BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Proses Pengecoran

Pengecoran merupakan salah satu proses produksi dengan cara menuangkan logam cair kedalam suatu cetakan sehingga membentuk suatu produk. Pada perkembangannya, proses pengecoran dapat diklasifikasikan menjadi beberapa kelompok berdasarkan jenis cetakan (mold), apakah permanent atau expendable. Subklasifikasinya dibuat berdasarkan jenis dari polanya (pattern), apakah permanent atau expendable. Lalu subklasifikasi tingkat duanya dibuat berdasarkan tipe pengikat (bond) yang digunakan untuk membuat mold. Tabel 2.1 memperlihatkan klasifikasi dari proses pengecoran tersebut.

Masing-masing jenis pengecoran yang terlihat pada Tabel 2.1 memiliki karakteristik yang berbeda-beda. Proses pengecoran dengan cetakan permanen (permanent mold) memiliki produktivitas dan ketelitian yang tinggi, tetapi hanya mampu untuk mengecor produk dari material logam non-ferrous dan beratnya pun tertentu (<50kg). Contoh dari pengecoran dengan permanent mold ini adalah:

• Pressure die casting dimana pengecoran dilakukan dengan cara menginjeksikan logam cair dengan tekanan ke cetakan dari baja yang telah dikeraskan (hardened steel) yang dilengkapi dengan sistem pendingin. Apabila benda yang ingin dibuat memiliki rongga atau undercut maka cetakan dilengkapi dengan inti (core) yang terbuat dari logam. Setelah logam cair yang diinjeksikan ke cetakan membeku, setengah cetakan digerakkan dan produk coran dikeluarkan dengan pin ejector. Proses ini cocok untuk benda dari logam non-ferrous dengan ukuran kecil sampai medium dan memiliki bentuk yang rumit dan ketebalan dinding tipis. • Gravity die casting dimana logam cair dituang dengan pengaruh gaya

gravitasi ke cetakan yang terbuat dari besi cor berlapis keramik. Apabila benda memiliki rongga di dalamnya, maka pada cetakan disisipkan inti

Tabel 2.1 Klasifikasi untuk Proses Pengecoran Berdasarkan Jenis Mold [1]

Expendable Mold Process

Permanent patterns

Clay/water bonds (green sand molding) Silica sand

Olivine sand Chromite sand Zircon sand

Heat-cured resin binder processes Shell process (Croning process) Furan hot box

Phenolic hot box

Warm box (furfuryl/catalyst) Oven bake (core oil)

Cold box resin binder processes Phenolic urethane

Furan/SO2

Free radial cure (acrylic/epoxy) Phenolic ester

No-bake resin binder processes Furan (acid catalyzed) Phenolic (acid catalyzed) Oil urethane

Phenolic urethane Polyol urethane

Silicate and phosphate bonds Sodium silicate/CO2

Shaw process (ceramic molding) Unicast process (ceramic molding) Alumina phospate Plaster bonds Gypsum bond No bond Magnetic molding Vacuum molding Expendable patterns Foamed patterns Lost foam casting Replicast process

Wax pattern (investment casting) Ethyl silicate bonded block molds Ethyl silicate bonded ceramic shell molds Colloidal silica bond

Plaster bond

Counter-gravity low-pressure casting

Permanent Mold Process

Die casting

High-pressure die casting Low-pressure die casting

Gravity die casting (permanent mold) Centrifugal casting

Vertical centrifugal casting Horizontal centrifugal casting Hybrid processes

Squeeze casting

Semisolid metal casting (rheocasting) Osprey process

yang dapat dibuat dari logam atau pasir. Setelah logam cair yang dituang ke cetakan membeku dan mendingin, cetakan dipisahkan untuk mengambil benda coran.

• Centrifugal casting merupakan proses pengecoran dimana logam cair dituang ke dalam cetakan yang diputar sehingga gaya sentrifugal akan mendorong logam cair ke cetakan.

• Squeeze casting merupakan proses pengecoran dimana logam semi-padat ditekan ke cetakan sehingga mengisis rongga cetakan. Proses ini sangat bermanfaat untuk benda yang terbuat dari material komposit.

