BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Metodologi PenelitianProses perancangan akan dilakukan menggunakan referensi dari proses perancangan menurut pahl dan beitz. Metode perancangan Pahl - Beitz ini dipilih karena metode ini adalah salah satu metode perancangan yang dapat diterapkan untuk proses perancangan produk. Pada tugas akhir ini pelaksanaannya hanya sampai pembuatan gambar rancangan.
Gambar 15. Tahapan Perancangan Pahl & Beitz
3.2 Perencanaan proyek dan penjelasan tugas
Pada fase ini akan dihasilkan daftar tuntutan yang akan menjadi bahan pengembangan produk dan menjadi parameter - parameter yang harus dicapai dalam proses perancangan. Dalam tahapan ini hanya diambil beberapa tahapan dari fase pertama metode perancangan Pahl-Beitz yaitu analisis kondisi pasar, mencari dan memilih ide produk, memformulasikan ide produk, dan pembuatan daftar tuntutan.
3.2.1 Analisis Pasar
Sejauh ini peralatan rehabilitasi medis yang diperlukan masih belum diproduksi di Indonesia khususnya untuk terapi berjalan, sehingga perlu mengimpor dengan harga yang cukup mahal, dan hanya sedikit klinik rehabilitasi yang mampu menyediakan alat tersebut. Alat yang ada saat ini menggunakan metode berjalan secara manual. Sebagai bahan pertimbangan untuk mencari dan memilih ide produk, berikut bebrapa alat fisioterapi berjalan yang sudah ada di pasaran.
a. Fisioterapi berjalan menggunakan parallel bar
Prinsip kerja alat ini adalah dipasang kokoh ke lantai, kemudian pasien memegang 2 lintasan parallel bar dengan kedua tangan, kemudian kaki digerakan pelan-pelan untuk berjalan. Proses ini hanya pasien yang bergerak, alat diam. Didepan pasien terdapat matrass untuk keamanan apabila terjatuh. Latihan berjalan didampingi seorang fisioterapis.
b. Fisioterapi berjalan menggunakan walker
Prinsip kerja alat ini adalah ikut bergerak dengan kaki pasien. Jadi pasien memegang walker dengan kedua tangan, kemudian pasien berjalan, walker dapat fleksibel mengikuti gerakan kaki pasien. Proses ini pasien dan alat ikut bergerak.. Latihan berjalan didampingi seorang fisioterapis. 3.2.2 Mengembangkan daftar persyaratan (daftar tuntutan)
Alat Fisioterapi yang ada dipasaran atau yang sudah banyak digunakan, masing – masing memiliki kelemahan diantaranya tidak ada alat keamanan khusus ketika pasien terjatuh, metode berjalan masih manual, memerlukan energi ekstra ketika latihan. Dari beberapa kajian dan analisa yang dilakukan pada fase perancangan proyek dan penjelasan tugas dapat disimpulkan batasan rancangan sebagai prasyarat pengguna ditetapkan sebagai berikut:
a. Menggunakan penggerak otomatis, b. Mudah menjalankan dan mengendarainya c. Alat aman untuk digunakan,
d. Alat mampu menahan beban 100 Kg
e. Mudah dioperasikan, tidak perlu prosedur atau persiapan yang rumit untuk mengoperasikannya
f. Mudah dalam perbaikan dan penggantian komponen
3.3 Perancangan Konsep Produk
Pada fase pengembangan konsep dilakukan penentuan prinsip solusi. Prinsip solusi ini didapat dari abstraksi permasalahan utama, penentuan struktur fungsi,penentuan struktur mekanisme gerak dan energi penggerak, penentuan strukturkerja dan mengevaluasinya dari aspek teknis dan aspek ekonomi. Hasil dari perancangan konsep ini adalah spesifikasi prinsip solusi (konsep) yang berupa struktur fungsi, struktur mekanisme gerak dan energi penggerak dan struktur kerja.
Konsep perancangan alat 1
Konsep alat ini menggunakan tiang besi hollow square 75x75 mm tebal 2,3 mm sebagai, besi dibentuk L sebagai penahan beban kedua bahu, pegangan alat dibuat fix seperti pagar untuk pegangan pasien, Belt konveyor digunakan sebagai alat bantu jalan, penggerak menggunakan motor listrik dan transmisi menggunakan rantai. Rangka pegangan menggunakan pipa besi 1 inch.
