Rancangbangun Mesin Pencetak Batako Sistem Gravitational Drop And Vibration Menggunakan Matras 4 Cavity Untuk IKM Desa Bungur Kecamatan Tulakan Kabupaten Pacitan
Yon Haryono 1* , Beny Lianto 2 , Hudiyo Firmanto 1
1 Teknik Mesin Universitas Surabaya
2 Teknik Industri Universitas Surabaya Email: yonharyono@gmail.com *

## ABSTRAK
Desa  Bungur  Kecamatan  Tulakan  Kabupaten  Pacitan  memiliki  potensi  untuk  dikembangkan berbagai  jenis  wirausaha.  Upaya  penguatan  sentra-sentra  kerajinan  berbasis  lokal  terus digalakkan dan diberdayakan, diantaranya sentra pembuatan pembuatan bata merah, gypsum dan mebel.  Seperti  kebanyakan  industri  kecil,  pelaku  usaha  di  desa  ini  juga  menghadapi  berbagai permasalahan yang menghambat perkembangannya, yaitu permodalan, pengelolaan usaha dan keuangan,  pemasaran,  ketrampilan  tenaga  kerja  dan  keterbatasan  fasilitas  produksi.  Dengan meningkatnya kebutuhan bahan bangunan dan tersedianya bahan baku lokal berupa pasir yang cukup melimpah, maka dinamika usaha di desa Bungur perlu dilakukan diversifikasi dalam bidang industri pembuatan batako. Peralatan produksi yang digunakan oleh industri batako skala kecil pada  umumnya  menggunakan  alat  pencetak  batako  manual,  yang  digerakkan  menggunakan tenaga  manusia.  Dengan  menggunakan  alat  manual,  kualitas  dan  kapasitas  batako  yang dihasilkan akan rendah, karena itu perlu dilakukan rancangbangun mesin pencetak batako yang memiliki  kinerja  yang  lebih  baik.  Aktivitas  rancangbangun  ini  telah  menghasilkan  mesin  cetak batako berpenggerak motor diesel 8 HP, kapasitas produksi 160 batako/jam dan menggunakan sistem gravitational drop dan vibrasi serta matras 4 cavity.  Kombinasi dari ketiga subsistem ini dapat meningkatkan kualitas dan kuantitas batako yang produksi.

## Kata kunci : Mesin Cetak Batako; Vibrasi; Gravitational Drop; Matras 4 Cavity

## ABSTRACT
Bungur Village, Tulakan District, Pacitan Regency has the potential to develop various types of entrepreneurs.  Efforts  to  strengthen  local-based  craft  centers  continue  to  be  encouraged  and empowered,  including  centers  for  making  red  bricks,  gypsum  and  furniture.  Like  most  small industries, business actors in this village also face various problems that hinder their development, namely capital, business and financial management, marketing, work skills and limited production facilities. With the need for building materials and the availability of local raw materials in the form of sand which is quite abundant, the dynamics in Bungur village need to be carried out in the brick making industry. The production equipment used by the small-scale brick industry generally uses a manual brick making machine, which can be moved using human power. By using manual tools, the quality and capacity of the bricks produced will be low, therefore it is necessary to design a brick making machine that has better performance. This design activity has produced a brick molding machine driven by an 8 HP diesel motor, a production capacity of 160 bricks/hour and uses a gravity drop and vibration system as well as a 4 cavity mattress. The combination of these three subsystems can improve the quality and quantity of bricks produced.
Key words: Brick Printing Machine; vibration; Gravity Drop; 4 Cavity Mat