Pengecoran dengan cetakan sekali pakai (expendable mold) dapat digunakan untuk mengecor benda dari segala jenis material logam, baik besi maupun bukan besi (non-ferrous), serta proses ini dapat mengecor produk dengan berat yang lebih besar dibandingkan dengan berat yang mampu diterima oleh proses pengecoran permanent mold. Namun, proses pengecoran dengan cetakan sekali pakai selalu membutuhkan cetakan baru yang dirangkai dengan sistem saluran dan penuangan untuk melakukan setiap proses pengecoran sehingga membutuhkan banyak waktu. Cetakan sekali pakai itu dapat dibuat dengan menggunakan pola permanen (permanent pattern) atau pola sekali pakai (expendable pattern). Permanent pattern dapat dibuat dari kayu, logam, ataupun plastik, dan contohnya adalah:

• Sand casting dimana proses pengecoran ini dilakukan dengan cara mencampur pasir, bahan pengikat (binder), dan air, kemudian dipadatkan mengelilingi pola dari kayu atau logam untuk menghasilkan cetakan. Selanjutnya cetakan diambil dari pola dan dirangkai dengan inti (core) jika diperlukan. Logam cair dituang ke dalam rongga cetakan, dan dibiarkan membeku dan dingin yang diikuti dengan pengambilan hasil coran dengan memecah cetakan. Jenis pengecoran ini cocok untuk benda yang terbuat dari beragam logam baik besi (ferrous) maupun bukan besi (non-ferrous), benda dengan segala ukuran maupun dengan geometri yang rumit.

• Vacuum casting merupakan proses pengecoran dimana logam cair ditarik ke cetakan di bawah pengaruh tekanan vakum.

Expendable pattern dapat dibuat dari lilin (wax), expendable polystyrene (EPS) maupun material polimer lain. Contoh dari proses pengecoran dengan expendable pattern adalah:

• Investment casting dimana proses pengecoran ini dilakukan dengan cara menginjeksikan lilin (wax) ke cetakan logam untuk membuat pola, yang akan digabung dengan saluran (sprue) sehingga bentuknya seperti pohon. Pola yang telah digabung dengan sprue dicelupkan ke bubur keramik (ceramic slurry) dan dikeringkan, yang diikuti dengan pemanggangan untuk melelehkan lilin. Cetakan dari keramik yang telah terbentuk ini perlu dipanaskan dahulu sebelum logam cair dituang ke dalamnya. Setelah logam cair membeku dan dingin, cetakan dipecah untuk mengambil produk coran. Proses pengecoran ini cocok untuk benda yang terbuat dari material logam apapun, benda berukuran kecil dengan bentuk yang rumit maupun dengan dinding yang tipis.

• Lost foam casting merupakan proses pengecoran dimana pasir dipadatkan mengelilingi pola sekali pakai dari polystyrene (expendable polystyrene pattern) dan logam cair dituang sehingga akan menguapkan pola dan mengisi rongga yang ditinggalkan pola.

2.2 Investment Casting

Investment casting merupakan salah satu jenis proses pengecoran yang dapat menghasilkan produk coran dengan spesifikasi geometri yang hampir mencapai final, sehingga investment casting ini lebih banyak dipilih dibandingkan proses-proses pengecoran lainnya.

Pada proses investment casting ini, pola sekali pakai (expendable pattern/disposable pattern), biasanya wax, dicelupkan ke dalam ceramic slurry dan dibiarkan sampai mengeras untuk membuat cetakan coran sekali pakai (expendable mold/disposable mold). Maksud dari sekali pakai ini adalah bahwa pola tersebut dihancurkan ketika akan mengambil cetakan, dan cetakan tersebut juga dihancurkan ketika akan mengambil produk coran. Keseluruhan proses investment casting dapat dilihat pada Gambar 2.1 berikut.

11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

Gambar 2.1 Tahap-tahap dalam investment casting [2]

Urutan dari tahap investment casting tersebut adalah sebagai berikut: 1. Proses dimulai dengan pembuatan pola. Material pola (wax) diinjeksikan

ke dalam cetakan.

2. Setelah mengeras, pola wax bisa dikeluarkan dari cetakan.

3. Bila produk yang dicor berukuran relatif kecil maka pola-pola tersebut dapat dirangkai, sehingga dalam sekali pengecoran akan didapatkan

beberapa produk. Namun jika produknya besar, maka sekali pengecoran biasanya hanya menghasilkan satu produk saja.

