laporan tugas pemilihan material selection
TRANSCRIPT
TUGAS BESAR
MATA KULIAH PEMIILIHAN MATERIAL DAN SISTEM MANUFAKTUR
PEMBUATAN CASING ESP UNTUK DIPAKAI PADA MESIN PENGHILANG ASAP
DISUSUN OLEH :
NAMA : ALBERTUS RIANTO SURYANINGRAT
NPM : 0906496163
PROGRAM PASCA SARJANA
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSTAS INDONESIA
2010
ALBERTUS RIANTO SURYANINGRAT| Pembuatan Casing Electro Static Precipitator Untuk dipakai pada Penghilang Asap
i
Kata Pengantar
Syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas keberhasilan dalam pembuatan laporan
kegiatan perkuliahanan pemilihan material sebagai bagian dari kegiatan kuliah semester
genap program pascasarjana di departemen teknik mesin universitas Indonesia.
Kegiatan mata kuliah pemilihan material ini adalah kegiatan yang mana mempunyai
tujuan umum agar mahasiwa mampu mengambil data, memilah informasi, penerapkan ilmu
pengetahuan hingga memperoleh ketrampilan yang terkandung dalam semua kegiatan yang
pernah dijalankan. Didalam kegiatan komputasi terdapat banyak kegiatan diluar perkuliahan
yang mana membuat mahasiwa akan lebih memperoleh sensitifitas dalam dinamika
kehidupan sehari-hari.
Untuk tujuan keilmuan dalam pemilihan material adalah mahasiswa diharapkan
mampu menerapkan ilmu pemilihan material dalam berbagai permasalahan teknik. Banyak
metode yang di yang sempat dipelajari hingga cara melakukan kegiatan dalam pemilihan
yang benar.
Tidak lupa juga kami ucapkan terimakasih kepada bapak Prof Dr. Ir. Tresna S. atas
bimbingan dan perhatiannya selama ini. Tidak lupa juga kami ucapkan terimakasih juga atas
kerjasamanya untuk semua rekan mahasiswa pascasarjana Universitas Indonesia angkatan
2009 atas segala motifasi dan kerjasamanya selama pembuatan tugas ini. Tidak lupa juga
kami ucapkan terimakasih kepada Ir. Edi Boedianto, MT atas prakarsa pada pembuatan mesin
electrostatic ini.
Demikian yang dapat kami sampaikan dan atas kesalahan yang pernah penulis
lakukan baik didalam masa perkuliahan ataupun bahasa penulisan laporan yang tidak
berkenan dan telah menyingung, penulis haturkan maaf yang sedalam-dalamnya. Tidak ada
gading yang tak retak, walaupun penulis telah berusaha tetap saja masih banyak kekurangan
dimana-mana.
ALBERTUS RIANTO SURYANINGRAT| Pembuatan Casing Electro Static Precipitator Untuk dipakai pada Penghilang Asap
ii
DAFTAR ISI
Kata Pengantar ………………………………………………………………………. ii
Daftar isi ……………………………………………………………………………. iii
BAB I. PENDAHULUAN ……………………………………………………. 1
BAB II. IDENTIFIKASI ..…………………………………………………….. 2
BAB III. PEMILIHAN PART ………………………………………………….. 5
BAB IV. PEMILIHAN MATERIAL …...………………………………………... 6
BAB V. PEMILIHAN PROSES MANUFAKTUR …………………………… 13
BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN ……………………………………...... 20
DAFTAR PUSTAKA
ALBERTUS RIANTO SURYANINGRAT| Pembuatan Casing Electro Static Precipitator Untuk dipakai pada Penghilang Asap
iii
BAB I . PENDAHULUAN
Dengan dikeluarkannya Perda DKI Jakarta No. 75 Thn 2005 ttg Kawasan
Dilarang Merokok membuat beberapa peluang UKM untuk membuat suatu alat yang cukup
sederhana yang mampu digunakan di dalam ruangan Smoking Area pada daerah umum
terkait larangan merokok. Alat yang cukup sederhana dengan keahlian yang tidak terlalu
tinggi membuat penyerapan tenaga kerja yang cukup signifikan untuk usaha kecil dan
menengah.
Alat yang digunakan disini adalah Electrostatic Precipitator. Mengapa harus ESP,
karena dengan ESP akan tercetak Ozone yang akan memecah molecular tar pada asap rokok.
