Naskah Pelatihan CATIA V5R20 - IST AKPRIND

(1)

LAPORAN PELAKSANAAN

PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT

(JENIS PKM: MEMBUAT/MENULIS KARYA PKM)

PERANCANGAN dan PEMBUATAN FOOT-OPERATED HAND SANITIZER STAND

HALAMAN JUDUL Kegiatan PkM ini menggunakan dana mandiri

Oleh:

Dr. Hadi Saputra, S.T, M.Eng NIP/NIK: 11.0769.667.E

NIDN:0525076903

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri

INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AKPRIND YOGYAKARTA Juli 2021

(2)

HALAMAN PENGESAHAN

Judul PkM : Perancangan dan pembuatan Foot-Operated Hand Sanitizer Stand

Jenis PkM : Membuat/menulis karya PkM

Nama Mitra Kegiatan PkM : Warga RT 07 Salakan, Bangunharjo, Sewon, Bantul, D.I.Y.

Ketua Pelaksana PkM :

a. Nama : Dr. Hadi Saputra, S.T., M.Eng

b. NIK : 11.0769.667.E

c. NIDN : 0525076903

d. Program Studi : Teknik Mesin e. Pangkat/Golongan : Penata/IIIC

f. Jabatan Fungsional : Asisten Ahli (AK. 150)

g. Nomor Hp : 08122692318

h. Alamat surel : [email protected]

i. Alamat Akun SINTA : http://sinta.ristekbrin.go.id/author/?mod=profile&p=stat j. Alamat Akun Google

Scholar

: https://scholar.google.co.id/citations?hl=en&user=W9bj02c AAAAJ

k. Alamat Akun SCOPUS

: https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=5719561 9288

Jumlah Anggota Pelaksana PkM

: Dosen: 3 orang

Lokasi Kegiatan : RT 07 Salakan, Bangunharjo, Sewon, Bantul, D.I.Y.

Jarak PT ke lokasi Mitra : 30 KM Jangka waktu pelaksanaan : 75 jam a. Persiapan : 24 jam b. Perjalanan : 10 jam c. Pelaksanaan : 30 jam d. Penyusunan

Laporan

: 11 jam Biaya PkM Keseluruhan : Rp. 1.000.000,-

a. IST AKPRIND : Rp. 0,-

b. Mitra : Rp. 0,-

c. Pelaksana : Rp. 1.000.000,-

Mengetahui, Yogyakarta, 06-07-2021

Dekan Fakultas Teknologi Industri Pelaksana IST AKPRIND Yogyakarta

Ir. Murni Yuniwati, M.T. Dr. Hadi Saputra, S.T., M.Eng NIK: 88.0661.344 E NIK: 11.0769.667.E

Menyetujui,

Kepala LPPM IST AKPRIND Yogyakarta

Prof. Dr. Ir. Sudarsono, M.T.

NIK: 88.0255.359.E

(3)

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur penulis panjatkan kehadirat Alloh SWT, yang telah melimpahkan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya tulis pengabdian kepada masyarakat (PkM) ini.

Penulis mengucapkan banyak terima kasih pada berbagai pihak yang telah memberikan bantuan dan dukungan atas terselenggaranya program pengabdian pada masyarakat ini. Pihak yang telah membantu tersebut adalah,

1. Dr. Ir. Edy Sutanta, M.T., Rektor Institut Sains & Teknologi AKPRIND 2. Prof. Dr. Ir. Sudarsono, M.T., Kepala LPPM IST AKPRIND

3. Ir. Murni Yuniwati, M.T., Dekan FTI-IST AKPRIND

4. Tim Dosen dan seluruh pihak-pihak yang telah membantu dalam penulisan karya tulis pengabdian kepada masyarakat (PkM) ini

Pelaksanaan dan penyelesaian karya tulis pengabdian ini disadari sepenuhnya oleh penulis memiliki banyak kesalahan dan kekurangan karena keterbatasan kemampuan dan pengetahuan penulis. Saran dan kritik yang bersifat membangun dari semua pihak sangat diharapkan untuk kesempurnaan laporan ini.

Yogyakarta, 06-07-2021

Penulis

(4)

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... 1

HALAMAN PENGESAHAN ... 2

KATA PENGANTAR ... 3

DAFTAR ISI ... 4

BAB 1 PENDAHULUAN ... 6

1.1 Latar belakang ... 6

1.2 Tujuan Kegiatan Pengabdian ... 7

1.3 Manfaat Kegiatan Pengabdian ... 7

1.4 Sasaran pengabdian... 8

1.5 Pelaksanaan kegiatan ... 8

BAB 2 LANDASAN TEORI ... 9

2.1 Tinjauan Pustaka ... 9

2.2 Handsanitizer stand ... 10

2.3 CAD Software ... 10

2.4 Computer Aided Engineering (CAE) Software ... 13

BAB 3 METODE PERANCANGAN ... 17

3.1 Perancangan dengan CAD ... 17

3.1.1 Pembuatan sketsa rancangan ... 17

3.1.2 Pembuatan draft rancangan ... 18

3.2 Analisis dengan CAE ... 24

3.3 Proses Manufaktur ... 33

BAB 4 HASIL & PEMBAHASAN ... 35

4.1 Hasil Perancangan... 35

4.2 Pembahasan hasil Perancangan ... 36

BAB 5 KESIMPULAN & SARAN ... 37

5.1 Kesimpulan ... 37

5.2 Saran ... 37

DAFTAR PUSTAKA ... 38

LAMPIRAN ... 40

Lampiran 1: ... 41

Lampiran 2: ... 42

Lampiran 3: ... 43

(5)