## PENDAHULUAN
Pacitan  adalah  salah  satu  kabupaten  di  Jawa  Timur  yang  berlokasi  di  bagian  barat  dan berbatasan  dengan  kabupaten  Wonogiri  propinsi  Jawa  Tengah.  Ditinjau  dari  aspek  topograpi, sekitar 85 % wilayah kabupaten Pacitan terdiri dari perbukitan dan gunung kapur yang didalamnya memiliki  potensi  sumber  daya  alam  berupa  bahan  tambang.  Terdapat  sekitar  33  jenis  bahan tambang yang yang dapat diekplorasi dari kabupaten ini. Diantaranya batubara, emas, uranium, bentonit, marmer, zeolite, mangan, tembaga, seng, dolomit, gibsum, pasir kuarsa, batu, pasir dls.
Merupakan salah satu dari 16 desa di kecamatan Tulakan kabupaten Pacitan, desa Bungur mempunyai  luas  wilayah  553,052  hektar  dengan  jumlah  penduduk  sebanyak  4209  jiwa.  Sektor usaha ekonomi kreatif juga sudah mendapatkan sentuhan dari pemerintah desa. Penguatan sentra- sentra  kerajinan  berbasis  lokal  terus  digalakkan  dan  diberdayakan,  seperti  sentra  pembuatan pembuatan bata merah, gypsum dan mebel
Merebaknya  pembangunan  rumah  pribadi  dan  pengembang  perumahan  (developer) menciptakan  peluang  usaha  pada  sektor  pengadaan  bahan  bangunaan  secara  kontinyu  dalam jumlah banyak. Secara konvensional, jenis bahan bangunan yang banyak digunakan adalah semen, pasir, batu kali, beton eiser, bata merah, kayu, genteng dls. Tetapi dengan berkembangnya ilmu pengetahuan  dan  teknologi,  maka  beberapa  bahan  bangunan  tersebut  sudah  mulai  dilakukan substitusi dengan bahan lain karena beberapa kelebihan yang dimiliknya. Diantaranya bata merah sudah banyak digantikan dengan batako, yang memiliki kekuatan lebih baik, pemasangan dinding dari bahan batako lebih mudah dan cepat dibandingkan dengan menggunakan bata merah. Dampak dari perkembangan ini adalah menurunnya permintaan bata merah dan meningkatnya permintaan batako untuk pembangunan rumah dan perumahan.
Kondisi ini akan memberikan kesempatan yang luas kepada industri kecil menengah (IKM) di  Desa  Bungur  untuk  membentuk  wirausaha  baru  dibidang  industri  batako.  Bahan  baku  yang digunakan untuk pembuatan batako terdiri dari pasir, semen dan air cukup mudah didapatkan di desa  ini.  Produksi  batako  yang  dilakukan  dalam  skala  kecil  atau  skala  industri  rumahan  pada umumnya dilakukan secara manual, dimana aktivitas mulai pengisian adonan, pengepresan dan pengeluaran produk hasil cetakan semua dilakukan dengan tenaga manusia.
Proses  produksi  batako  dengan  menggunakan  mesin  cetak  manual  dengan  tekanan  dari tenaga manusia memang biaya investasi sangat murah. Tetapi ada beberpa kelemahan yang utama yaitu  kapasitas  produksi  yang  rendah,  kualitas  yang  tidak  seragam  dan  kekuatan  batako  yang dihasilkan juga relatif rendah. Rendahnya kapasitas produksi ini disebabkan oleh cycle time yang lama,  karena  proses  pengisian  adonan  kedalam  rongga  cetakan  harus  sambil  digetarkan  supaya adonan dapat mengisi rongga cetak dengan kepadatan yang baik. Selain itu juga proses penekanan dan pengambilan batako dari dalam cetakan juga berlangsung cukup lama.
Kekuatan  batako  yang  dihasilkan  relatif  rendah  karena  faktor  utama  yang  menentukan kekuatan  batako  adalah  densitasnya  (kepadatan),  semakin  tinggi  kepadatan  batako  maka  akan semakin  meningkat  kekuatannya.  Rendahnya  densitas  dari  batako  yang  diproses  secara  manual lebih  disebabkan  oleh  gaya  tekan  pada  saat  proses press dengan  menggunakan  tenaga  sangat terbatas.  Sedangkan  variabilitas  kualitas  batako  hasil  cetakan  secara  manual  disebabkan  oleh faktor fatique (kelelahan) dari tenaga operator proses produksi.
Kendala-kendala  tersebut  diatas  dapat  diatasi  dengan  menggunakan  peralatan  produksi yang lebih baik, memiliki konstruksi yang kuat dan digerakkan oleh tenaga motor listrik atau motor diesel. Tetapi bagi kebanyakan industri kecil menengah (IKM), upaya pengadaan mesin produksi berpenggerak listrik atau motor diesel terkendala oleh harga yang relatif mahal dan masih diluar jangkauan  dari  kemampuan  untuk  mengadakannya.  Kendala  investasi  awal  untuk  pengadaan
peralatan produksi di desa Bungur dapat diatasi dengan keterlibatan sebagai mitra dalam program Produk  Teknologi  yang  Didiseminasikan  Pada  Masyarakat  (PTDM)  yang  didanai  oleh Kementerian Ristek/Brin. Dengan menggunakan mesin cetak batako berpenggerak motor diesel, yang  dirancang  menggunakan  kombinasi  sistem gravitational  drop dan vibration ,  maka  akan dihasilkan batako dengan kualitas dan kapasitas yang baik. Dan dengan tersedianya mesin tersebut akan  dapat  terbentuknya  wirausaha  baru  dibidangan  produksi  batako  yang  dapat  memberikan keuntungan finansial bagi pengusahanya dan kesempatan kerja bagi warga sekitar lokasi mitra.