Metode untuk menghasilkan Ozone ( O3 ) sendiri dapat melalui dua cara, yang pertama
adalah karena efek sinar ultra violet seperti yang terjadi di dalam lapisan udara di atas
permukaan bumi. Prosesnya bisa ditiru dengan membuat sinar ultra violet buatan. Proses
yang kedua adalah dengan memberikan tegangan tinggi yang menyerupai kilat yang terjadi
pada kondisi alam yang sering disebut dengan proses coroner.
Fig 1.1 Proses ESP dengan rangkaian ESP yang sudah dibuat.
Alat ini dibuat untuk memenuhi kebutuhan konsumen dalam rangka memperoleh
udara yang sehat dengan bebas asap rokok. Alat ini dituntut untuk menarik dalam segi desain
dan aman untuk digunakan karena konsumen yang akan diserap adalah pada restoran,
foodcourt, atau ruang tunggu yang identik dengan banyak pengunjung.. Keungulan produk ini
adalah dari segi desain.
ALBERTUS RIANTO SURYANINGRAT| Pembuatan Casing Electro Static Precipitator Untuk dipakai pada Penghilang Asap
1
BAB II. IDENTIFIKASI
Untuk mengidentifikasi keberadaan alat ini, dilakukan beberapa tahapan identifikasi
pengembangan produk sebagai berikut :
Nama Product Pembersih asap rokokVolume produksi per tahun 1500 Unit/ TahunLama periode penjualan 10 TahunHarga Jual ( Sales Price) 1.2 Juta / PcsJumlah part unik 2 PartLama Pengembangan ( Development Time) 1 TahunJumlah Anggota Tim Inti yang perlu 3 OrangJumlah Anggota Tim Tambahan (Tdk Tetap) 9 OrangBiaya Pengembangan Rp 85 JutaInvestasi untuk membuat pabrik Rp 4 Milyar
Fig.2.1 Gambar ESP yang memperlihatkan kebutuhan peralatan
Bagian Part : Playback High Voltage Rp. 70.000,-a. Type DCF 577b. Paku kecil c. Arcylic pemegangd. Assesories
Trafo 3A Rp. 65.000,-a. Trafo 3 Ab. Kabel 3 core 2.5mmc. Steker dengan grounded
Modul Elektronis Rp. 110.000,-a. PCB doubel layer 50x50mmb. Rectifier ( diode withstone )c. Resistord. Saklare. Sekring 5 A
ALBERTUS RIANTO SURYANINGRAT| Pembuatan Casing Electro Static Precipitator Untuk dipakai pada Penghilang Asap
2
Tampak Bawah Tampak Depan Tampak Samping
f. Kabel 1.5mmSistem Hisap fluida Rp. 390.000,-
a. Blowerb. Dudukan Blowerc. Sistem Ducting penghisapan
Chasing Rp. 200.000,-a. Plat Aluminiumb. Coatingc. Isolatord. Baut perakitan dan assesoriese. Dudukan karet
Plat Tembaga 200x200x3mm Rp. 50.000,- (+) Biaya Modal Rp 885.000,-
Biaya Manufaktur Produksi Rp. 10.000,-Biaya Distrubusi Rp. 5.000,-Biaya Iklan ( Marketing ) Rp. 5.000,-Biaya Engineering & Development Rp. 5.000,- (+) Jumlah Rp. 910.000,-
Biaya PPN ( 10 % ) Rp 91.000,- (+) Total Rp.1.001.000 ( Nett )Keuntungan ( 20 % ) Rp. 200.000,- (+)
Rp.1.200.000,- (Harga jual pabrik)
Spesifikasi Produk
Kebutuhan Konsumen Level Variabel Terukur (Metrik) Satuan Ukuran
Mempunyai bentuk yang artistik 1 Geometri yang manarik orangTidak Berisik 1 Pemilihan motor dBPerawatan yang mudah 1 Lama untuk bongkar-rakit secAman saat digunakan 1 Bahan penghilang bau yang aman part/mg
2 Penggunaan bahan bkn penghantar AmpMudah menganti komponen 2 Memperbanyak komponen standar ListRingan 2 Pemilihan material bahan KgBeban Penanganan 3 Daya Hisap Watt/m3
Hemat Energi 4 Energi yang dibutuhkan Watt
Beberapa pasal dalam Perda DKI Jakarta No. 75 Thn 2005 ttg Kawasan Dilarang
Merokok dapat memberikan peluang pasar yang kemudian dari peluang ini dijadikan
beberapa konstrain dalam perancangan yang lebih sepesifik untuk eksis di pasaran. Diantara
Pasal tersebut antara lain adalah :
Pasal 3
Sasaran kawasan dilarang merokok adalah tempat umum, tempat kerja, tempat proses
belajar mengajar, tempat pelayanan kesehatan, arena kegiatan anak-anak, tempat
ibadah, dan angkutan umum.