4. Selanjutnya pola tersebut dicelupkan ke dalam ceramic slurry.

5. Lalu pola tersebut di-stucco, yaitu diberi taburan partikel-partikel keramik kasar, bisa dicelup, dispray, atau dimasukkan ke dalam fluidized bed. 6. Ditunggu sampai mengeras hingga terbentuklah mold keramik (ceramic

mold).

7. Setelah mengeras, ceramic mold tersebut dipanaskan untuk membuang lilin di dalamnya.

8. Lalu ceramic mold tersebut dibakar untuk mengurangi kelembabannya. 9. Setelah itu ceramic mold tersebut diisi logam cair dan ditunggu sampai

logam mengeras.

10. Setelah itu, ceramic mold dipecahkan untuk mengambil produk coran di dalamnya. Produk coran tersebut selanjutnya di-finishing (misalnya digerinda) bila perlu.

11. Dan terakhir, produk-produk tersebut diinspeksi. Dapat dilihat hasil dari pengecoran sangat menyerupai pola awalnya.

Tahap-tahap di atas secara garis besar dibagi menjadi 3 bagian yaitu pembuatan pola, pembuatan mold dan pengecoran logam. Tahap yang akan diuraikan dalam kesempatan ini hanyalah bagian pembutan pola.

2.2.1 Pembuatan Pola (Wax Pattern)

2.2.1.1 Pembuatan Cetakan untuk Wax Pattern

Seperti telah disebutkan sebelumnya, wax pattern dibentuk dengan cara menginjeksikan material wax ke dalam cetakan logam yang telah dibentuk sebelumnya. Material logam yang dapat dipakai untuk membuat wax pattern ini sangat bervariasi. Hal ini dikarenakan sifat dari wax yang memiliki titik lebur yang rendah, fluiditas yang baik, dan sifat abrasif yang rendah.

Contoh-contoh dari cetakan untuk wax pattern ini dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Contoh-contoh cetakan untuk wax pattern

Metode-metode yang dapat dipakai dalam pembuatan cetakan untuk wax pattern ini adalah:

• Machined tooling

Metode ini membuat bentuk negatif (cavity) dari produk yang akan dibuat, sehingga penggunaan CAD (computer aided design), mesin EDM (electric discharge machining) dan mesin NC (numerical control) yang terkomputerisasi, sudah tidak terelakkan lagi. Material dari cetakan ini umumnya aluminium, dengan pertimbangan bahwa aluminium merupakan bahan yang ekonomis untuk dimesin, memiliki konduktivitas termal yang baik, dan beratnya cukup ringan.

• Tooling made against a positive model

Metode ini dimulai dengan cara membuat model positif, yaitu model dengan bentuk final yang diinginkan dari proses investment casting ini, akan tetapi model ini dimesin dengan ukuran yang lebih besar untuk mempertimbangkan factor penyusutan (shrinkage). Lalu dari model positif ini dibuat dies-nya.

2.2.1.2 Injeksi Wax Pattern

Material dasar yang digunakan untuk pembuatan pola (pattern) investment casting adalah wax. Wax yang paling umum digunakan untuk pembuatan pola adalah paraffin dan wax microcrystalline. Kedua jenis wax ini sering digunakan secara kombinasi karena sifat-sifatnya yang saling melengkapi.

Wax biasanya diinjeksi pada cetakan pada temperatur dan tekanan yang rendah dengan menggunakan peralatan yang sudah didesain untuk tujuan ini. Wax ini dapat diinjeksikan dalam bentuk liquid, slushy, pastelike atau solid. Temperatur kerja biasanya berkisar antara 43-770C (110-1700F) dan tekanan kerjanya berkisar antara 275 kPa sampai dengan 10,3 MPa (40-1500 psi). Wax

cair diinjeksikan pada temperatur yang lebih tinggi dan tekanan yang lebih rendah, sedangkan wax padat diekstrusikan pada temperatur yang lebih rendah dan tekanan yang lebih tinggi. Contoh proses penginjeksian wax ke dalam cetakan dapat dilihat pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Proses penginjeksian wax [3]

2.2.1.3 Pattern Assembly(Pattern Cluster)

Pola investment casting yang berukuran besar diproses secara individual, tetapi untuk pola yang berukuran kecil sampai sedang, pola-pola tersebut dirangkai menjadi ikatan (cluster) untuk alasan ekonomis dalam pemrosesannya. Gambar 2.4 memperlihatkan contoh pembuatan pattern cluster dengan cara mengelas wax pattern – wax pattern sehingga membentuk cluster.