Lampiran 5: ... 44

Lampiran 6: ... 45

Lampiran 10: Surat Pernyataan Bebas Plagiasi ... 49

Lampiran 11: Surat Tugas dari Kepala LPPM ... 50

(6)

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang

Choronavirus disease (COVID-19) merupakan infeksi penyakit yang disebabkan oleh hasil penemuan baru coronavirus. Mayoritas manusia yang terinfeksi oleh COVID-19 akan mengalami derita sakit saluran pernapasan tingkat ringan hingga menengah dan memerlukan penangan secara khusus. Orang tua dan penderita penyakit cardiovascular, diabetic, chronic respiratory, dan cancer pada umumnya berpotensi untuk tertular virus ini. Pencegahan dan perlambatan transmisi virus ini dapat dilakukan dengan mengenali cara penyebarannya.

Perlindungan diri dan orang lain disekitar kita dari infeksi virus ini, dapat dilakukan dengan mencuci tangan atau cairan berbasis alcohol secara teratur dan tidak menyentuh permukaan wajah. Penyebaran virus ini terutama terjadi akibat percikan air liur atau bersin, sehingga penting bagi kita untuk memiliki etiket pernafasan (respiratory etiquette), misalnya bila batuk ditutupi dengan siku kita (a flexed elbow) atau tisu (World Health Organization, 2021a).

Pencegahan yang perlu dilakukan bila dalam komunitas kita terjadi penyebaran COVID-19 diantaranya jaga jarak, memakai masker, menjaga sirkulasi udara dalam ruangan, menghindari kerumunan, muncuci tangan, dan kalau batuk ditutupi dengan siku kita yang ditekuk atau dengan tisu (World Health Organization, 2021b).

Protokol kesehatan dimasa pandemik ini harus dilaksanakan dengan konsisten dan disiplin. Keberhasilan pengendalian penyebaran virus COVID-19 tergantung pada peran serta masyarakat secara luas. Sosialisasi protocol kesehatan di lingkungn masyarakat harus dilakukan secara massive. Bentuk sosialisai tersebut diantaranya dengan mengedukasi masyarakat melalui program pengabdian kepada masyarakat (abdimas).

(7)

Topik yang menarik dalam sosialisasi untuk pencegahan penyebaran COVID- 19, dengan mencuci tangan. Metodenya dengan menggunakan cairan yang berbasis alcohol / handsanitizer. Kondisi perekonomian yang terdampak akibat pandemi ini menginspirasi untuk mensosialisasikan proses pembuatan handsanitizer secara mandiri pada masyarakat. Hal ini disamping dapat membantu menginspirasi peluang bisnis baru juga dapat mengatasi kebutuhan cairan handsanitizer yang murah bagi masyarakat.

Karakteristik transmisi coronavirus yang dapat menyebar melalui kontak langsung, mengispirasi perlunya cara mencuci tangan dengan menggunakan handsanitizer yang digunakan secara masal. Metode yang aman, dengan menghindari kontak langsung tangan dengan botol dalam mengeluarkan cairan handsanitizer yang ditempatkan dalam botol. Pada penelitian yang dilakukan oleh Eiref et al., (2012) handsanitizer dispenser yang dioperasikan secara manual di ruang bedah 100% terkontaminasi oleh bakteri. Hal tersebut terjadi karena peralatan tersebut digunakan oleh seluruh personil di unit tersebut secara manual dengan membuka katup cairan dengan tangan.

Penggunaan foot-operated handsanitizer stand menjadi penting agar transmisi penyebaran coronavirus tidak terjadi. Hal tersebut menginspirasi bagaimana melakukan perancangan dan pembuatan handsanitizer stand yang efektif, murah dan mudah dibuat secara mandiri oleh warga masyarakat.

1.2 Tujuan Kegiatan Pengabdian

Maksud dan tujuan yang ingin diperoleh dari modul PkM ini adalah pembaca dapat merancang dan membuat foot – operated handsanitizer stand yang murah dan mudah proses pembuatannya.

1.3 Manfaat Kegiatan Pengabdian

Pelatihan perancangan dan pembuatan handsanitizer stand ini, akan bermanfaat untuk membantu warga membuat peralatan ini secara mandiri.

(8)

1.4 Sasaran pengabdian

Pelatihan ini sesuai diterapkan pada warga secara umum yang memiliki kemampuan dasar keteknikan atau masyarakat secara luas. Pada kegiatan abdimas ini sasarannya adalah warga RT 07 Salakan Bangunharjo Sewon Bantul D.I.Y.

1.5 Pelaksanaan kegiatan

Pelaksanaan kegiatan pelatihan perancangan dilakukan di ruangan laboratorium, studio gambar, atau dilakukan secara daring dengan syarat peserta harus memiliki personal komputer yang mendukung perangkat lunak ini.