Pasal 18
Tempat khusus atau Kawasan merokok harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:
ALBERTUS RIANTO SURYANINGRAT| Pembuatan Casing Electro Static Precipitator Untuk dipakai pada Penghilang Asap
3
a. tempatnya terpisah secara fisik atau tidak bercampur dengan kawasan dilarang merokok;
b. dilengkapi alat penghisap udara atau memiliki sistem sirkulasi udara;
c. dilengkapi asbak atau tempat pembuangan puntung rokok.
d. dapat dilengkapi dengan data dan informasi bahaya merokok bagi kesehatan.
Karena adanya konstarin terhadap adanya informasi bahaya merokok adalah unik
untuk mengunakan bahan transparan. Dengan membuat material menjadi transparant, akan
membuat orang akan tertarik untuk melihat proses electrostatic yang terjadi (kandungan
nikotin yang menempel di plat kerana pengaruh electrostatic) . Hal ini diharapkan akan
membuat pola pikir bagi perokok akan bahaya nikotin didalam paru-paru. Kondisi ini cukup
menarik ketika alat ini ditempatkan di kawasan public area dengan tren bebas rokok di
Indonesia. Jenis-jenis material transparant yang berhasil didapatkan adalah sebagai berikut :
( Polimer ) PP, PE, PC, PMMA, ( Glasses)Borosilicate glasses, Soda Glasses, Soda lead
Glasses, ( Ceramic) Zirconia, Diamond, Sapphire.
Produk kompetitor yang sanggup dirangkum adalah sebagai berikut :
Air-Zone® Super 7000 Ozone Generator High Powered Restaurant / Bar / Basement Air Purifier and Ozone Generator with Wireless Remote Control.
Fig.2.2 Kompetitor yang mengunakan sistem ESP
ALBERTUS RIANTO SURYANINGRAT| Pembuatan Casing Electro Static Precipitator Untuk dipakai pada Penghilang Asap
4
Penutup
Casing
Plat Tembaga
Kabel AC 3Core
Penjepit Plat
Sistem Regtifier
Play back High Voltage
Trafo Daya
Sistem PCB
Push ButtonSaklar On/OffLampu Indikator
Jarum ElektrostatikPrecipitator
Sekring
Motor Listrik
Blower
Ducting
Sumber Listrik AC
Electro Static
BAB III. PEMILIHAN PART
Fig 3.1 Smoke Removal ESP yang sudah dikembangkan.
Ada beberapa part yang terdapat didalam Smoke Removal dan yang dipilih untuk
tugas pemilihan material kali ini adalah bagian Casing ESP.
Fig. 3.2 Skema Peralatan
ALBERTUS RIANTO SURYANINGRAT| Pembuatan Casing Electro Static Precipitator Untuk dipakai pada Penghilang Asap
5
BAB IV. PEMILIHAN MATERIAL
Function
Casing untuk tegangan tinggi
Objective Minimum Cost
Constrain TransparanGood Electrical Insulator(10 µ.Ω.cm) Stiffness (E = 2 Gpa) Bisa digunakan mesin Injection MouldingDimensi sudah ditentukan
Variabel Material Selection
Alasan dalam pemilihan matrik proses pemilihan material untuk pembuatan casing ESP
adalah sebagai berikut :
1. Karena casing dirancang untuk keamanan, maka akan digunakan material yang nilai
electrical resistivity-nya tinggi.
2. Dalam perancangan casing, kekakuan (rigidity) adalah standar mengingat produk
akan digunakan di tempat umum, maka harus tahan terhadap gaya tekanan dari luar.
3. Kebanyakan produk kompetitor, mendesign casing sebatas fungsi untuk melindungi
bagian dalam dan luar, maka diperlukan pengunaan material produk transparan
sebagai media informasi kesehatan masyarakat dengan mengingat pasal 18 Perda DKI
tentang media penyampaian bahaya rokok.
ALBERTUS RIANTO SURYANINGRAT| Pembuatan Casing Electro Static Precipitator Untuk dipakai pada Penghilang Asap
6
Fig 4.1 Fungsi Refractive Index vs Reflectance
Beberapa material transparant dapat ditampilkan pada grafik adalah sebagai berikut :
Borosilicate glasses, Soda glasses, PMMA, PP, PE, PC, PET, PS,, Zirconia, Diamond .
