)
UNIVERSITAS UDAYANA
BALI
PERANCANGAN MESIN PENGIRIS PISANG UNTUK HOME INDUSTRY
ABSTRACT
Kualitas kerupuk pisang ditentukan oleh tiga faktor utama: rasa, renyah, dan geometri slice. Salah satu masalah utama untuk menghasilkan kerupuk kualitas pisang yang baik adalah metode mengiris. Sebagian besar industri rumah masih menggunakan cara manual dengan pisau. Pada awalnya, proses mengiris dapat dilakukan dengan mudah. Tapi, jika pisang sudah pendek (karena telah diiris), proses mengiris sangat sulit. Hal ini dapat menghasilkan kualitas yang buruk dan membahayakan operator. Untuk itu, desain Pisang Iris Machine diperlukan. Mesin ini mampu menghasilkan irisan pisang di ketebalan yang seragam, dan dapat
meningkatkan produktivitas. Kebutuhan dan masalah identifikasi dilakukan dengan observasi dan metode wawancara. Objek identifikasi adalah operator dan pemilik home industry. Setelah itu, desainer harus mengumpulkan data yang dapat mendukung proses desain. Berdasarkan permasalahan dan data, kami membuat beberapa desain konsep dan pilih konsep terbaik dengan skrining dan metode skoring. Pengembangan konsep terbaik disertai dengan analisis rekayasa komponen kritis, analisis ergonomis dan analisis juga lingkungan. Pada akhir proses
pembangunan, kami membuat prototipe dan menghitung biaya pembuatan prototipe ini. Biaya pembuatan prototipe ini adalah ± Rp.1.600.000, -. Mesin ini memiliki kapasitas 60 kg / jam, dengan 2 variasi slice (lurus dan kemiringan), dan seragam ketebalan irisan dalam hasil.
INTISARI
prototype mesin pengiris pisang sebesar ± Rp.1.600.000,-. Mesin ini mempunyai kapasitas 60 kg/jam, dengan 2 variasi pengirisan (lurus dan miring), serta ketebalan hasil irisan yang dapat diatur.
Kata kunci: pengiris, keripik pisang, perancangan, home industry
PENDAHULUAN
Kualitas keripik pisang ditentukan oleh tiga faktor utama yaitu rasa dan kerenyahan serta bentuk irisan yang tidak pecah / rusak. Cara mengiris pisang merupakan salah satu kendala utama dalam menghasilkan keripik pisang yang berkualitas. Kebanyakan industri keripik pisang masih menggunakan cara manual, dengan menggunakan pisau untuk mengiris pisang, sehingga hasil irisan tidak optimal. Disamping itu, ada beberapa home industry yang menggunakan pisau yang diletakkan pada piringan berputar. Jika pisang masih panjang, proses pengirisan dapat dilakukan dengan mudah. Akan tetapi jika pisang sudah pendek (karena sudah diiris), maka irisan pisang yang dihasilkan banyak yang sobek. Kualitas bentuk dan geometri irisan pisang sangat tergantung dari kondisi dan keterampilan operatornya. Oleh karena itu, selain kurang higienis, ketebalan irisan pisang yang dihasilkan tidak seragam. Padahal ketebalan irisan sangat mempengaruhi kerenyahan dari keripik pisang. Untuk itu perlu dilakukan perancangan mesin pengiris pisang yang mampu menghasilkan irisan pisang dengan ketebalan yang seragam, lebih higienis, aman, serta dapat meningkatkan kapasitas produksi.
Berdasarkan permasalahan di atas, dilakukan perancangan Mesin Pengiris Pisang dengan terlebih dahulu menentukan spesifikasi awal yang sesuai, yaitu:
1. Dimensi maksimum keseluruhan: panjang x lebar x tinggi = 50cm x 50cm x 80cm 2. Ketebalan irisan dapat diatur antara 1 mm sampai dengan 3 mm, dengan dua variasi
pengirisan, yaitu lurus (melintang) dan miring
3. Kapasitas produksi sebesar 4 tandan/jam atau 60 kg/jam, (1 tandan pisang raja berisi 100 buah pisang) dan (berat 1 tandan pisang raja 15 kg).
4. Menggunakan penggerak motor listrik AC 5. Harga tidak melebihi Rp. 2 juta
Tahapan yang dilakukan pada perancangan Mesin Pengiris Pisang dapat dilihat pada Gambar 1.
