Penggunaan Software CATIA pada kegiatan gambar Teknik (Engineering Drawing)

Pernahkah anda membayangkan nenek moyang engineer kita mengaktualisasikan sebuah konsep engineering pada jaman old?Kalau anda tidak dapat membayangkan saya bantu dengan gambar 1 dibawah ini. Bagaimana sudah bisa membayangkan? Pasti anda punya pikiran "ribet/repot/menjemukan" dan sebagainya, tapi asal anda tahu semua peralatan teknologi yang anda pakai berangkat dari proses aktualisasi sebuah konsep engineering melalui gambar teknik (Engineering drawing)

Gambar 1. Proses Gambar Teknik jaman old (Sumber : http://www.newall.org.uk/nec-factories-2/)

Apakah jaman now masih musim seperti itu?Tentu tidak, seiring dengan berkembangnya jaman proses gambar teknik tidak seribet jaman old karena saat ini banyak dikembangkan software-software untuk proses gambar teknik yang lebih familiar disebut sebagai CAD (Computer Aided Design). CAD adalah sebuah proses gambar teknik dengan bantuan software yang dioperasikan oleh Komputer. Banyak sekali jenis CAD yang saat ini bisa ditemukan dipasaran diantaranya : Autocad, Catia, Pro-Eng, Solidwork, autodesk, dll. Namun pada blog ini saya hanya akan bahas tentang Catia karena didalam Catia tidak hanya untuk proses gambar teknik saja tetapi didalamnya terdapat fitur-fitur untuk proses engineering design secara umum.

CATIA

                                                        Gambar 2. Fitur-fitur CATIA

Awal perkembangkan CATIA pada tahun 1967-1981 oleh Dessault Aviation dengan tujuan sebagai berikut :
1. Pengembangan master software geometri
2. Pengembangan bentuk luar dari pesawat terbang
3. Pengembangan design dari bentuk ke proses manufaktur (Bentuk dasar dalam 3D, komponen dalam bentuk drafting 2D

Kemudian berkembang menjadi Dessault System pada tahun 1985 - 1995 dengan bisnis utamanya adalah pengembangan CATIA  untuk gambar 2D dan 3D dengan bergabung dengan IBM. Pada tahun 1995 perkembangan bisnis penjualan CATIA sangat pesat sehingga dapat mengakuisisi beberapa software lainnya seperti : Solidwork, Deneb (Delmia) dan CNEXT. Perkembangan tersebut dikarenakan software CATIA sangat compatible dengan kegiatan Engineering Design yang menyertakan beberapa Fitur, diantaranya adalah :

1. Pengembangan Produk :
Di dalam pengembangan produk ini ada beberapa fungsi, diantaranya adalah : Hybrid Modeling, Top-Down &bottom-up Assemblies, Design Integrated&Associative Drawing, Fabrication of Part, Molded Product Creation, Mold Tooling Design, Jig&Fixture, 3D Functional&Tolerance, Structure Design, Composities Design, Mechanical Shape Design.

  Gambar 2. Fitur dalam Pengembangan Produk CATIA

2. Pengembangan Kualitas Product
Dimana didalamnya terdapar beberapa fungsi, diantaranya adalah : Lathe and prismatic Machining, Surface Machining, Multi Surface Machining, Advanced Multi Axis&Pocket Machining, NC Machining, Machine Tools Builder, Composites Manufacture Preparation

                                       Gambar 3. Fitur dalam Pengembangan Produk CATIA
3.  Proses Manufacturing
Di Prose manufacturing ada beberapa fitur untuk memecahkan masalah, diantaranya : 3D layout and Annotation, accomodation layout design, electrical cable layout, structure concept to design, structure&steel work, Layout.