Gambar 2.4 Pembuatan pattern cluster [3]

2.2.2 Keunggulan Investment Casting

Investment casting merupakan proses pengecoran yang masih dalam tahap pengembangan. Target akhirnya bertujuan agar penggunaan investment casting ini semakin mampu dan fleksibel dalam memproses produk-produk dan bisa

memberikan keefektifan biaya. Beberapa keunggulan utama dari investment casting adalah:

• Kompleksitas: investment casting dapat membuat produk yang kompleks dan rumit, termasuk kerumitan pada bagian rongga produk sekalipun. • Kebebasan dalam pilihan paduan logam yang dicor: investment casting

dapat mengecor semua jenis paduan logam yang dapat dicor, termasuk logam yang sulit untuk di-forging atau dilakukan proses pemesinan.

• Toleransi dimensi yang sempit: tidak adanya parting line dan tidak adanya kegiatan pemesinan akan menghasilkan bentuk produk yang sangat mendekati ukuran akhir.

• Reliability: penggunaan investment casting untuk membuat mesin-mesin pesawat terbang yang sangat menuntut kesempurnaan telah membuktikan investment casting mampu memproduksi produk dengan standar yang tinggi. • Aplikasi yang sangat luas: investment casting bisa memproduksi produk

yang kompleks, produk yang menuntut proses manufaktur yang rumit, dan bisa juga memproduksi produk-produk sederhana dengan harga yang sangat murah, dan mampu membuat produk dari berat beberapa gram sampai lebih dari 300 kg (660lb).

2.3 Proses NC Milling

Industri manufaktur adalah salah satu industri yang mampu meningkatkan nilai tambah dari suatu barang dengan cara melakukan proses-proses manufaktur pada material sehingga dihasilkan suatu barang yang dapat memenuhi fungsi-fungsi sesuai yang diinginkan. Dalam hal proses pemotongan logam, yang paling sering dilakukan adalah proses pemotongan dengan mesin perkakas yang juga secara teknis disebut Proses Pemesinan [4].

Secara teknis, proses pemesinan mulai dilakukan orang sejak dikenal mesin koter (Boring Machine) yang dibuat oleh Wilkinson pada tahun 1775 yang digunakan untuk membuat mesin uap James Watt, hal itu menandai dimulainya Revolusi Industri. Dalam perkembangannya, teknologi proses pemesinan mencapai perkembangan yang sangat pesat setelah digunakannya pengendali numerik (Numerical Control atau sering disebut NC) oleh J.T. Parsons pada tahun

1952 [5]. Pada mesin NC ini, bagian pemroses informasi dan sinyal dipisahkan dengan bagian aktuator yang merupakan penggerak sebenarnya bagi mesin perkakas. Mesin perkakas yang paling banyak dipakai untuk melakukan proses produksi pada industri-industri besar saat ini adalah mesin milling (freis). Mesin ini banyak dipakai karena mesin ini mampu melakukan beberapa fungsi mesin perkakas lainnya, diantaranya drilling, boring, facing dan lainnya.

Milling adalah proses pembuangan material dengan cara melakukan pemotongan benda kerja dengan menggunakan pahat yang mempunyai mata potong jamak. Pemotongan dilakukan oleh gigi pahat yang berputar dan karena jumlah mata potongnya yang banyak, maka proses ini termasuk metode pemesinan yang cepat. Permukaan yang dimesin bisa datar, angular, berkurva ataupun kombinasinya.

Proses milling dipengaruhi oleh beberapa parameter [4], yaitu: • Kecepatan potong (cutting speed) : v (m/min)

• Kecepatan makan (feeding speed) : vf (mm/min)

• Kedalaman pemotongan (depth of cut) : a (mm) • Waktu pemotongan (cutting time) : tc (min)

• Kecepatan penghasilan geram : Z (cm3/min)

Dan hubungan antar parameter dinyatakan secara matematis seperti berikut:

• Kecepatan potong (cutting speed) :

1000 n d

v=π⋅ ⋅ (m/min)

• Gerak makan per gigi :

n z v fz f ⋅ = (mm/gigi) • Waktu pemotongan : f t c v l t = (min)

• Kecepatan penghasilan geram :

1000 w a v

Z = f ⋅ ⋅ (cm3/min) dimana d = diameter pahat (mm)

n = putaran spindel (rpm)

z = jumlah gigi/mata potong pahat lt = panjang total pemotongan (mm)

a = kedalaman potong (mm) w = lebar pemotongan (mm)

Bentuk pahat milling secara lebih jelas diperlihatkan pada Gambar 2.5 berikut.