Sedangkan proses pembuatan dilakukan di laboratorium teknologi mekanik.

(9)

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

Choronavirus disease (COVID-19) merupakan infeksi penyakit yang disebabkan oleh hasil penemuan baru coronavirus. Mayoritas manusia yang terinfeksi oleh COVID-19 akan mengalami derita sakit saluran pernapasan tingkat ringan hingga menengah dan memerlukan penangan secara khusus. Orang tua dan penderita penyakit cardiovascular, diabetic, chronic respiratory, dan cancer pada umumnya berpotensi untuk tertular virus ini. Pencegahan dan memperlambat transmisi virus ini dapat dilakukan dengan mengenali cara penyebarannya.

Perlindungan diri dan orang lain disekitar kita dari infeksi virus ini, dapat dilakukan dengan mencuci tangan atau cairan berbasis alcohol secara teratur dan tidak menyentuh permukaan wajah. Penyebaran virus ini terutama terjadi akibat percikan air liur atau bersin, sehingga penting bagi kita untuk memiliki etiket pernafasan (respiratory etiquette), misalnya bila batuk ditutupi dengan siku kita (a flexed elbow) atau tisu (World Health Organization, 2021).

Pencegahan yang perlu dilakukan bila dalam komunitas kita terjadi penyebaran COVID-19 diantaranya jaga jarak, memakai masker, menjaga sirkulasi udara dalam ruangan, menghindari kerumunan, muncuci tangan, dan kalau batuk ditutupi dengan siku kita yang ditekuk atau dengan tisu (World Health Organization, 2021).

Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Eiref et al., (2012) handsanitizer dispenser yang dioperasikan secara manual di ruang bedah 100% terikontaminasi oleh bakteri. Hal tersebut terjadi karena peralatan tersebut digunakan oleh seluruh personil di unit tersebut secara manual dengan membuka katup cairan dengan tangan.

Transmisi peyebaran coronavirus harus dihambat atau dicegah, caranya dengan mengimplementasikan protokol kesehatan dengan ketat. Proses implementasi itu memerlukan pengetahuan, masker, faceshield dan cairan berbahan dasar alcohol atau handsanitizer serta dengan inovasi pada alat bantu yang aman berupa handsanitizer stand.

(10)

Tipe handsanitizer stand yang ada di pasaran saat ini banyak ragamnya, diantaranya otomatic handsanitizer stand yang rancang oleh Lee et al., (2020). Tipe ini mahal harganya serta rumit untuk pembuatannya. Tipe lainnya foot operated handsanitizer stand yang dibuat oleh (Wichaidit et al., 2020). Handsanitizer stand ini relative murah dan mudah pembuatannya.

2.2 Handsanitizer stand

Tipe handsanitizer stand yang ada dipasaran saat ini, dapat dilihat pada gambar 2.1.

a b

Gambar 2.1 Handsanitizer Stand a. Tipe manual, b. Tipe Otomatis

2.3 Computer Aided Design (CAD) Software

Perangkat lunak CAD (Computer Aided Design) dipergunakan untuk membuat model tiga dimensi (3D) dan gambar kerja. Perangkat lunak tersebut saat ini berkembang pesat. Variasinya seperti AutoCAD, ProEng, AutoDESK, Solidworks, AutoPIPE, CATIA, dan lain sebagainya.

Prinsip kerja perangkat lunak tersebut secara umum sama, sesuai dengan teknik penggambaran secara manual. Perbedaanya terletak pada tingkat akurasi, efisiensi, dan otomasinya dalam proses pembuatan gambar.

Pada sesi ini penulis akan memperkenalkan salah satu perangkat lunak CATIA V5R20 untuk pembuatan gambar teknik. Alasan pemilihan perangkat lunak ini

(11)

karena penggunaannya yang luas di dunia industri, tingkat akurasinya tinggi, serta merupakan perangkat lunak yang interactive dan user friendly

Tampilan muka CATIA V5-6 seperti dapat dilihat pada gambar 2.2 berikut ini.

Gambar 2.2 Halaman muka CATIA V5-6

The Start Menu

Gambar 2.3 The start Menu

(12)

Tampilan layar selanjutnya seperti ditunjukkan pada Gambar 2.4

Gambar 2.4 The working window Specification three A Working Plane

Gambar 2.5 Uraian specification three, a working plane, dan compass navigation

(13)

2.4 Computer Aided Engineering (CAE) Software

CAE merupakan perangkat lunak untuk menganalisis persoalan-persoalan struktur dan non-struktural. Perangkat lunak ini seperti halnya CAD banyak ragamnya. Patran, Nastran, Abaqus, Calculix, merupakan beberapa perangkat lunak spesialis CAE. Pada beberapa CAD software saat ini juga sudah terdapat build in perangkat lunak untuk analisis strukturnya, seperti Elfini di CATIA, Cosmos di Solidwork, dan lain sebagainya.

Analisis dengan mempergunakan perangkat lunak CAE memerlukan pengetahuan dasar tentang metode elemen hingga. Prinsip dasar perhitungan dengan menggunakan metode ini terdiri dari tiga tahapan yaitu tahap Pre-processor, Solver, dan Post-processing (Logan, 1987).