                                             Gambar 4. Fitur dalam proses manufaktur
4. Analisis Ergonomika
Pada fitur ini merupakan ungguln dari program CAD di CATIA. dimana competitor lainnya yg berbarbasis CAD tidak mempunyai fitur ini. Fitur Ergonomika digunakan untuk mengetahui kenyamanan operator dari design yang kita akan buat

                                                  Gambar 5. Fitur Analisis Ergonomi

Pada saat ini ada beberapa sektor bisnis yang memakai software ini diantaranya dari sektor bisnis Pendidikan dan Penelitian, Industri Dirgantara, dan Industri Manufaktur. Pada Sektor bisnis pendidikan yang menggunakan CATIA Diantaranya : Politeknik Manufaktur Bandung, Politeknik Negeri Bandung, Politeknik Negeri Jakarta, Politeknik Negeri Malang, Politeknik Negeri Lhokseumawe, Politeknik Negeri Semarang, Politeknik Negeri Padang, Politeknik Negeri Medan, Politeknik Negeri Bali, Politeknik Negeri Ambon, ATMI, Surakarta, YPMG, Aeronautika ITB, Desain Produk ITS, Perkapalan ITS, Teknik Mesin ITS, Teknologi Pertanian IPB, Universitas Indonesia, Univeristas Gajah Mada, Universitas Muhammadyah Surakarta, Teknik Mesin Trisakti, FSRD Trisakti, Universitas Bina Nusantara, Universitas Nasional, Universitas Petra, Universitas Gunadharma, Universitas Tarumanegara, Universitas Tanjung Pandan. Sedangkan untuk sektor bisnis penelitian yang menggunakan software ini adalah : BPPT-STP, BPPT-PTIM, BPPT-LAGG, BPPT-HANKAM. Pada industri kedirgantaraan yang memakai CATIA diantaranya : PT. Dirgantara Indonesia, PT GMF Aero Asia. sedangkan untuk industri manufaktur sendiri adalah sebagai berikut : 

Abadi Barindo Autotech, Astra Honda Motor, Astra Daihatsu Motor, Astra Otopart – Winteq, Astra Otopart – AWP, AISIN Indonesia, Cipta Saksama Indonesia, Daimler-Chrysler Indonesia, Dharma Polymetal, Honda Prospect Motor, Honda R&D Indonesia, Indonesia Stanley Electric, Inti Ganda Perdana, Indomobil Suzuki, Kramayudha Tiga Berlian, Korindo, Kyoraku Kanto, Metindo Era Sakti, Mushashi Autoparts, New Armada, Oriental Manufacturing Ind., Pakerti Riken Indonesia, POSMI, Showa, Sindengen, Sebastian Jaya Metal, Sugity Creatives, Takagi Sari MultiUtama, Toyota Astra Motor, Toyota Motor Manuf.  Ind.Yutaka.

Untuk di IPB pada saat ini sudah beberapa gambar yang dikerjakan dengan menggunakan CATIA sekaligus dengan pemakaian aplikasi struktur, gerak dan ergonomi, diantaranya adalah :

1. Gambar untuk design pengeringan gabah 10 Ton/jam berbahan bakar sekam.

Seperti yang terlihat pada gambar 6 dan 7 dapat dlihat gambar design pengeringan gabah dimana proses gambar teknik dilakukan dengan menggunakan CATIA dan kemudian untuk mengetahui kenyamanan operator dicoba dengan menggunkan simulasi ergonomi yang ada di CATIA. Output dari simulasi ini akan keluar penilaian bagaimana kenyamanan dari si Operator pada bagian bak dan tungku

                  Gambar 6. Gambar pengering beserta simulasi Ergonomi pada bagian Bak

                Gambar 7. Gambar pengering beserta simulasi Ergonomik pada bagian Tungku

2.  Gambar untuk design pemingsan udang

Pada gambar 8 dan 9 merupakan gambar design dari mesin pemingsan udang yang dilengkapi dengan simulasi ergonomi dapat dilihat tentang kenyamanan operator dalam mengoperasikan mesin tersebut.

Gambar 8. Gambar mesin pemingsan udang dengan CATIA

Gambar 9. Gambar Simulasi Ergonomi mesin pemingsan udang dengan CATIA

 

3. Gambar design dan simulasi struktur dan gerak pada alat angkut

Pada gambar 10 merupakan gambar design alat angkut.
Pada alat ini juga dilakukan simulasi tentang struktur rangka alat yang bisa dilihat pada youtube dengan link sbb : https://youtu.be/WN7iiIAjQtM. Sedangkan untuk simulasi gerak dapat dilihat pada youtube juga dengan link sebagai berikut : https://youtu.be/b0kqHyxWnVw.