## METODE PELAKSANAAN
Rancangbangun  mesin  cetak  batako  ini  dilakukan  untuk  tujuan  pengabdian  pada masyarakat,  oleh  karena  itu  metode  yang  diterapkan  berbeda  dengan  metode  penelitian  pada umumnya.  Tahapan  pelaksanaan  rancangbangun  dilakukan  secara  terpadu  dengan mempertimbangkan  potensi  sumberdaya,  kondisi  eksisting  dan  ekspektasi  mitra.  Mitra  yang terlibat dalam kegiatan PTDM ini adalah kelompok masyarakat (pokmas) “Lanang Perkasa” Desa Bungur dan pokmas “Jeruk Jaya” Desa Ngumbul, keduanya dari Kecamatan Tulakan, kabupaten Pacitan.
Tahap  awal  dari  kegiatan  rancangbangun  mesin  cetak  batako  ini  dimulai  dari  proses pencarian  data  potensi  sumberdaya  alam  dan  manusia  yang  tersedia  di  lokasi  mitra  melalui berbagai  sumber  dan  berkomunikasi  langsung  dengan  mitra.  Data  yang  didapatkan  selanjutnya diterjemahkan  kedalam  parameter-parameter  desain  untuk  menentukan  spesifikasi  desain  dari mesin pencetak batako. Spesifikasi desain adalah spesifikasi awal yang dijadikan acuan pada saat melakukan perancangan, berikut adalah spsifikasi desain mesin cetak batako untuk mitra.
- Mekanisme kerja  : gravitational drop dan vibrasi
- Penggerak : motor diesel - Transmisi : V - belt pulley
- Sistem vibrasi
:  poros eksentrik
- Matras/ moulding : 4 cavity (rongga cetak)
- Bentuk batako : pejal
- Dimensi batako : (30 x 10 x 15) cm
Perancangan dan pengembangan mesin cetak batako dilakukan dengan mengadopsi konsep platform  product ,  artinya  mekanisme/subsitem  dirancang  dengan  menggunakan  kombinasi teknologi yang sudah ada dan sudah teruji yang diterapkan pada produk lain atau produk sejenis. Hasil  dari  perancangan  ini  berupa brief  description dari  produk, technical  description , design analysis dan gambar teknik ( engineering drawing ).
Tahap pembuatan mesin cetak batako, adalah suatu aktivitas untuk mewujudkan rancangan produk  menjadi  produk  melalui  berbagai  kombinasi  proses-proses  manufaktur.  Gambar  teknik dijadikan pedoman dalam melakukan proses pembuatan produk, karena didalamnya tertera bentuk, dimensi  dan  material  dari  semua  komponen  pembentuk  produk.  Proses  pembuatan  mesin  cetak batako dilakukan dengan memilih strategi make or buy analysis, sehingga pada tahap ini diawali dengan  melakukan brake  down  component untuk  mengelompokkan  komponen  berdasarkan pengadaannya: standart  part dibeli  karena  tersedia  di  pasaran, special  part di  kerjakan  oleh subkontrak  dan  sebagian  besar  dibuat  sendiri  di  Laboratorium  Proses  Manufaktur  dan  Mesin- mesin  CNC,  Program  Studi  Teknik  Mesin  dan  Manufaktur,  Universitas  Surabaya.  Selanjutnya dilakukan subassembly dan final assembly untuk menggabungkan semua komponen menjadi satu “Mesin Cetak Batako”.
Pengujian  performansi  mesin  cetak  batako  dilakukan  setelah  proses  perakitan  selesai, bertujuan untuk memastikan bahwa mesin cetak batako dapat berfungsi dengan baik pada kondisi pengoperasian dan pembebanan normal