Kandidat material ini kemudian akan di analisa lebih lanjut dengan berbagai grafik pemilihan
material dan beberapa perhitungan material indek sebagai metode eliminasi.
ALBERTUS RIANTO SURYANINGRAT| Pembuatan Casing Electro Static Precipitator Untuk dipakai pada Penghilang Asap
7
Fig.4.2 Grafik fungsi Electrical Resistivity vs Strength
Untuk menentukan material indek pada grafik fungsi modulus young vs density
dengan kontrain mencari berat minimum agar ringan untuk dipindahkan adalah sebagai
berikut :
Kekauan = F/δ = C1.E.I/ L2
ALBERTUS RIANTO SURYANINGRAT| Pembuatan Casing Electro Static Precipitator Untuk dipakai pada Penghilang Asap
8
Fig.4.3 Grafik fungsi Density vs Young Modulus
ALBERTUS RIANTO SURYANINGRAT| Pembuatan Casing Electro Static Precipitator Untuk dipakai pada Penghilang Asap
9
E >2 GPa
m = A.t.ρ= (b.L).t. ρ
S = C1. E. (b.L3) / (t3)L = ( 12. S. t3/c1.E.b)1/3
m>> b. [ 12. S. t3/c1.E.b]1/3.t2.[ρ/E1/3]M index 1= [ρ/E1/3]
Karena casing di desain dengan kekakuan tertentu maka untuk M index 2= E
Mindex2= 2GPa
Mindex
1
Fig.4.4 Grafik fungsi Strength vs Young Modulus
Fig.4.5 Grafik fungsi Young Modulus vs Relative Cost per volume
ALBERTUS RIANTO SURYANINGRAT| Pembuatan Casing Electro Static Precipitator Untuk dipakai pada Penghilang Asap
10
Berikut ini adalah kandidat material yang didapat setelah melalui beberapa proses seleksi
material. Material tersebut adalah PMMA, PET, Borosilicate Glass, dan Soda Lime Glass.
ALBERTUS RIANTO SURYANINGRAT| Pembuatan Casing Electro Static Precipitator Untuk dipakai pada Penghilang Asap
11
ALBERTUS RIANTO SURYANINGRAT| Pembuatan Casing Electro Static Precipitator Untuk dipakai pada Penghilang Asap
12
BAB V. PEMILIHAN PROSES MANUFAKTUR
Function Casing ESP
Constrain Material : PMMA atau PET (Thermoplastic)Shape : Flat Sheet Mass : 0.3 Kg (dari analisa geometri) Minimum Section : 4mmPrecision : ± 0.2 mmRoughness : < 1 µmBatch size : 1500
Objective Harga Minimal
Variabel Process Selection
Dari data table diatas kemudian dimasukan ke dalam matrik rencana pemilihan proses
manufaktur yang memungkinkan. Prosesnya ditinjau dari 8 kontrain yang akan dibandingkan
satu persatu kedalam material yang dipilih.
ALBERTUS RIANTO SURYANINGRAT| Pembuatan Casing Electro Static Precipitator Untuk dipakai pada Penghilang Asap
13
Dari sini terlihat bahwa material untuk PMMA dapat dilakukan dengan 8 proses
shaping, 3 proses joining, dan 2 proses finishing.
Dari table diatas terlihat bahwa material berbentuk flat sheet untuk PMMA dapat
dilakukan dengan 3 proses manufaktur.
ALBERTUS RIANTO SURYANINGRAT| Pembuatan Casing Electro Static Precipitator Untuk dipakai pada Penghilang Asap
14
Dari table diatas terlihat bahwa material dengan masaa 0.3 Kg dapat didekati dengan
7 proses yang memungkinkan.
Dari table diatas, untuk pemilihan proses manufaktur terhadap section thinkness(mm)
4 mm dapat didekati dengan 3 proses.
ALBERTUS RIANTO SURYANINGRAT| Pembuatan Casing Electro Static Precipitator Untuk dipakai pada Penghilang Asap
15
Dari table diatas, untuk pemilihan proses manufaktur terhadap nilai toleransi sebesar
0.2 mm dapat didekati dengan 3 proses :
Dari table diatas, untuk pemilihan proses manufaktur terhadap nilai toleransi sebesar
1 µm dapat didekati dengan 3 proses.