Konsep perancangan alat 2
Konsep alat ini menggunakan tiang besi hollow square 75x75 mm tebal 2,3 mm sebagai, besi dibentuk L sebagai penahan beban kedua bahu, pegangan
Gambar 18. Konsep perancangan 1
Gambar 19. Konsep perancangan 2
M
alat fleksibel (dapat naik turun) sesuai tinggi pasien, Belt konveyor digunakan sebagai alat bantu jalan, penggerak menggunakan motor listrik dan transmisi menggunakan V-belt. Rangka pegangan menggunakan pipa besi 1 inch.
Konsep perancangan alat 3
Konsep alat ini menggunakan besi hollow square 50x50 mm tebal 3 mm sebagai, besi dibentuk L sebagai penahan beban kedua bahu, Belt konveyor digunakan sebagai alat bantu jalan, penggerak menggunakan motor listrik dan transmisi menggunakan V-belt. Rangka pegangan menggunakan hollow square 30x30 mm.
3.3.1 Evaluasi terhadap kriteria teknis dan ekonomis
Metode pengambilan keputusan yang juga dikenal sebagai metode pugh terbukti dapat digunakan dengan mudah dan efekif. Konsep produk dibandingkan berdasarkan keinginan – keinginan pengguna. Pada tahap evaluasi ini konsep produk dibandingkan satu sama lain, satu persatu secara berpasangan dalam hal kemampuan memenuhi keinginan pengguna dan kemudian memberi skor pada hasil perbandingan untuk setiap keinginan dan kemudian menjumlahkan skor yang diperoleh untuk setiap konsep produk. Konsep produk dengan skor tertinggi adalah yang terbaik. Langkah–langkah metode pengambilan keputusan adalah sebagai berikut : 1. Menyusun kriteria untuk membandingkan konsep produk satu
sama lain
Kriteria perbandingan ini disusun berdasarkan data keinginan – keinginan pengguna, dimana keinginan tersebut dibagi menjadi dua,
M
yakni keinginan yang harus dipenuhi dan keinginan lainnya, yang disusun berdasarkan prioritasnya untuk konsep produk yang dirancang atau dikembangkan.
2. Pemilihan konsep – konsep produk yang dibandingkan
Dari matrik morfologi telah didapat 3 buah konsep produk yang mungkin dibuat, ketiga konsep tersebut akan saling dibandingkan 3. Pemberian skor
Variasi konsep produk yang ada kemudian dibandingkan, jika dapat memenuhi keinginan pengguna lebih baik maka diberi skor +, dan jika lebih buruk diberi skor -
4. Menjumlahkan skor
Setelah masing – masing konsep produk diberi skor pada setiap kriteria. Kemudian skor tersebut dijumlahkan. Terdapat tiga macan skor yaitu :
a. Jumlah skor + b. Jumlah skor -
c. Jumlah skor total yang diberi angka
Berikut ini ditampilkkan matrik pengambilan keputusan berdasarkan metode yang sudah dijelaskan pada awal bahasan evaluasi terhadap kriteria teknis dan ekonomis.
No. Kriteria seleksi Bobot 1 Konsep 2 3
1 Kuat dan tahan lama 10 + + +
2 Komponen tidak banyak 5 - - -
3 Kemampuan menahan beban 10 - + -
4 Dimensi produk 5 - - -
5 Biaya material murah 8 + - -
6 Biaya pembuatan 8 - - + 7 Ringan 5 - - - 8 Pengoperasian mudah 6 - + - 9 Pemeliharaan mudah 8 + + + 10 Keamanan pengoperasian 10 - + + Total + 3 5 4 Total - 7 5 6
Dari matrik pengambilan keputusan maka konsep produk yang memiliki skor tertinggi adalah konsep produk kedua Sehingga konsep produk ini akan dikembangkan pada fase perancangan dan pengembangan prooduk selanjutnya. Pada fase selanjutnya akan akan dilakukan pemberian bentuk atau pemodelan solid untuk konsep produk pertama.