Gambar 10. Gambar Simulasi Ergonomi mesin pemingsan udang dengan CATIA

4. Gambar design Mesin Pengeringan beku vakum

Pada ambar 11 contoh penggunaan CATIA untuk gambar dan simulasi ergonomi. sama halnya dengan gambar-gambar contoh sebelumnya, pada kasus ini juga dinilai kenyamanan operator dalam mengoperasikan mesin tersebut

            Gambar 11. Gambar Simulasi Ergonomi Pada Mesin Pengeringan Beku Vakum

Untuk latihan sambil iseng-iseng bagi yang dikantor atau dikampusnya sudah punya software Catia mungkin bisa dicoba design mudah mainan exavator anak-anak ini

Demikian tulisan saya mengenai CATIA ini untuk buku panduan yang pernah saya buat juga bisa didownload pada blogini. Uuntuk mengetahui lebih lanjut dapat menghubungi saya di :

Dr. Muhamad Yulianto, ST., MT
email : muhamad_yulianto@yahoo.com atau yulianto.tegal@gmail.com

Pengembangan tungku biomass untuk CHP-ORC (Combine Heat Power - Organic Rankine Cycle) dengan menggunakan Batok Kelapa

Dewasa ini kebutuhan akan listrik semakin meningkat, hal ini dikarenakan meningkatnya taraf kehidupan masyarakat yang menggunakan peralatan yang bersumber pada listrik. Hal ini tentunya berpengaruh pada jumlah pasokan listrik yang harus dipenuhi. Pembangkit listrik yang ada di Indonesia umumnya menggunakan Pembangkit Listrik dengan sumber energi fosil sebagai bahan bakarnya, batubara contohnya. Saat ini penggunaan batubara dinilai tidak ramah lingkungan karena dapat mencemari udara dan merusak lapisan ozon seperti yang terlihat pada gambar 1. Pembangkit Listrik yang banyak ditemukan di Indonesia umunya juga menggunakan fluida air yang butuh suhu tinggi untuk dapat berubah fase

                                 Gambar 1. Ilustrasi Polusi PLTU (sumber : http://batamnews.co.id/berita-1697- 

                                              warga-keluhkan-pencemaran-asap-pltu-blh-debunya-masih-normal.html)

Apakah ada perkembangan teknologi untuk mengatasi hal tersebut?Ada, solusi tersebut adalah dengan dikembangkannya metode yang dinamakan Organic Rankine Cycle atau biasa disingkat dengan ORC. Organic Rankine cycle ini mempunyai perbedaan mendasar dengan Pembangkit listrik konvensional yang berbahan bakar batubara yaitu pada suhu operasi dan fluida kerja. Pada ORC fluida kerja yang digunakan adalah organic dengan suhu operasi bisa dibawah 100 derajat C. Karena suhu operasi yang rendah sehingga memungkinkan penggunakan sumber energi terbarukan seperti biomass dan radiasi matahari. 

Pada tahun 2016 saya menangkap peluang penggunaan biomass pada tungku sebagai sumber energi CHP-ORC, dinama panas dari tungku akan dimanfaatkan sebagai sumber energi untuk Organic Rankine Cycle dan panas buangnya dimanfaatkan untuk mesin Pengeringan. Alhamdulillah ide ini dibiaya KEMENRISTEK dikti pada tahun 2016 untuk tahap awal pembuatan tungku, Heat Exchanger / boiler dan pengering dengan memanfaatkan panas buangnya. Dalam pengerjaan penelitian ini dibantu rekan 1 tim di Divisi TET (Teknik Energi terbarukan) dan 3 orang mahasiswa S1.

Ada 3 kegiatan utama dalam rangkaian kegiatan tahun 2016 tersebut, yaitu :

1. Perancangan Tungku :

Tungku dirancang untuk bahan biomas batok kelapa. Produksi buah kelapa di Indonesia rata-rata 15,5 milyar butir pertahun, total bahan ikutan yang dapat diperoleh 3,75 juta ton air, 0,75 juta ton arang tempurung, 1,8 juta ton serat sabut, dan 3,3 juta ton debu sabut. Industri pengolahan buah kelapa umumnya masih terfokus kepada pengolahan hasil daging buah sebagai hasil utama, sedangkan industri yang mengolah hasil samping buah seperti air, sabut, dan tempurung kelapa masih secara tradisional dan berskala kecil, padahal potensi ketersediaan bahan baku untuk membangun industri pengolahannya masih sangat besar.