Pre-processing merupakan tahap awal dalam proses analisis dengan Finite Element Methods (FEM). Pemodelan problem fisik, diskritisasi model dengan pemilihan tipe elemen yang akan digunakan, penentuan kondisi batas (elemental constrains) pada model/problem fisik, pembebanan yang akan terjadi berupa pembebanan static atau dynamic dan tipe formulasi yang akan digunakan, explicite atau implicite formulations, serta penentuan parameter – parameter yang akan diperlukan untuk proses analisa problem fisik yang meliputi data tegangan, regangan dan perpindahan serta data – data lainnya seperti shear force maupun moment yang terjadi, semua proses tersebut dilakukan ditahap ini. Pada umumnya perangkat lunak CAE memiliki variasi tipe elemen satu dimensi (1D), dua dimensi (2D), dan tiga dimensi (3D) (Dassault Systèmes Simulia, 2012).

Pada perancangan ini, dipergunakan elemen tipe satu-dimensi (1D) dan element dua-dimensi (2D). Elemen satu dimensi (1D) dipergunakan untuk pemodelan poros.

Sedangkan elemen dua-dimensi (2D) dipergunakan untuk pemodelan step foot.

Solver merupakan proses perhitungan pada perangkat lunak FEA. Konsep proses perhitungan displacement di perangkat lunak CAE/ABAQUS dengan formulasi implisit untuk elemen 1D. Uraian singkat tentang proses perhitungan dengan implicite formulations di tahap solver ini terjadi dapat dijelaskan seperti kasus pada Gambar 3.2 sebagai berikut (Dassault Systèmes, 2014).

(14)

Gambar 3.2 Batang bar dengan dua elemen, tiga nodal

Free Body Diagram (FBD) tiap nodal problem fisik Gambar 3.2, dapat dilihat pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3 Free Body Diagram problem fisik

Pada tiap nodal akan mengalami gaya internal dan gaya eksternal. Pada nodal a besar gaya eksternalnya 𝑷_𝒂 sedangkan gaya internalnya 𝑰_𝒂^𝟏. Pada nodal b besar gaya eksternalnya 𝑷_𝒃 dan gaya internalnya 𝑰_𝒃^𝟏 dan 𝑰_𝒃^𝟐. Adapun pada nodal c besar gaya eksternalnya 𝑷_𝒄 dan gaya internalnya 𝑰_𝒄^𝟐.

Beban P akan menyebabkan displacement pada batang bar tersebut.

Displacement yang terjadi diasumsikan kecil. Konsekuensinya regangan yang terjadi dapat dihitung dengan persamaan 1.

𝜺_𝟏𝟏= 𝒖^𝒃− 𝒖^𝒂

𝑳 (1)

Nilai 𝒖^𝒂 merupakan displacement pada nodal a, sedangkan 𝒖^𝒃 displacement pada nodal b, dan L adalah panjang elemen 1.

Material yang digunakan diasumsikan elastis. Modulus elastisitas disimbulkan dengan E. Berdasarkan hukum Hooke’s tegangan yang terjadi dapat dihitung dengan persamaan 2.

(15)

𝝈_𝟏𝟏 = 𝑬𝜺_𝟏𝟏 (2)

Besar gaya internal yang terjadi akibat beban P dinodal a, yaitu 𝑰_𝒂^𝟏 dapat dihitung dengan persamaan 3.

𝑰_𝒂^𝟏= 𝝈_𝟏𝟏𝑨 =𝑬𝑨

𝑳 (𝒖^𝒃− 𝒖^𝒂) (3) A merupakan luas penampang batang bar.

Pada kondisi kesetimbangan jumlah gaya pada tiap nodal sama dengan nol.

Penjumlahan gaya pada nodal a pada kondisi kesetimbangan dapat ditulis seperti pada persamaan 4.

𝑷_𝒂+𝑬𝑨

𝑳 (𝒖^𝒃− 𝒖^𝒂) = 𝟎 (4)

Kondisi kesetimbangan pada nodal b akan menghasilkan persamaan 5.

𝑷_𝒃−𝑬𝑨

𝑳 (𝒖^𝒃− 𝒖^𝒂) +𝑬𝑨

𝑳 (𝒖^𝒄− 𝒖^𝒃) = 𝟎 (5)

Sedangkan pada nodal c akan menghasilkan persamaan 6.

𝑷_𝒄−𝑬𝑨

𝑳 (𝒖^𝒄− 𝒖^𝒃) = 𝟎 (6)

Pada metode implisit penyelesaian persamaan kesetimbangan untuk displacement setiap nodal harus dilakukan secara simultan. Konsekuensinya persamaan kesetimbangan tiap nodal harus di selesaikan dalam bentuk matrik, bila properti tiap elemen sama, bentuk persamaan matriknya seperti pada persamaan 7.

(16)

{ 𝑷_𝒂 𝑷_𝒃 𝑷_𝒄

} (𝑬𝑨 𝑳 ) [

𝟏 −𝟏 𝟎

𝟏 𝟐 𝟏

𝟎 −𝟏 𝟏 ] {

𝒖^𝒂 𝒖^𝒃 𝒖^𝒄

} = 𝟎 (7)

Post-processing merupakan langkah terakhir dalam proses simulasi. Pada tahap ini parameter – parameter hasil perhitungan di tahap solver seperti yang direncanakan pada tahap pre-processor ditampilkan.