ALBERTUS RIANTO SURYANINGRAT| Pembuatan Casing Electro Static Precipitator Untuk dipakai pada Penghilang Asap
16
Dari table diatas, untuk pemilihan proses manufaktur terhadap nilai economic batch
size nya dapat didekati dengan 4 proses. Dari 8 data yang kita bandingkan, kita satukan
kembali kedalam sebuah table sebagai berikut :
Dari proses yang optimal untuk digunakan dalam pemilihan manufaktur adalah
digunakan Compression Molding yang spesifikasi nya adalah sebagai berikut :
Jika didalam pemilihan manufaktur yang didapat lebih dari 1 proses, maka untuk
menentukan proses mana yang akan dipilih dapat digunakan dengan menghitung mengunaan
material minimal sebagai pertimbangan dari harga material yang terjadi. Perhitungan biaya
material nya sebagai berikut :
ALBERTUS RIANTO SURYANINGRAT| Pembuatan Casing Electro Static Precipitator Untuk dipakai pada Penghilang Asap
17
m = massa material
Cm = harga material per kg.
F = jumlah material yang gagal dalam kegiatan proses produksi
Ct = harga mould yang digunakan untuk proses
N = jumlah material yang diproses selama setahun
N1 = jumlah material yang mampu digunakan dalam sebuah mold
C1 = 0.3.100.e3/(1-0.1)
= 33,333 rupiah
C2 = 20.e6 / 1500 int (1500/ 5000)+ 0.51
= 100.000 1 rupiah
Untuk nilai C3 tidak dicari, dikarenakan akan diorder ke sub-kontraktor.
C3 = Tidak memakai ( Order )
Cs = 133.333 rupiah
Untuk proses joint antar sheet material dapat digunakan metode yang sama yang
sudah digunakan untuk pemilihan proses manufaktur. Beberapa metode diantaranya adalah
dengan Fastener atau dengan tapper dan baut untuk menyambung material PMMA. Kedua
adalah dengan memdrill material yang kemudian mengaplikasikan penggunaan paku keling.
Penyambungan ini biasa dilakukan pada dua material yang berbeda karasteristiknya.
ALBERTUS RIANTO SURYANINGRAT| Pembuatan Casing Electro Static Precipitator Untuk dipakai pada Penghilang Asap
18
Untuk proses penyambungan bisa digunakan paku rivet yang mempunyai
karakteristik sebagai berikut :
ALBERTUS RIANTO SURYANINGRAT| Pembuatan Casing Electro Static Precipitator Untuk dipakai pada Penghilang Asap
19
BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan dari kegiatan pemilihan material dan proses manufaktur adalah sebagai
berikut :
Peralatan yang dipilih adalah penghilang asap rokok
Bagian yang dianalisa adalah bagian casing untuk tegangan tinggi
Pemilihan material adalah jenis PMMA yang transparan dan mempunyai electrical resistensi
yang cukup
Pemilihan proses manufakturnya adalah Compression Molding
Pemilihan Joint nya adalah dengan fastener dan sambungan paku keling.
Saran kegiatan ini adalah pemilihan material untuk bagian yang lain seperti pada
bagian lempengan ESP dan pada bagian penghilang bau. Banyak yang dapat digali secara
komprehensif untuk pengembangan produk material ini mengingat pada bagian lempeng ESP
yang sekarang digunakan adalah berlapis emas yang tentunya masih mahal dalam segi harga.
Spesifikasi ini dikarenakan kebutuhan lempeng yang sangat halus dan tahan panas. Hal ini
diperlukan agar tidak terjadi loncatan bunga api oleh tegangan tinggi. Produk berikutnya
adalah penggunaan karbon aktif yang sehat dan murah yang cocok untuk didapatkan di
Indonesia. Produk yang selama ini digunakan adalah produk deodorant, Citrus, Baking Soda,
Coffe, Carcoal, dsb.
Fig 6.1 Gambar bagian lempeng yang terkena beban ESP.
ALBERTUS RIANTO SURYANINGRAT| Pembuatan Casing Electro Static Precipitator Untuk dipakai pada Penghilang Asap
20
DAFTAR PUSTAKA
George E.Dieter, Engineering Design, 3rd Edition, McGraw Hill Companies, 2000 Karl T.Ulrich and Steven D.Eppinger, Product Design and Development, 2nd Edition,
McGraw Hill Companies, 2000 Michael F. Ashby, Material Selection in Mechanical Design, 3rd Edition, Elsevier Ltd,
2005 Michael Ashby, Hugh Shercliff and David Cebon, Materials Engineering Science
Processing and Design, Elsevier Ltd, 1st Edition, 2007 Ryerson, Ozone Detection Element, US PATENT 4203946, 1980
ALBERTUS RIANTO SURYANINGRAT| Pembuatan Casing Electro Static Precipitator Untuk dipakai pada Penghilang Asap
21