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Untuk mendapatkan keluaran berupa mesin cetak batako dengan kinerja yang baik, maka beberapa aktivitas yang disusun secara terstruktur dan sistematis telah dilakukan secara sekuensial dan paralel mulai dari perancangan, pembuatan sampai dengan pengujian mesin.

## Perancangan
Perancangan  mesin  cetak  batako  dilakukan  dengan  menjadikan  spesifikasi  desain  yang sudah  ditentukan  sebelumnya  sebagai  referensi.  Diharapkan  hasil  rancangan  ini  sesuai  dengan yang  diinginkan  karena  spesifikasi  rancangan  disusun  dengan  mempertimbangkan  potensi sumberdaya  lokal,  perkembangan  teknologi  dan  ekspektasi  mitra.  Dari  kajian design  analysis , yang mencakup mekanisme gerak, tranformasi gaya dan putaran, analisis tegangan dan pemilihan material serta dimensi dan bentuk komponen, hasil rancangan mesin pencetak batako ditunjukkan seperti  pada  Gambar  1.  Sedangkan detail  drawing yang  memuat  tentang  bentuk,  dimensi  dan konfigurasi pemukaan dari semua special parts tidak ditampilkan dalam artikel ini.
Gambar 1. Hasil Rancangan Mesin Cetak Batako

## Pembuatan
Proses pembuatan mesin cetak batako diawali dengan melakukan fabrikasi semua special parts , pengadaan standard parts yang dilanjutkan dengan perakitan. Fabrikasi rangka ( frame ) yang dibuat dari material  baja UNP 100  dilakukan  dengan  proses pemotongan dan pengelasan.  Pada konstruksi  rangka  ini  semua  komponen  dan  subsistem  digabungkan  menjadi  satu  dalam  suatu proses perakitan, hingga terbentuk mesin cetak batako seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.