Untuk mendukung proses perancangan, dilakukan pengumpulan data melalui observasi, wawancara, dan studi literatur terkait dengan obyek yang dirancang. Observasi dan wawancara dilakukan kepada pemilik home industry keripik pisang dan operator pengiris pisang. Sedangkan data- data yang dikumpulkan meliputi: bahan baku keripik pisang, alat bantu pengiris pisang yang sudah beredar di pasaran beserta analisis kelebihan dan kekurangannya. Berdasarkan observasi, diperoleh beberapa permasalahan yaitu:
1. Proses pengirisan dilakukan secara manual dengan menggunakan pisau 2. Hasil pemotongan yang tidak seragam, dipengaruhi kondisi dan keterampilan
operator
3. Tidak higenis, karena pisang dipegang tangan waktu proses pengirisan 4. Keselamatan kerja kurang baik. Apabila tidak berhati-hari, tangan operator
dapat terluka saat mengiris pisang yang sudah tinggal ¼ bagian
Dari wawancara yang dilakukan kepada pemilik home industry keripik pisang dan operator pengiris pisang, diperoleh data sebagai berikut:
1. Waktu yang dibutuhkan untuk mengiris pisang dengan pisau secara manual yang ketebalannya 2 mm adalah 8 kg/jam, tergantung dari ketrampilan operatornya
2. Kualitas dari keripik pisang ditentukan dari jenis pisang, bahan-bahan pembuat keripik pisang dan yang paling penting adalah ketebalan pisang saat diiris karena dapat mempengaruhi gurih dan kerenyahan keripik pisang tersebut
3. Dalam memenuhi permintaan konsumen yang tinggi, maka diperlukan penambahan jumlah operator untuk meningkatkan produktivitas
Gambar 1: Diagram Alir Tahapan Proses Perancangan Mesin Pengiris P
Konsep ini memiliki beberapa penjabaran fungsi produk, yang bertujuan untuk menghubungkan permasalah dengan pemecahannya secara langsung, dengan mempertimbangkan input, output, obyek yang digunakan, serta fungsi kerja produk itu sendiri. Adapun penjabaran fungsi dari konsep terpilih dapat dilihat pada tabel 1 di bawah ini.
Tabel 1: Fungsi Produk dari Konsep Terpilih
Fungs Hasil Rancangan
Mekanisme kerja konsep terpilih menggunakan motor yang ditransmisikan melalui
pulley dan belt ke poros yang nantinya akan memutar piringan. Pada piringan tersebut terdapat 3 buah pisau sebagai pengiris pisang. Pisang yang sudah dikupas dimasukkan ke dalam pemegang pisang. Dengan adanya tekanan dari pegas maka pisang akan terdorong ke dalam piringan berputar, sehingga pisang akan teriris sesuai dengan ketebalan yang sudah diatur sebelumnya.
Selanjutnya dibuat model 3 dimensi dari konsep terpilih. Dengan model 3 dimensi ini, kita dapat menentukan dimensi awal komponen, mengetahui bagian-bagian yang kritis, serta melakukan simulasi pergerakan yang diinginkan. Dengan pembuatan model 3 dimensi, perancangan yang dilakukan menjadi lebih efektif dan efisien. Gambar 3 merupakan hasil pemodelan 3 dimensi dari konsep Mesin Pengiris Pisang.
Gambar 3: Model 3 Dimensi dari Konsep Terpilih
Gambar 5: Tahapan Analisis Daya Motor
Gambar 4: Model 3 Dimensi dari Piringan dan Pisau
HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari analisis teknik yang sudah dilakukan sebelumnya, dapat diketahui bahwa daya motor yang dibutuhkan pada Mesin Pengiris Pisang ini sebesar 0,038 kW. Oleh karena itu digunakan motor yang mudah diperoleh di pasaran, dengan spesifikasi: supply
tegangan 230 VAC, daya 0,25 HP dan
putaran 1400 rpm. Hasil analisis teknik dari Mesin Pengiris Pisang secara lengkap dapat dilihat pada Tbel 2 di bawah ini.