(17)

BAB 3

METODE PERANCANGAN

3.1 Perancangan dengan CAD

Perancangan foot – operated handsanitizer stand dengan perangkat lunak CAD dilakukan dengan urutan seperti diuraikan dalam penjelasan berikut.

3.1.1 Pembuatan sketsa rancangan

Pertama, pembuatan sketsa design rancangan yang diinginkan. Pembuatan sketsa dapat dilakukan dengan mempergunakan perangkat lunak Coreldraw, Photoshop, AutoSketch, Sketchbook, SketchUp, atau yang lainnya.

Pembuatan sketsa rancangan foot – operated handsanitizer stand dengan Samsung notes seperti ditunjukkan pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Sketsa foot – operated handsanitizer stand

(18)

3.1.2 Pembuatan draft rancangan

Berdasarkan Sketsa rancangan yang dibuat sebelumnya proses rancangan dilanjutkan dengan modelling dengan perangkat lunak CAD. Pemodelan dengan perangkat lunak CAD dilakukan dengan urutan sebagai berikut.

1. Pembuatan model tiap komponen.

2. Assembly tiap komponen menjadi foot-operated handsanitizer stand model.

3. Simulasi kinematika dan dinamika pada model assembly.

Proses pembuatan model tiga dimensi tiap komponen dengan perangkat lunak CATIA V5 dilakukan dengan cara seperti uraian berikut.

Langkah 1: Pembuatan model Step Foot

Buka workbench sheet metal di CATIA V5, dilanjutkan dengan pembuatan model 3D komponen step foot / nomor 101, sesuai ukuran yang direncanakan seperti ditunjukkan pada gambar 3.2.

Gambar 3.2 Komponen 101

Proses selanjutnya membuat flat Pattern komponen ini berdasarkan model 3D tersebut. Flat pattern tersebut diperlukan untuk menyiapkan pola / pattern pada lembaran sheet metal yang diperlukan untuk membuat komponen tersebut.

Bentuknya seperti yang dapat dilihat pada Gambar 3.3. Flat Pettern ini dicetak di kertas millar dengan skala 1:1. Kertas millar merupakan kertas yang relative tidak berdeformasi saat berada dilingkungan yang kandungan airnya tinggi.

(19)

Gambar 3.3 Flat Pattern komponen 101

Langkah ke 2: Pembuatan komponen Poros

Proses perancangan model poros ini dilakukan dengan menggunakan workbench Part Design. Proses pemodelannya diawali dengan membuat sketsa penampang poros dengan ukuran diameter di modul sketcher sesuai ukuran yang direncanakan / berdasarkan ukuran lubang pada komponen step foot. Komponen ini memiliki nomor 102. Bentuk modelnya seperti pada Gambar 3.4.

Gambar 3.4 Komponen nomor 102

Langkah ke 3: Pembuatan komponen Poros Slider

Proses perancangan model poros ini dilakukan dengan menggunakan workbench Part Design. Proses pemodelannya diawali dengan membuat sketsa penampang poros slider dengan ukuran diameter di modul sketcher sesuai ukuran

(20)

yang direncanakan / berdasarkan ukuran lubang pada komponen step foot.

Komponen ini memiliki nomor 103. Bentuk modelnya seperti pada Gambar 3.5.

Langkah ke 4: Pembuatan komponen Poros Guide

Proses perancangan model poros guide ini dilakukan dengan menggunakan workbench Part Design. Proses pemodelannya diawali dengan membuat sketsa penampang poros guide dengan ukuran diameter di modul sketcher. Komponen ini memiliki nomor 104. Bentuk modelnya seperti pada Gambar 3.6.

(21)

Langkah ke 5: Pembuatan komponen Base

Proses perancangan model poros guide ini dilakukan dengan menggunakan workbench Part Design. Proses pemodelannya diawali dengan membuat sketsa penampang base dengan ukuran diameter di modul sketcher. Komponen ini memiliki nomor 105. Bentuk modelnya seperti pada Gambar 3.7.

Gambar 3.7 Base Langkah ke 6: Pembuatan komponen Cover

Proses perancangan model poros guide ini dilakukan dengan menggunakan workbench Part Design. Proses pemodelannya diawali dengan membuat sketsa penampang cover dengan ukuran diameter di modul sketcher. Komponen ini memiliki nomor 106. Bentuk modelnya seperti pada Gambar 3.8.

Gambar 3.8 Cover

(22)

Langkah ke 7: Pembuatan komponen Guide Plate

Proses perancangan model poros guide ini dilakukan dengan menggunakan workbench Part Design. Proses pemodelannya diawali dengan membuat sketsa penampang guide plate dengan ukuran diameter di modul sketcher. Komponen ini memiliki nomor 107. Bentuk modelnya seperti pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9 Guide Plate

Langkah ke 8: Pembuatan komponen Stopper

Gambar 3.10 Stopper

Langkah ke 9: Pembuatan komponen Base Plate

(23)

Gambar 3.11 Base Plate

Langkah ke 9: Pembuatan Assembly Model

Proses perancangan model poros guide ini dilakukan dengan menggunakan workbench Assembly Design. Komponen ini memiliki nomor 001. Bentuk modelnya seperti pada Gambar 3.12

Gambar 3.12 Assembly Model Foot-Operated Hand Sanitizer Stand

(24)

Langkah ke 10: Kinematika analisis assembly model

Gerakan model tersebut dalam fungsionalnya di assembly dapat dijelaskan berdasarkan kinematika gerakkannya. Kinematika gerakan komponen tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.13.