Jumlah produksi buah kelapa di Indonesia pada tahun 2007 mencapai 3.193.300. Dari 1 butir kelapa menghasilkan 12 % tempurung kelapa seperti yang tertera pada tabel 1. Berdasarkan data di atas maka total biomassa tempurung kelapa dari produksi buah kelapa di Indonesia mencapai 383.196 ton pertahun 2007. Data jumlah biomassa tempurung kelapa akan meningkat seiring peningkatan lahan untuk memproduksi buah kelapa oleh pemerintah. Peningkatan produktivitas buah kelapa dilakukan karena permintaan konsumen yang memerlukan hasil produksi dari buah kelapa seperti minyak kelapa untuk kegiatan keseharian.

   Tabel 1. Potensi ketersediaan batok kelapa

No	Produk	Tipe limbah biomassa	Potensi
1	Padi	jerami	58% padi
2	Gabah	sekam	20% gabah
3	Jagung	batang jagung	30% jagung
4	Jagung	daun jagung	58% jagung
5	Jagung	tongkol	12% jagung tongkol
6	Jagung	kulit jagung	6% jagung tongkol
7	Kelapa	serabut	35% kelapa
8	Kelapa	tempurung kelapa	12% kelapa
9	Kelapa sawit	serat	11-12% TBS
10	Kelapa sawit	cangkang	5-7% TBS
11	Kelapa sawit	tandan kosong	20-23% TBS
12	Gula	ampas tebu	30% tebu

Pemanfaatan tempurung kelapa yang telah dilakukan oleh masyarakat antara lain sebagai bahan baku kerajinan tangan dan arang aktif. Kenyataannya masih banyak limbah tempurung kelapa yang belum termanfaatkan. Tempurung kelapa sebenarnya mempunyai prospek sebagai bahan bakar karena memiliki nilai kalor yang cukup tinggi seperti yang tertera pada gambar 2 sedangkan nilai proximate dan ultimate seperti yang tertera pada tabel 1.

                                           Gambar 2. Nilai Kalor Batok Kelapa

                       Tabel 2. Nilai Proximate dan ultimate batok kelapa

No	Analisis	Kandungan (%)	Metode
1	Nilai kalor	19783.79	kJ/kg
Kandungan Proksimat
1	Kadar air	10.87	ASTM D 3173
2	Kadar abu	0.44	ASTM D 3174
3	Kadar Volatil	70.58	ASTM D 3175
4	Karbon tetap	18.11	perhitungan
Kandungan Ultimat
1	Kadar air	10.87	ASTM D 3173
2	Abu	0.44	ASTM D 3174
3	Karbon (C)	42.22	ASTM D 5373
4	Hidrogen (H)	4.59	ASTM D 5373
5	Nitrogen (N)	0.09	ASTM D 5373
6	Sulfur (S)	0.25	ASTM D 4239
7	Oksigen (O)	41.54	perhitungan

Rancangan tungku ini dirancang untuk batok kelapa dengan kapasitas 15 kg/jam. Tungku juga dirancang dengan konveyor yang dijalankan dengan motor dengan inverter supaya dapat diatur kecepatannya. Input udara ada 2 yaitu untuk primary and secondary air. Rancangan tungku dan bagian-bagiannya dapat dilihat pada gambar 3 dan 4. video pengujian khusus tungku biomass ini dapat dilihat pada : https://youtu.be/E7JqqIvaZCI