Tabel 2: Hasil Analisis Teknik
Fitu
r Spesifikasi
Motor Penggerak Motor 230VAC / 0,25 HP / 1400 rpm Mekanisme pengiris
pisang
Pisau berputar dengan 3 buah mata pisau yang dapat diatur posisinya
Sistem transmisi Belt-Pulley; Diameter pulley V-belt tipe A no. 65 motor = 70 mm
Diameter pulley poros piring berputar = 260
Selain itu, dapat dilakukan pemilihan material yang sesuai dari masing-masing komponen mesin. Akan tetapi, pemilihan material tidak hanya berdasarkan hasil analisis teknik, tetapi juga harus memperhatikan beberapa faktor, antara lain: mudah diperoleh di pasaran, murah, ramah lingkungan, dan mudah dimanufaktur. Beberapa jenis material yang digunakan pada mesin ini antara lain:
Kerangka Utama : Baja Profil L
Piringan Berputar : Besi Cor
Komponen yang bersentuhan dengan pisang : Stainless Steel
Setelah jenis material dan dimensi komponen sudah diketahui, perlu dilakukan pembuatan detail drawing. Hasil dari proses ini digunakan sebagai data, dokumentasi, ilustrasi wujud produk sebenarnya dan sebagai acuan proses pembuatan produk dimana proses ini dilakukan menurut standar yang berlaku, baik dalam bentuk dua dimensi atau tiga dimensi. Detail drawing ini juga dapat dijadikan dasar dalam perancangan proses manufaktur dan proses perakitan. Perancangan ini dilakukan agar mesin dapat dibuat dan dirakit dengan mudah. Sebisa mungkin proses yang dilakukan menggunakan alat bantu yang sederhana dan sering ditemui di bengkel-bengkel industri kecil. Hal ini secara langsung dapat meminimalkan biaya pembuatan serta perakitannya.
Berdasarkan semua hasil perancangan sebelumnya, dilakukan pembuatan
prototype dari Mesin Pengiris Pisang. Melalui prototype ini, kita dapat mengetahui performansi dan mekanisme dari mesin, apakah sudah sesuai dengan spesifikasi yang ditentukan di awal. Selain itu juga dapat diketahui kelemahan-kelemahan yang masih harus diperbaiki, sehingga dapat diperoleh mesin dengan kualitas yang baik.
Dalam pembuatan prototype, mungkin akan banyak ditemui input-input tambahan sebagai informasi yang dapat dimasukkan ke dalam mekanisme sistemnya. Selain itu tujuan dari pembuatan prototype adalah untuk menekan biaya trial and error. Pembuatan
Gambar 6: Prototype Mesin Pengiris Pisang Keterangan Gambar 6:
1 = Pemegang dan pendorong pisang untuk potongan melintang 2 = Pemegang dan pendorong pisang untuk potongan miring
3 = Penutup piringan berputar
Untuk mengetahui performansi dari hasil rancangan, maka dilakukan uji coba terhadap prototype ini. Melalui uji coba ini, dapat diketahui apakah hasil rancangan dapat digunakan sesuai dengan spesifikasi dan kebutuhan home industry. Analisis uji coba prototype ini dilakukan pada mekanisme pemegang dan pendorongan pisang, mekanisme pengirisan pisang, kemudahan dan keamanan dalam pengoperasian, kapasitas produksi, serta kualitas irisan pisang yang dihasilkan.
Langkah-langkah yang dilakukan saat uji coba pada prototype mesin pengiris pisang ini adalah:
1. Menyediakan bahan berupa pisang mentah yang telah dikupas kulitnya sebanyak 1 kg. Pisang yang digunakan sebagai bahan baku keripik pisang adalah pisang yang masih agak keras.
2. Menyiapkan tempat penampungan untuk hasil potongan pisang.
3. Mengatur posisi pisau pada piring berputar, agar tebal irisan pisang sesuai dengan yang diinginkan. Pada uji coba kali ini, tebal irisan pisang yang diinginkan adalah 2 mm.
4. Menyalakan mesin, kemudian memasukkan pisang pada tempat pemegang pisang satu persatu sampai pisang habis.
5. Lama loading dan proses pengirisan yang terjadi diukur dengan menggunakan stop watch.
Gambar 7: Detail dari Mekanisme Pemegang dan
Cara untuk memasukkan dan mendorong pisang adalah sebagai berikut:
1. Handle (nomor 1) ditarik sampai pengunci (nomor 3) menyentuh batas slot tabung 2. Memutar handle searah jarum jam, sampai pengunci masuk ke dalam slot
pengunci (nomor 2)
3. Memasukkan pisang ke dalam tabung.
4. Memutar handle berlawanan jarum jam, sampai pengunci terlepas dari slot pengunci.
5. Melepaskan handle, sehingga pegas akan menekan pisang menuju ke piringan berputar untuk diiris.
Cara di atas juga berlaku pada tabung pemegang untuk potongan melintang, hanya posisi tabungnya yang berbeda (tegak lurus pisau berputar).