Gambar 3.13 Assembly Model Foot-Operated Hand Sanitizer Stand

Titik A pada gambar 6 merupakan titik pusat putar komponen ini. Sedangkan titik B merupakan titik pusat poros batang beam dengan slider. Titik C merupakan batas maksimum perpindahan titik B di slider. Saat step foot digerakkan ke arah bawah dengan sudut 𝟗𝟎^𝟎 batang beam akan berpindah kearah vertikal sebesar 38.25 mm pada titik D.

3.2 Analisis dengan CAE

Model pada gambar 3.2 selanjutnya di konversi menjadi model 2D/shell element di perangkat lunak Abaqus dan di discretize menjadi sejumlah elemen. Hasilnya seperti dapat dilihat pada Gambar 3.14.

Gambar 3.14. Model 2D Step foot yang di discretize

(25)

Boundary condition pada model berupa constraints dan load, seperti dapat dilihat pada Gambar 3.15.

Gambar 3.15 Boundary conditions pada foot step model

Hasil simulasi dengan abaqus dapat dilihat pada Gambar 3.16.

Gambar 3.16 Hasil simulasi step foot

Komponen ini dirancang harus dalam kondisi rigid artinya saat mengalami beban maksimum besar deformasi yang terjadi kurang dari 0.1 mm. Berdasarkan hasil simulasi maksimum displacement yang terjadi 3.6E-6 mm. kesimpulan yang dapat ditarik dari hasil tersebut struktur step foot rigid, meskipun telah menerima beban maksimum sebesar 1.0 kg, yang merupakan akibat dari beban handsanitizer 600 mL beserta berat botol, 100 gram dan berat poros pengarah, 200 gram.

(26)

Komponen berikutnya yang dianalisa dengan CAE adalah komponen nomor 102. Tipe elemen yang digunakan elemen satu dimansi. Detail design komponen ini seperti pada Gambar 3.17.

Gambar 3.17 Poros step foot

Free Body Diagram (FBD) komponen ini dapat dilihat pada Gambar 3.18.

Komponen ini ditumpu dengan tumpuan roll A dan B pada kedua ujungnya. Gaya, P yang bekerja merupakan gaya terpusat dengan besar 1 kg.

Gambar 3.18 Free Body Diagram poros step foot

Hasil perhitungan defleksi poros step foot dengan FEA dapat dilihat pada Gambar 3.19.

Gambar 3.19 Defleksi poros step foot

(27)

Besar defleksi maksimum sebesar 2.03E-7 mm. Berdasarkan data ini dapat disimpulkan poros dalam kondisi rigid. Shear Force Diagram (SFD) diprediksi seperti Gambar 3..20

.

Gambar 3.20 Shear Force Diagram poros step foot

Bending Moment Diagram (BMD) diprediksi seperti Gambar 3.21.

Gambar 3.21 BMD poros step foot

Besar Maksimum Bending Moment 12 kg.mm. Material yang digunakan st 37 artinya tegangan yieldingnya 37 kg/mm² (Younggi, 2021).

𝝈_𝒚 =^𝑴𝒚

𝑰 ………. (1)

(28)

𝟑𝟕 𝒌𝒈/𝒎𝒎^𝟐= 𝑴. 𝟐𝒎𝒎 𝝅𝒅^𝟒

𝟔𝟒 𝒎𝒎^𝟒

𝑴 = 𝟑𝟕 𝒌𝒈

𝒎𝒎^𝟐 𝒙 𝝅(𝟒𝒎𝒎)^𝟒

𝟔𝟒 𝒙 𝟏 𝟐𝒎𝒎

𝑴 = 𝟐𝟑𝟐. 𝟑𝟔 𝒌𝒈 𝒎𝒎

Sehingga dapat disimpulkan poros ini aman untuk digunakan pada rancangan ini.

Analisa poros slider komponen nomor 103 dianalisa dengan cara yang sama dengan menggunakan elemen satu dimensi. Hasil analisa dengan Abaqus dapat dilihat pada gambar 3.22.

Gambar 3.22 Poros slider

Free Body Diagram (FBD) komponen ini dapat dilihat pada Gambar 3.23.

Komponen ini ditumpu dengan tumpuan roll A dan B pada kedua ujungnya. Gaya, P yang bekerja merupakan gaya terpusat dengan posisi di titik tengah batang dengan besar 1.0 kg. Gaya tersebut merupakan berat handsanitizer, poros dan batang nomor 101.

Gambar 3.23 FBD poros slider

(29)

Hasil perhitungan defleksi poros slider dengan FEA dapat dilihat pada Gambar 3.24.

Gambar 3.24 Defleksi poros slider

Besar defleksi maksimum sebesar 7.72E-8 mm. Berdasarkan data ini disimpulkan poros dalam kondisi rigid. Shear Force Diagram (SFD) diprediksi seperti Gambar 3.25.