Gambar 2.5 Pahat-pahat untuk proses milling [6]

Mesin milling NC mempunyai banyak kesamaan dengan mesin milling biasa (konvensional/manual), perbedaannya hanya terletak pada pengontrolnya, dimana pada mesin milling konvensional segala pengontrolan gerakan mesin dilakukan secara manual oleh operator, sedangkan pada mesin NC, pengontrolan gerakan mesin diprogam lebih dahulu dengan bahasa pemrograman NC. Selain itu, gerakan dapat disimulasikan terlebih dahulu sehingga dapat dicek apakah gerakan-gerakan mesin telah sesuai dengan yang diinginkan.

Program NC adalah perintah-perintah yang dapat diterjemahkan mesin NC untuk gerakan-gerakan pahat relatif terhadap benda kerja dalam ruang kerja mesin NC. Pemrograman NC dilakukan dengan menyusun kode-kode program NC mengikuti aturan yang sesuai dengan kemampuan mesin dan pengontrol NC. Pemrograman NC dapat dilakukan dengan tiga cara [7] yaitu:

• Pemrograman manual (Manual Programming) • Pemrograman dengan komputer pembantu.

• Pemrograman terintegrasi dalam sistem CAD/CAM.

Keluaran dari pemrograman NC adalah G-code. G-code adalah bahasa pemrograman NC yang dapat dimengerti oleh mesin perkakas NC. Pemrograman

NC dengan G-code ini seringkali dikenal pula sebagai pemrograman dengan bahasa manual.

2.3.1 Sintaks Bahasa Manual

Program dalam bahasa manual dibuat dengan menyusun karakter-karakter ASCII (American Standard Code for Information Interchange) pada baris-baris yang berkesinambungan. Baris-baris yang ada pada program ini disebut dnegan blok (block), dipisahkan dengan baris lainnya dengan kode EOB (End of Block). Kode EOB ini berupa karakter non cetak yang tak terlihat pada monitor [8].

Setiap baris/blok dapat berisi beberapa word, dimana word terdiri dari karakter huruf yang disebut address dan karakter angka yang disebut numerik, dimana address adalah kode perintah gerakan dan numerik merupakan koordinat posisi tujuan. Sebuah contoh format program NC (G-code) adalah sebagai berikut:

: 112 Nomor Program

N1 G92 X100 Y200 Z100

N2 M06 T02 EOB (End of Block); tanda akhir baris

N3 G46 G46 Y135 D11 S50 M03

N4 G01 G45 Y-135 F380 _{M 03}

N5 G00 G91 X60 Numerik

Nomor baris Address

Dengan kemajuan teknologi dewasa ini, proses pembuatan program NC dapat dilakukan secara langsung dari toolpath yang telah ditentukan. Proses ini dilakukan dengan memanfaatkan komputer yang akan melakukan pembuatan (generating) G-code berdasarkan toolpath yang ada dengan menggunakan perangkat lunak yang dinamakan post processor. Post processor ini akan melakukan generating G-code sesuai dengan aturan yang kita tentukan. Dengan cara ini, tingkat kebenaran G-code lebih terjamin, selain itu dapat dilakukan generating G-code untuk proses pemesinan yang rumit, misalnya milling 5 axis, yang pada umumnya sulit dibuat secara manual oleh pemrogram NC.

Dalam tugas akhir ini, penulis menggunakan software Space-E/CAM Version 4.2 untuk menghasilkan program NC.

2.3.2 Proses Pemesinan dengan CAD/CAM

Perkembangan teknologi yang pesat mendorong kemajuan proses pemesinan yang sangat cepat, diawali dengan era pemakaian mesin NC, yang dilanjutkan dengan era pemakaian teknologi komputer pada proses pemesinan yang dikenal dengan CAM (Computer Aided Manufacturing). Pada proses pemesinan dengan CAM, pembuatan bahasa program NC tidak lagi dilakukan secara manual, dimana operator membuat satu persatu bagian program NC dengan melihat gambar teknik, akan tetapi dihasilkan oleh komputer menggunakan post processor yang sesuai dengan mesin yang akan dipakai [8].