Dalam uji coba ini, disediakan 3 jenis pisang sebagai bahan baku keripik pisang yang sering digunakan. Adapun jenis pisang dan spesifikasinya yaitu:
Pisang Raja : panjang rata-rata 13 cm, diameter rata-rata 3,5 cm
Pisang Kepok : panjang rata-rata 12 cm, diameter rata-rata 3,5 cm
Pisang Ambon : panjang rata-rata 11 cm, diameter rata-rata 3 cm
Selanjutnya dilakukan pengukuran waktu loading dan pengirisan pisang, yang digunakan untuk menghitung kapasitas produksi dari mesin ini apakah sesuai dengan spesifikasi awal yang ditentukan. Hasil pengukuran waktu dapat dilihat pada tabel 3.
Tabel 3: Hasil Pengukuran Waktu Pengirisan Pisang
Analisis juga dilakukan pada bentuk hasil irisan pisang serta ketebalannya. Hasil irisan pisang dapat dilihat pada Gambar 8 (posisi melintang), dan Gambar 9 (posisi miring).
Gambar 8: Hasil Irisan Pisang untuk Posisi Melintang
Gambar 9: Hasil Irisan Pisang untuk Posisi Miring
Bentuk dari hasil irisan pisang pada posisi miring tidak seragam, bahkan ada yang mirip dengan bentuk hasil irisan secara melintang. Hal ini disebabkan clearance antara pisang dengan diameter tabung pemegang cukup besar sehingga pisang dapat berubah posisi. Selain itu bentuk pisang yang cenderung melengkung, sedangkan bentuk tabung pemegangnya silindris (lurus). Untuk hasil pengukuran ketebalan dari irisan pisang dapat dilihat pada Tabel 4 berikut ini. Agar lebih akurat, pengukuran ketebalan irisan dilakukan dengan menggunakan jangka sorong ketelitian 0,05 mm. Pengukuran tidak dilakukan pada semua hasil irisan pisang, tetapi hanya diambil 5 buah saja.
Tabel 4: Pengukuran Ketebalan Irisan Pisang
Jenis Pisang Variasi Pemotongan Setting Tebal Irisan Pada Mesin ( mm ) dihasilkan sudah sesuai dengan spesifikasi awal rancangan.
Analisis biaya produksi Mesin Pengiris Pisang ini hanya difokuskan pada biaya pembuatan
KESIMPULAN
Berdasarkan semua hasil perancangan, analisis, dan uji coba yang telah dilakukan, dapat diketahui bahwa Mesin Pengiris Pisang ini dapat menjawab semua permasalahan dan kebutuhan yang ada, baik dari operator maupun pemilik home industry keripik pisang. Adapun spesifikasi dari mesin ini antara lain:
1. Dimensi umum = 50 cm x 40 cm x 75 cm
2. Proses pengirisan menjadi lebih mudah, higenis, dan tidak membahayakan operator.
3. Kapasitas mesin lebih besar dari alat yang sudah ada, yaitu sebesar ± 60 kg/jam, dengan 2 variasi pemotongan, yaitu lurus ( melintang ) dan miring.
4. Ketebalan hasil irisan pisang lebih seragam dan dapat diatur
5. Motor yang digunakan motor AC dengan daya = ¼ HP< putaran = 1400 rpm 6. Biaya pembuatan prototype mesin pengiris pisang sebesar ± Rp.
1.600.000,-Masih terdapat kekurangan pada mesin pengiris pisang ini, seperti
mekanisme feeder (pendorong) pisang yang kurang sempurna. Hasil perancangan ini diharapkan dapat terus dikembagkan untuk membantu perkembangan home industry khususnya yang
40
DAFTAR PUSTAKA
Beer, Ferdinand P, Johnston, E. Russell Jr., 2001, Mekanika Teknik Untuk Insinyur: Statika., Edisi keempat, Erlangga, Jakarta.
Deutzchman, Aron, D, 1999 Machine Design, Theory and Practice, MacMillan Publishing, Co, Inc, New York.
John A. Schey, 2004, Introduction to Manufacturing Processes, Third Edition, McGraw-Hill International Edition.
Shigley, Yoseph Edward, 2001, Mechanical Engineering Design, Seventh Edition, International Edition.
Suga, Kiyokatsu., Sularso., Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin, Cetakan ke-8, Pradya Paramita, Jakarta.
Ulrich, Karl; Steven D. Eppinger, 2001, Perancangan Dan Pengembangan Produk, Irwin McGraw Hill, Salemba Teknika, Jakarta.