## Gambar 2. Hasil Pembuatan Mesin Cetak Batako
Penjelasan Nomer Posisi Pada Gambar Mesin Cetak batako:
1. Rangka Mesin
Harus dibuat kokoh dan stabil, karena akan menahan beban impact pada saat penekanan (pess) batako dan vibrasi karena putaran poros eksentrik
2. Matras Bawah
Tempat cavity dimana adonan batako diisikan untuk kemudian digetarkan dan di tekan.
3. Matras Atas
Bagian yang dijatuhkan (drop) secara mendadak untuk menekan adonan batako yang ada didalam rongga cetak matras bawah.
4. Motor penggerak
Dari perhitungan kebutuhan daya untuk memutar poros eksentrik berserta beban diatasnya (dudukan pallet , matras atas, matras bawah dan adonan batako didalam cavity ), penggerak menggunakan motor diesel 8 HP.
5. V-Belt Pulley
Transmisi  pemindah  daya  dan  putaran  dari  poros  motor  diesel  menuju  poros  yang digerakkan (poros eksentrik). Pemilihan V-belt pulley untuk antisipasi apa bila mekanisme mengalami overload , motor penggerak tidak terbakar karen masih berputar pelan akibat efek slip pada transmisi V-belt pulley .
6. Poros Eksentrik
Ketika  poros  ini  berputar,  akan  menyebabkan  timbulnya  vibrasi  atau  getaran  pada komponen yang posisinya berada diatas poros. Poros eksentrik ini memiliki fungsi yang similar  dengan cam  shaft yang  digunakan  pada  motor  bakar  atau  pada  mesin  yang beroperasi secara otomatis.
7. Dudukan Pallet Batako Digunakan sebagai dudukan pallet dimana cetakan bawah dan adonan batako ditemptkan. Kontruksi  dudukan  pallet  ini  harus  kuat  karena  menerima  akumulasi  beben impact dan vibrasi.
8. Handle
Berbentuk  lengan  momen  yang  terhubung  dengan  beberapa  sambungan  ( link )  yang memiliki sifat suaian longggar, handle ini berberfungi untuk menaikkan dan menurunkan matras atas dan matras bawah pada saat berlangsungnya proses produksi.
9. Stopper
Komponen  ini  ditempatkan  pada  bagian  atas  mesin  cetak  batako,  yang  secara  fisik berbentuk baut dan mur. Fungsi stopper ini untuk mengatur ketebalan dari batako yang dicetak dengan cara memutar baut searah atau berlawanan jarum jam posisi kepala baut.

## Prinsip Kerja Mesin Cetak Batako.
Vibrasi yang terjadi pada adonan batako didalam cavity (rongga cetak) akan menggetarkan butiran-butiran  pasir  untuk  bermigrasi  mencari  dan  menempati  ruang  kosong  yang  terdapat didalam  adonan  batako.  Semakin  tinggi  simpang  getar  (amplitudo)  dan  frekuensi  getar  yang diterapkan, maka kepadatan batako yang dihasilkan juga akan meningkat.
Proses  penekanan  adonan  didalam  cetakan  dilakukan  dengan  menjatuhkan  cetakan  atas ( punch )  secara  gravitasi  dan  tiba-tiba  ( drop )  maka  akan  terjadi  pemampatan  adonan  batako didalam cetakan. Semakin berat punch yang digunakan dan semakin tinggi kecepatan punch sesaat sebelum  membentur  permukaan adonan batako, maka gaya impact yang ditimbulkan juga akan semakin besar, akibatnya kepadatan batako juga akan meningkat.
Kombinasi  sistim gravitational  drop dan  vibrasi  yang  diaplikasikan  pada  mekanisme mesin cetak batako ini akan dapat menghasilkan batako dengan densitas tinggi. Terdapat korelasi positip  yang  nyata  antara  densitas  dan  kekuatan  batako,  karena  semakin  padat  batako  yang dihasilkan  pada  proses  pencetakan,  kekuatan  batako  juga  akan  semakin  tinggi,  artinya  kualitas batako yang dihasilkan juga akan meningkat.