Pada CAM, gambar desain produk dihasilkan oleh suatu perangkat lunak CAD (Computer Aided Design). Gambar tersebut kemudian dipakai untuk melakukan pembuatan rangkaian proses pemesinan yang hasilnya berupa gerakan pahat sesuai dengan produk yang akan dihasilkan pada CAM. Pada CAM, selain dilakukan pembuatan toolpath, semua parameter proses pemesinan diatur sehingga program yang dihasilkan benar-benar tinggal dijalankan pada mesin NC tanpa perlu melakukan pengaturan parameter proses lagi.

Secara garis besar, alur proses pemesinan diperlihatkan pada Gambar 2.6 berikut. CAD Geometry Feature Machining Process Plan CL Data G&M Codes Finished Product Ekstraksi feature Perencanaan Proses Pemrograman NC Post Processing Mesin NC Pengontrol Manufacturing Design

Solid Model G-Codes

Gambar 2.6 Alur sistem CAD/CAM [9]

Desainer membuat desain geometri part menggunakan CAD. Kemudian gambar tersebut diproses pada bagian perencanaan proses yang bertugas merencanakan proses-proses yang akan dilakukan untuk menghasilkan part sesuai

desain. Hasil perencanaan proses ini adalah langkah-langkah proses pemesinan yang dilakukan untuk memesin benda kerja sehingga dihasilkan produk sesuai dengan desain.

Langkah selanjutnya adalah pemrograman NC dimana pemrogram menggunakan CAM untuk menghasilkan file lokasi pahat (CL Data – Cutter Location Data) yang diperlukan untuk mendefinisikan lintasan pahat. Lokasi pahat disini belum dapat diterjemahkan oleh mesin NC sebelum dilakukan post processing. Dengan suatu perangkat lunak post processor, CL Data tersebut dapat diubah menjadi G-code yang dapat dimengerti oleh mesin NC.

2.4 Reverse Engineering

Reverse Engineering (RE) adalah proses menduplikasi suatu produk, komponen-komponennya, atau subassembly-nya yang telah ada sebelumnya tanpa melanggar hak paten atau hak cipta yang telah ada. Agar tidak melanggar hak paten tersebut, dalam kegiatan RE perlu dilakukan survei hak paten terlebih dahulu, sehingga dapat diketahui bagian-bagian yang telah dipatenkan dan tidak bisa ditiru. [10]. Ada banyak sekali alasan yang menyebabkan kita memerlukan kegiatan RE ini, yaitu antara lain:

• Pabrikan asli pembuat produk yang akan di-RE sudah tidak memproduksi lagi. • Dokumentasi desain asli hilang atau tidak pernah ada.

• Model komputer dari produk tidak cukup untuk mendukung modifikasi atau metode produksi (manufaktur) yang ada sekarang.

• Beberapa fitur jelek dari produk perlu dihilangkan dari desain (contohnya bagian produk yang aus berlebihan mungkin membutuhkan perbaikan). • Menambah atau menguatkan beberapa fitur yang baik dari produk agar

produk dapat digunakan lebih lama.

• Menganalisis kelebihan dan kekurangan dari produk saingan.

• Memeriksa kemungkinan atau kesempatan baru untuk meningkatkan fitur-fitur dan performansi suatu produk.

• Mendapatkan metode perbandingan yang kompetitif untuk mengetahui dan mengerti tentang produk saingan demi mengembangkan produk yang lebih baik.

Tahap-tahap kegiatan reverse engineering adalah sebagai berikut:

1. Mencari informasi teknik tentang komponen dan sistem yang akan di-RE. 2. Mencari pengetahuan tentang komponen dan sistem yang akan di-RE. 3. Melakukan modeling dan analisis teknik.

4. Membuat prototipe dari produk yang di-RE. 5. Melakukan tes dan evaluasi.

6. Melakukan pengembangan atau peningkatan produk.

2.5 Pemodelan dengan Pro/Engineer Wildfire 3.0

2.5.1 Pengenalan Pemodelan dengan Pro/Engineer Wildfire 3.0

Pro/Engineer merupakan salah satu program CAD/CAM yang sering digunakan dalam dunia industri. Sebagai program CAD/CAM, Pro/Engineer dapat digunakan untuk pemodelan 3 dimensi (3D) solid dalam komputer. Penggunaan model 3D solid memberikan banyak keuntungan [11], diantaranya:

• Model 3D solid mempunyai volume dan permukaan.