3.4 Perancangan Bentuk (Embodiment Design) 3.4.1 Menentukan LayoutAwal
Konsep produk yang telah dipilih akan dikembangkan dengan memberi bentuk (embodiment) dan perancangan detail berupa pemilihan elemen yang sesuai dan penentuan dimensi. Pada fase ini konsep yang sudah dipilih di visualisasikan dalam bentuk pemodelan 3D menggunakan software Catia V5R19 dengan mempertimbangkan daftar tuntutan yang telah ditentukan. 1 2 3 6 4 8 5 7 Gambar 20. Layout Awal 9
Keterangan gambar : 1. Tiang penahan beban 2. Body hardness
3. Rangka pegangan pasien 4. Walking Belt
5. Dek
6. Bearing Unit 7. Roller
8. Transmisi ( Motor, puli dan belt) 9. Rangka bawah No Item Alternatif A B C 1 Komponen Tiang penahan beban `
Pipa Baja Baja Profil “L” Baja “Hollow Square” 2 Komponen
rangka atas `
Pipa Baja Baja Profil “L” Baja “Hollow Square” 3 Komponen
Rangka Bawah `
Baja profil C
Baja Profil “L” Baja “Hollow Square” 4 Sambungan
pada rangka
mesin Fitting Pipe Sambungan Las Sambungan Baut Tabel 5. Tabel Morofologi fungsi bahan dan alternatif desain
5 Penggerak
Motor Listrik DC Motor Listrik AC Motor Bensin 6 Sistem
Transmisi
Pulley & Belt Roda Gigi (Gear Box)
Sprocket & Chain Berdasarkan tabel matriks morfologi tersebut, hasil yang dipilih adalah sebagai berikut:
1. Tiang penahan beban menggunakan varian 3, baja hollow square, lebih kuat untuk struktur
2. Rangka atas menggunakan pipa baja, untuk kenyamanan pasien 3. Rangka bawah menggunakan Baja profil c sebagai dudukan bearing 4. Sambungan pada rangka mesin dipilih menggunakan sambungan las,
karena lebih kuat dalam menahan beban.
5. Sumber tenaga pengerak dipilih varian ketiga yaitu motor listrik AC 3 fasa, agar bisa di hubungkan dengan inverter untuk control kecepatan. 6. Sistem transmisi dipilih varian pertama yaitu pulley & belt. Belt dipilih
karena daya yang ditransmisikan hanya 1 kW, dan untuk operasi yang tenang (tidak berisik)
7. Komponen – komponen standar yang sudah ada di pasaran tidak dilakukan perhitungan, seperti belt konveyor dan dek (Bahan khusus untuk treadmill)
Setelah dilakukan pemilihan bahan, kemudian dilakukan perhitungan pada komponen – komponen yang dianggap kritis sebagai berikut:
1. Tiang penahan beban maksimum 100Kg, 2. Sambungan baut pengikat tiang ,
3. Sambungan pengelasan, 4. Roller conveyor,
3.4.2 Pemodelan menggunakan software Catia V5R19 a. CAD
Rachmat (2010), CAD atau Computer Aided Design merupakan suatu kegiatan desain (design) yang dibantu oleh komputer. Komputer sudah terbukti bermanfaat membantu kegiatan manusia di segala bidang atau keilmuan. Dari sekian banyak keilmuan, komputer banyak membantu dalam kegiatan desain.Kegiatan desain sendiri sangat banyak, mulai dari menentukan kebutuhan, mencari alternatif komponen, membuat konsep, perhitungan hingga prototipe. Dalam kegiatan desain tersebut, beberapa kegiatan akan sangat mudah jika dibantu dengan komputer.
Desain terbaik dapat diraih dengan penggunaan tools (alat bantu) yang tepat. Alat bantu yang banyak digunakan saat ini, antara lain; komputer dan program aplikasi desain, pengumpulan informasi dari internet, standar, jurnal, paten, dan konsultasi kepada expert. Kombinasi antara brainware (manusia), hardware (peralatan/komputer) dan software (perangkat pendukung hardware) dapat menghasilkan kinerja yang optimum.
Keuntungan penggunaan perangkat keras komputer dalam desain sangat banyak. Diantara sekian banyak keuntungannya adalah:
1. Memperpendek waktu perancangan, dengan bantuan program aplikasi yang terintegrasi mulai dari konsep, analisis, manufactur dan manajemen data, membuat kontinyuitas yang tidak putus dari setiap fase.
2. Meningkatkan kualitas produk, semua ide dan konsep yang dihasilkan dari pemikiran perancang dapat dianalisis secara kualitas dan kuantitas yang baik.
3. Meningkatkan produktivitas perancang, kalkulasi dan komputasi yang diberikan komputer dilakukan dengan cepat sehingga perancang mempunyai waktu lebih untuk penigkatan desain.
4. Meningkatkan komunikasi, dengan komunikasi teknik/gambar dalam bentuk softcopy seharusnya tidak ada kesalahan non-teknis
dan dapat di kirim ke seluruh dunia melalui internet dalam waktu yang singkat.