Gambar 3.25 SFD poros slider

(30)

Gambar 3.26 BMD poros slider

Berdasarkan hasil simulasi besar bending moment 9 kg mm. Material yang digunakan untuk membuat poros ini st 37, sehingga sesuai dengan persamaan 1 dapat diperoleh nilai maksimum momennya adalah,

𝟑𝟕 𝒌𝒈/𝒎𝒎^𝟐= 𝑴. 𝟏, 𝟓𝒎𝒎 𝝅𝒅^𝟒

𝟔𝟒 𝒎𝒎^𝟒

𝑴 = 𝟑𝟕 𝒌𝒈

𝒎𝒎^𝟐 𝒙 𝝅(𝟑 𝒎𝒎)^𝟒

𝟔𝟒 𝒙 𝟏 𝟏. 𝟓 𝒎𝒎

𝑴 = 𝟗𝟖. 𝟎 𝒌𝒈 𝒎𝒎

Kesimpulannya poros ini aman digunakan pada mekanisme ini.

Analisa komponen selanjutnya adalah komponen nomor 104 seperti ditunjukkan pada Gambar 3.27.

(31)

Gambar 3.27 Poros guide

Body Diagram (FBD) komponen ini dapat dilihat pada Gambar 3.28. Komponen ini mengalami Gaya tekan di titik A dan B. Gaya, yang bekerja merupakan gaya terpusat dengan besar 1.0 kg. Gaya tersebut merupakan berat handsanitizer, poros dan Gaya akibat pijakan kaki pengguna.

Gambar 3.28 FBD poros guide

(32)

Hasil perhitungan defleksi poros guide 104 dengan FEA dapat dilihat pada Gambar 3.29.

Gambar 3.29 Defleksi poros guide 104

Besar defleksi maksimum sebesar 7.48E-8 mm. Berdasarkan data ini disimpulkan poros dalam kondisi rigid

Shear Force Diagram (SFD) diprediksi seperti Gambar 3.30.

Gambar 3.30 SFD poros guide 104

(33)

Gambar 3.31 BMD poros guide 101

Berdasarkan hasil simulasi besar bending moment 9 kg mm. Material yang digunakan untuk membuat poros ini st 37, sehingga sesuai dengan persamaan 1 dapat diperoleh nilai maksimum momennya adalah,

𝟑𝟕 𝐤𝐠/𝐦𝐦^𝟐= 𝐌. 𝟒 𝐦𝐦 𝛑𝐝^𝟒

𝟔𝟒 𝐦𝐦^𝟒

𝐌 = 𝟑𝟕 𝐤𝐠

𝐦𝐦^𝟐 𝐱 𝛑(𝟖 𝐦𝐦)^𝟒

𝟔𝟒 𝐱 𝟏 𝟒 𝐦𝐦

𝐌 = 𝟏𝟖𝟓𝟖. 𝟗 𝐤𝐠 𝐦𝐦

Poros ini aman digunakan pada mekanisme ini.

3.3 Proses Manufaktur

Proses manufaktur produk ini dilakukan dengan menggunakan peralatan yang sederhana. Peralatan tersebut meliputi,

(34)

a. Peralatan kerja bangku b. Mesin las

c. Mistar

d. Bending machine e. Mesin Bubut

Pelaksanaan pembuatan foot-operated handsanitizer stand ini dilakukan di Laboratorium Teknologi Mekanik IST AKPRIND kampus II .

(35)

BAB 4

HASIL & PEMBAHASAN

4.1 Hasil Perancangan

Berdasarkan hasil perhitungan dengan menggunakan perangkat lunak CAE.

Draft awal perancangan produk ini dapat berfungsi sesuai rencana. Berdasarkan analisa kekuatannya struktur yang menopang produk ini cukup kuat. Bentuk design akhir perancangan dapat dilihat pada Gambar 4.1, berikut ini.

Gambar 4.1 Design Akhir hasil perancangan foot-operated handsanitizer stand

Overal dimensi dari produk ini memiliki tinggi ±900 mm, lebar dan panjang 80 mm. Material yang dipergunakan baja st 37 dan system sambungan dengan pengelasan dan sambungan baut.

(36)

Botol handsanitizer yang dipergunakan berukuran 120 mm dengan diameter maksimum 50 mm. Kapasitas cairan handsanitizer yang ditampung maksimum 600 𝑚𝑚³. Prediksi biaya manufaktur untuk tiap unitnya sekitar Rp. 150.000,-.

4.2 Pembahasan hasil Perancangan

Prototipe hasil rancangan yang diserahkan ke warga RT 07 Salakan Bangun Harjo Sleman D.I.Y. dapat dilihat pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Prototype foot-operated handsanitizer stand

Berdasarkan hasil perhitungan dengan Abaqus material st 37 yang dipergunakan terlalu kuat. Sehingga produk ini akan lebih efisien bila digunakan material yang lebih murah dan kekuatannya lebih rendah dari st 37. Alternatif material yang dapat digunakan adalah PVC untuk menggantikan cover, stopper, dan guide plate.

Optimasi rancangan ini dapat dilakukan dengan rancangan baru yang lebih sederhana, sehingga dapat lebih murah dan sederhana dalam proses produksinya.