• Model 3D solid dapat dengan mudah dianalisis bentuk fisiknya, seperti volume, massa, luas permukaan, penampang, pusat massa, momen inersia dan lain-lain.

• Model 3D solid memberikan visualisasi permukaan solid dengan sangat baik, dengan tekstur dan pewarnaan, atau dengan representasi wire frame. Pro/Engineer memiliki beberapa karakteristik pemodelan, yaitu berbasis fitur (feature based), parametrik (parametric) dan asosiatif (associate).

2.5.2 Pemodelan Sketch

Beberapa fitur yang menyusun sebuah model part selalu diawali dengan pendefinisian sketsa, yaitu membuat polycurve pada suatu bidang datar yang telah ditentukan. Fasilitas yang disediakan oleh Pro/Engineer dalam sketcher base adalah entity tool (geometri konstruksi), geometri editor (trim, copy, mirror), constraint-tools dan dimension-tools. Lembar kerja pada modul sketch dapat dilihat pada Gambar 2.7.

Gambar 2.7 Lembar kerja modul sketch

2.5.3 Pemodelan Part

Pemodelan part dalam Pro/Engineer adalah pemodelan yang berbasis fitur. Fitur-fitur yang digunakan dalam pemodelan part dapat dikelompokkan menjadi non-machined feature dan basic-machined feature. Yang termasuk dalam kelompok non-machined feature diantaranya datum dan protrusion. Datum merupakan tempat rujukan atribut-atribut yang melengkapi fitur. Beberapa jenis datum yang biasa digunakan dalam pemodelan part diantaranya datum plane, datum axis, datum curve, datum point dan sistem koordinat. Protrusion merupakan fitur yang berfungsi untuk menambahkan material pada suatu model. Teknik untuk melakukan protrusion ada beberapa cara, yaitu extrude, revolve, sweep, dan blend. Extrude adalah protrusion yang dibuat dengan menarik section searah normal bidang section, sepanjang depth yang ditentukan. Revolve adalah teknik protrusion dengan cara menarik section berputar relatif terhadap axis sejauh angle yang telah ditentukan sebelumnya. Sweep dilakukan dengan cara menarik suatu section mengikuti lintasan (trajectory) yang telah ditentukan sebelumnya. Blend dilakukan dengan cara menyambungkan beberapa bentuk section yang memiliki jumlah titik sambung yang sama, masing-masing titik dihubungkan sesuai nomor urut yang sama.

Fitur yang termasuk basic-machined feature adalah hole, round, chamfer, shell dan draft. Hole merupakan proses pembuatan lubang pada model dengan posisi menurut sistem koordinat tertentu. Round adalah proses penumpulan

sisi-sisi model yang tajam dengan radius penumpulan tertentu yang dapat diatur besarnya. Chamfer adalah proses penumpulan sisi/sudut model yang tajam dengan kemiringan penumpulan tertentu. Shell adalah proses pembuatan cangkang dari suatu model pejal. Draft adalah kemiringan suatu permukaan terhadap suatu permukaan terhadap suatu permukaan referensi sepanjang sumbu netral.

Gambar 2.8 berikut menunjukkan lembar kerja modul part.

Gambar 2.8 Lembar kerja modul part

2.6 Pembuatan Mold dengan Space-E/Modeler Version 4.2

Space-E/Modeler merupakan sebuah software yang dapat mendesain dan memanufaktur mold dari logam. Pada Space-E/Modeler diutamakan fungsi campuran dari pemodelan permukaan (surface modeling) menggunakan NURBS (non uniform rational B spline) dan pemodelan solid yang mudah namun akurat, seperti halnya fungsi pendefinisian bentuk yang berasal dari mold logam.

Space-E/Modeler Version 4.2 mempunyai fungsi-fungsi sebagai berikut: • Numerical modeling, yaitu membuat dan mengedit model tiga dimensi

dalam bentuk wireframe, permukaan (surface) maupun solid.

• Membuat cross section, yaitu membuat dan mengedit model dua dimensi dalam bentuk wireframe.

• Mengecek model yang sudah ada, baik itu pengecekan bentuk, gradien atau kurvatur.