                                 Gambar 3. Rancangan Tungku batok kelapa untuk CHP-ORC

                                            Gambar 4. Bagian-bagian tungku batok kelapa

2. Perancangan Heat Exchanger / Boiler :

Heat exchanger yang dirancang adalah heat exchanger tipe shell and tube. Perancangan dilakukan dengan geometri peletakan tube secara horizontal dan sumber fluegas berada diluar. Panas dari reaktor pembakaran dimanfaatkan untuk menghasilkan gas asap yang panas yang akan mengalir melalui bagian dalam tube yang selanjutnya mengalirkan panas melalui bagian shell. Heat exchanger hasil perancangan pada bagian shell memiliki ketebalan 12 mm yang terbuat dari baja dengan diameter 320 mm dan panjang 900 mm. Bagian tube yang dirancang sebanyak 17 buah yang terbuat dari tembaga dengan tebal 1.2 mm, diameter 25.4 mm panjang 940 mm. Bagian sirip dilakukan dengan menggunakan ring tembaga dengan ketebalan 1 mm dan bentuk geometri trapezoidal. Tubesheet terbuat dari tembaga dengan diameter 320 mm dan 400 mm. Pada saluran pipa aliran air masuk dan keluar digunakan pipa pvc dan pipa besi dengan diameter 25.4 mm. Kaki penyangga heat exchanger menggunakan besi hollow square dengan tebal 2 mm. Pemilihan bahan ini dilakukan untuk mendapatkan koefisien pindah panas yang baik yaitu tembaga dan kekuatan untuk menopang berat heat exchanger yaitu besi hollow square. HE yang dirancang seperti yang terlihat pada gambar 5

                                       Gambar 5. Rancangan Heat Exhanger / Boiler

3. Perancangan Pengeringan 
Pengeringan ini akan digunakan untuk mengeringkan enceng gondog.

Rancangan struktural adalah analisis dari komponen-komponen alat yang telah dibahas pada rancangan fungsional. Bentuk, ukuran dan bahan dari masing-masing komponen ditentukan dari rancangan struktural. Skema proses secara keseluruhan dapat dilihat Gambar 6 terdiri dari inlet pengering (1), heat exchanger (2), inlet udara (3), ruang plenum (4), bak pengering (5), tutup pengering (6), cerobong pengering (7), dan blower (8).

                                                   Gambar 6. Rancangan Pengering

Kemudian 3 komponen-komponen utama tersebut dirangkai dan diuji dengan diambil datanya mengunaka data akuisisi. Data akuisisi yang digunakan pada pengambilan data ini adalah National Instrument seperti yang terlihat pada gambar 7. 

                                                   Gambar 7. Perakitan dan pengujian

Pada gambar 8, 9 dan 10 merupakan hasil pengujian pada tungku, Heat Exchanger dan ruang pengering yang memanfaatkan panas buang. Pada gambar 8 dapat dilihat bahwa pada tungku dapat mencapai 800 derajat C. Sedangkan suhu pada boiler dapat dilihat pada gambar 9 yang bisa mencapai 98 derajar Celcius. Pada gambar 10 merupakan gambar suhu pada ruang pengering yang bisa mencapai 40 derajat Celcius

                               Gambar 8. Suhu pada tungku dengan bahan bakar Batok Kelapa

                                                         Gambar 9. Suhu pada Boiler

                                                    Gambar 10. Suhu pada ruang pengering
Untuk dapat membaca detail tentang bagian-bagian penelitian ini dapat dengan membuka file sbb :

1. STUDY OF TEMPERATURE CHARACTERIZATION OF AGRICULTURAL WASTE IN THE DEVELOPMENT OF STOVE FOR COMBINE HEAT POWER. Merupakan prosiding seminar internasional I-Trec terindeks scopus dengan link sbb : http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.4979247
2. PERFORMANCE OF DRYER USING WASTE HEAT OF EVAPORATION FROM COMBINE HEAT POWER STOVE. Merupakan Prosidding Seminar nasional terindeks google schole denga link sbb : https://www.researchgate.net/profile/Rosyida_Permatasari/publication/312043902_Optimalisasi_Desain_Alat_Penukar_Panas_Jenis_Shell_and_Tube_Heat_Exchanger_Menggunakan_Metoda_Computational_Fluid_Dynamics/links/586c9a0608ae329d621221d5/Optimalisasi-Desain-Alat-Penukar-Panas-Jenis-Shell-and-Tube-Heat-Exchanger-Menggunakan-Metoda-Computational-Fluid-Dynamics.pdf#page=117

sayangnya pada tahun 2017 penelitian ini tidak dibiayai, namun tahun ini 2018 dapat lagi dana penelitian dari KEMENRISTEK dikti untuk melanjutkan penelitian ini. 

untuk keperluan diskusi tentang perancangan tungku / Heat Exchanger dan Mesin pengering dapat menghubungi :

Dr. Muhamad Yulianto, ST., MT
email : muhamad_yulianto@yahoo.com atau yulianto.tegal@gmail.com