(37)

BAB 5

KESIMPULAN & SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan draft digital design dan analisa struktur dengan menggunakan CAD/CAE rancangan ini layak untuk dimanufaktur. Prediksi kekuatan dan kekakuan strukturnya cukup baik. Spesifikasi teknis produk ini. Overall dimension, tinggi total 900 mm, lebar 80 mm, dan panjang 80 mm. Material yang dipergunakan st 37. Botol handsanitizer yang dipergunakan berkapasitas 600 mL dengan ketinggian botol 120 mm.

5.2 Saran

Perlu rancangan baru yang lebih sederhana dengan fungsi yang sama serta biaya produksinya lebih murah. Harapannya harga produk yang dihasilkan jauh lebih murah.

Detail design untuk proses manufaktur produk ini perlu untuk segera dibuat agar memudahkan proses manufaktur.

(38)

DAFTAR PUSTAKA

Dassault System, 2020, CATIA V5 – 6 R2020 Online Documentation, France https://www.academia.edu/35316048/CATIA_V5_Student_Edition_User_Guide file:///C:/Users/Dr%20Hadi%20Saputra/AppData/Local/Temp/cathlp3472.htm Dassault Systèmes. (2014). ABAQUS 6.14 Getting Started with Abaqus:

Interactive Edition. ABAQUS 6.14 Getting Started, 693.

http://abaqusdoc.ucalgary.ca/books/gsk/default.htm

Dassault Systèmes Simulia. (2012). Abaqus CAE User’s Manual (6.12). In Manuals.

Eiref, S. D., Leitman, I. M., & Riley, W. (2012). Hand sanitizer dispensers and associated hospital-acquired infections: Friend or fomite? Surgical Infections, 13(3), 137–140. https://doi.org/10.1089/sur.2011.049

Lee, J., Lee, J. Y., Cho, S. M., Yoon, K. C., Kim, Y. J., & Kim, K. G. (2020).

Design of automatic hand sanitizer system compatible with various containers. Healthcare Informatics Research, 26(3), 243–247.

https://doi.org/10.4258/hir.2020.26.3.243

Logan, D. L. (1987). A first course in the finite element method. In Thomson (Ed.), Finite Elements in Analysis and Design (Fourth Edi, Vol. 3, Issue 2). Thomson. https://doi.org/10.1016/0168-874x(87)90008-4

Wichaidit, W., Naknual, S., Kleangkert, N., & Liabsuetrakul, T. (2020).

Installation of pedal-operated alcohol gel dispensers with behavioral nudges and changes in hand hygiene behaviors during the covid-19 pandemic: A hospital-based quasi-experimental study. Journal of Public Health Research, 9(4), 423–427. https://doi.org/10.4081/jphr.2020.1863 World Health Organization. (2021a). Coronavirus.

https://www.who.int/health-topics/coronavirus#tab=tab_1

World Health Organization. (2021b). COVID-19 : Occupational health and safety for health workers. Who, February, 1–16.

https://www.who.int/publications/i/item/WHO-2019-nCoV-

(39)

HCW_advice-2021.1

Younggi, D. (2021). Teknik Mesin Manufaktur: Penomoran Baja Struktural Menurut DIN 17100.

http://teknikmesinmanufaktur.blogspot.com/2015/02/penomoran-baja- struktural-menurut-din.html

(40)

LAMPIRAN

(41)

Lampiran 1:

(42)

Lampiran 2:

(43)

Lampiran 3:

(44)

Lampiran 5:

(45)

Lampiran 6:

(46)

Lampiran 7:

(47)

Lampiran 8:

(48)

Lampiran 9:

(49)

Lampiran 10: Surat Pernyataan Bebas Plagiasi

SURAT PERNYATAAN

Yang bertanda tangan di bawah ini:

Nama Lengkap & Gelar : Dr. Hadi Saputra, S.T., M.Eng

NIK : 11.0769.667.E

NIDN : 0525076903

Program Studi : Teknik Mesin Pangkat / Golongan : Penata/IIIC

Jabatan Fungsional : Asisten Ahli (AK. 150)

Dengan ini menyatakan bahwa karya tulis pengabdian saya dengan judul:

PERANCANGAN dan PEMBUATAN FOOT-OPERATED HAND SANITIZER STAND

bersifat orisinil dan belum pernah dibiayai oleh lembaga/sumber dana lain.

Bilamana di kemudian hari ditemukan ketidaksesuaian dengan pernyataan ini, maka saya bersedia diproses dan diberikan sanksi sesuai dengan ketentuan yang berlaku dan mengembalikan seluruh biaya penelitian yang sudah diterima ke IST AKPRIND Yogyakarta.

Demikian pernyataan ini dibuat dengan sesungguhnya dan dengan sebenar- benarnya.

Yogyakarta, 06, Juli, 2021

Mengetahui, Yang menyatakan,

Kepala LPPM IST AKPRIND, Penulis,

(Prof. Dr. Ir. Sudarsono, M.T.) (Dr. Hadi Saputra, S.T., M.Eng) NIK.:88.0255.359.E NIK.: 11.0769.667.E

(50)

Lampiran 11: Surat Tugas dari Kepala LPPM