• Dapat membuat draft, yaitu membuat gambar proyeksi dari model tiga dimensi dan meng-convert-nya menjadi file MD atau DXF.

• Membuat gambar teknik, dilengkapi dengan kemampuan untuk menggambar garis dimensi, simbol, dan teks.

Gambar 2.9 menunjukkan lembar kerja dari Space-E Modeler Version 4.2.

Gambar 2.9 Lembar kerja Space-E/Modeler

Beberapa perintah yang berfungsi dalam pembuatan mold akan diberikan pada Tabel 2.2 berikut:

Tabel 2.2 Beberapa Perintah dalam Space-E/Modeler untuk Pembuatan Mold

Menu Fungsi

BaseLines Membuat garis basis untuk pemodelan. Line Membuat garis.

Surface Membuat permukaan.

Solid Membuat solid dari sebuah cross section.

Fillet Membuat fillet atau untuk men-trim (memotong) permukaan Healing Meng-heal data

Delete Sekumpulan perintah untuk menghapus item.

Modify Mengedit sebuah item seperti trimming (memotong). Undo/Redo Kembali ke operasi sebelumnya/membatalkan perintah kembali. Move/Copy Memindahkan dan mengcopy item.

2.7 Perencanaan Proses Pemesinan dengan Space-E/CAM Version 4.2

Space-E/CAM Version 4.2 merupakan alat pintar yang dapat mengubah pekerjaan sebelum pemesinan yang memakan tenaga dan waktu menjadi operasi yang sederhana, otomatis, terstandar dan ekonomis. Proses pemesinan ini dimaksudkan untuk kecepatan yang tinggi, tingkat kepresisian yang tinggi dan produktivitas yang tinggi dengan dipersenjatai berbagai fungsi-fungsi di dalamnya.

Fitur-fitur utama dari Space-E/CAM ini adalah:

• Registrasi proses pemotongan dan perhitungan path (lintasan path) dengan setting yang sederhana.

• Dapat menyimpan proses pekerjaan, pahat, kondisi pemotongan dan urutan pemotongan sebagai data standar pribadi.

• Dapat mengoperasikan sejumlah operasi yang terdiri dari beberapa proses sesuai dengan urutan pemotongan.

• Mempunyai fungsi yang luas yang dapat mengakomodasi pemotongan yang cepat, akurat dan produktif.

• Siap untuk mengotomatisasi dan menstandarkan data pemotongan. Gambar 2.10 berikut memperlihatkan lembar kerja dari Space-E/CAM.

Langkah-langkah dalam proses pembuatan NC data dapat dijelaskan dengan Gambar 2.11. Gambar tersebut menunjukkan diagram alir dari pemodelan pemesinan yang dilakukan pada Space-E/CAM.

Gambar 2.11 Diagram alir pemodelan pemesinan pada Space-E/CAM [12]

Langkah-langkah di atas akan diuraikan sebagai berikut:

• Start Space-E/CAM, create new job: buka software Space-E/CAM dan buat lembar kerja baru.

• Set the model: menentukan model yang akan dimesin.

• Set the material: menentukan benda kerja untuk model yang akan dimesin. • Set the machine information: menentukan informasi dari mesin yang akan

• Save the process groups: membuat kelompok proses, seperti proses roughing, semi finishing dan finishing.

• Save the process: menentukan proses apa saja yang ada dalam kelompok proses.

• Create the function file: pilih proses yang akan dilakukan, misal contour roughing dan tentukan parameter-parameternya.

• Create the tool file: tentukan pahat yang akan digunakan pada sebuah proses dan tentukan parameter-parameternya.

• Save the cutting area: menentukan area yang akan dikenakan proses pemotongan. Cutting area bisa lebih dari satu dengan jumlah maksimumnya adalah 26.

• Set the postprocessor: menentukan postprocessor yang akan digunakan. Postprocessor adalah sebuah fungsi yang dapat mengubah data dari CAM menjadi NC Data yang optimum yang sesuai dengan mesin NC yang akan digunakan. Gambar 2.12 berikut adalah ilustrasi dari fungsi sebuah postprocessor.

Gambar 2.12 Ilustrasi fungsi sebuah postprocessor [12]

• Calculate the path data: jalankan fungsi calculation pada setiap proses untuk mendapatkan path data.

• NC Data: akan didapat data NC berupa G-Code sebagai output dari proses ini.