5. Mengurangi biaya perancangan secara total, semua keuntungan di atas pada akhirnya dapat mengurangi biaya perancangan dan meningkatkan keuntungan Man-hour, overhead, promosi / marketing, kepercayaan konsumen, dll. (Harsoekusumo, 2004) Komputer dan program aplikasi telah banyak diterapkan untuk membantu proses desain. Bundel kegiatan desain yang banyak dikenal saat ini antara lain;
1. CAD (Computer Aided Design), modeling, assembling, drawing. 2. CAE (Computer Aided Engineering), Finite element method, Finite
Volume, Finite Different Method, dll.
3. CAM (Computer Aided Manufacturing), NC Code programming. 4. Image and shaping, design for assembly, wiring system, HVAC,
plant layout, dll.
b. Prinsip Pemodelan 3D
Prinsip kerja perangkat lunak highend adalah modeling 3 Dimensi. Setiap gambar kerja (CAD), analisis (CAE) atau NC programming (CAM), akan dihasilkan dari model komponen yang telah dibuat sebelumnya. Model komponen memegang menjadi dasar penting dalam melakukan kegiatan CAD, CAE dan CAM, untuk itu, pemodelan komponen perlu dikuasai dengan baik.
Pemodelan komponen terdiri dari empat feature dasar dan import dari model surface atau solid. Empat feature dasar dalam pemodelan komponen adalah extrude, revolve, sweep dan multi section. Extrude membuat komponen dengan cara ditarik lurus, revolve dengan cara diputar pada satu sumbu, sweep dengan cara penampang mengikuti guide, sedangkan multi section dengan membuat lebih dari satu penampang/section yang akan terhubung secara berurutan sesuai pilihan.
Model digital untuk komponen terdiri dari model solid, surface dan wireframe. Diantara model tersebut dapat saling import, dimana model
solid dapat dijadikan surface, kemudian model surface dapat dijadikan solid. Kemudahan dalam perpindahan data model solid dan surface sangat memudahkan dalam kegiatan pemodelan. Hasil akhir dari model komponen biasanya berupa model solid, sehingga dapat dikatakan bahwa pemodelan surface sebagian besar diperuntukan untuk membantu membuat model solid.
Kegiatan import data dapat dilakukan lintas perangkat lunak. Sebagian besar perangkat lunak midend dan highend sudah mampu saling bertukar atau baca data. Data biasanya dikonversikan kedalam format lain. Beberapa format yang banyak digunakan untuk konversi data model dan gambar adalah igs, stp, stl, dan dxf.
c. Kegiatan CAD dengan Catia V5R19
CATIA V5R19 sebagai perangkat lunak highend mempunyai banyak kelebihan dari perangkat lunak lainnya. Selain dapat melakukan kegiatan CAD, CAE dan CAM secara berkelanjutan, CATIA V5R19 juga perangkat lunak yang mudah dipelajari (user friendly), handal dalam bekerja dengan assembly yang besar, memiliki feature untuk membuat video dari simulasi gerakan dan perakitan produk yang dibuat, dll. Dengan feature tersebut, CATIA V5R19 dapat membantu dalam kegiatan konsep desain, analisis struktur, gambar kerja dan NC programming untuk eksekusi di mesin. Setiap kegiatan dilakukan pada workbench yang terpisah.
Kegiatan CAD dalam CATIA V5R19 meliputi Pembuatan komponen, Perakitan komponen, hingga membuat gambar kerja. Model digital komponen yang dibuat terbagi menjadi komponen solid, surface dan sheet metal. Untuk membuat komponen perlu bantuan sketch. Perakitan komponen dilakukan untuk membuat produk. Gambar kerja dibuat mulai dari gambar komponen, gambar layout, hingga gambar assembly. Kegiatan CAD tersebut dilakukan pada workbench berbeda, beberapa aplikasi CAD dapat dilihat pada Tabel 6
No. Kegiatan Workbench
1 Membuat sket/sketch Sketcher
2 Membuat komponen solid Generative Part Design 3 Membuat komponen surface Generative Shape Design 4 Membuat komponen sheet metal Generative Sheet Metal Design
5 Membuat Assembly Assembly Design
6 Menggambar Drafting
7 Membuat simulasi gerakan DMU Kinematic 8 Membuat simulasi
assembly-disassembly
DMU Fitting simulation
9 Desain parametric Knowledgeware