## Pengujian Performansi Mesin
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui beberapa karakteristik mesin dan proses sebagai dasar  untuk  pengembangan  berikutnya  dan  sebagai  panduan  pengoperasian  mesin  untuk  tujuan produksi  massal.  Gambar  3  berikut  ini  menunjukan  proses  pengujian  mesin  cetak  batako  dan batako yang dihasilkan.
Gambar 3. Pengujian Performansi Mesin Cetak Batako dan Hasilnya
Dari pengujian yang dilakukan didapatkan karakteristik mesin dan proses berikut ini:
- Pengujian  dilakukan  di  Laboratorium  Teknik  Mesin  dan  Manufaktur,  Universitas Surabaya.
- Pada  Mesin  Cetak  batako  terpasang  matras  4 cavity ,  sehingga  untuk  sekali  cetak dihasilkan 4 batako.
- Komposisi adonan terdiri dari 70 % pasir, 20 % semen dan 10 % air.
- Dari hasil pengamatan, kualitas batako yang dihasilkan masuk kategori baik.
- Cycle time 90 menit, dengan kapasitas produksi 160 batako/jam.

## Spesifikasi Mesin Cetak Batako dari Hasil Program PTDM
Berdasarkan perancangan, proses pembuatan dan pengujian performansi, maka secara lengkap spesifikasi Mesin Cetak batako yang dihasilkan dari Program PTDM adalah seperti berikut ini:
• Dimensi Mesin
: (143 X 75 X 200) cm.
• Sistem Operasi : Gravitational Drop and Vibration • Material Frame : Baja profi U type UNP 100 • Penggerak : Motor diesel 8 HP, bahan bakar solar • Transmisi : V-belt pulley • Sistem Vibrasi : Poros eksentriks • Ukuran batako
: ( 35 X 10X 15) cm.
• Matras (mould) : 4 cavity (4 batako sekali cetak) • Cycle Time : 90 detik
• Kapasitas produksi : 160 batako/jam
• Jumlah operator
: 3 orang

## KESIMPULAN
Rancangbangun  mesin  pencetak  batako  yang  dilaksanakan  melalui  program  PTDM Kemenristek/Brin sudah selesai dikerjakan dengan karakteristik mesin seperti berikut ini:
1. Mesin  cetak  batako  yang  didesain  menggunakan  sistem gravitational  drop dan  vibrasi terbukti menghasilkan batako dengan kualitas yang baik
2. Mesin dioperasikan dengan penggerak motor diesel 8 HP, transmisi gerak menggunakan V- belt pulley dan sistem vibrasi menggunakan poros eksentrik.
3. Cycle time 90 detik, dengan kapasitas produksi 160 batako/jam .
Adapun saran dalam pelaksanaan kegiatan ini, yaitu: 1) Perlu dilakukan penelitian untuk dapat  menemukan  komposisi  batako  dengan  ongkos  produksi  yang  murah  tetapi  kualitas  tetap baik. Dan pada mesin tersebut perlu dicoba dipasang cetakan paving block sehingga disamping untuk mencetak batako juga dapat digunakan untuk memproduksi paving block .

## DAFTAR PUSTAKA
Adhi,  I.,  dan  Okariawan,  I.,  (2016).  Peningkatan  Kualitas  dan  Daya  Saing  Batako  dengan Pemanfaatan  Limbah  Abu  Terbang  dan  Penggunaan  Mesin  Cetak  Getar. Jurnal  Abdi Insane Unram, Vol. 2, No. 3, hal. 77-80.
Abdulhalim,  Restu,  A.,  dan  Pitrandjalisari,  V.  (2014).  Perancangan  Mesin  Pembuat  Batako Styrofoam Untuk Pengusaha Kecil. Jurnal Widya Teknika, Vol. 22, No. 2, hal. 61-65.
Burhanuddin,  B.  dan  Darmanijati,  M.  R.  S.  (2018).  Pemanfaatan  Limbah  Plastik  Bekas  Untuk Bahan Utama Pembuatan Paving Block. Jurnal Rekayasa Lingkungan , vol. 18, no.1.
Christina, R., Anggraini, I., M., Syahwanti, H. (2020). Sosialisasi Pemanfaatan Limbah Plastik Sebagai Bahan Block Untuk Menumbuhkan Jiwa Kewirausahaan Pada Mahasiswa. Jurnal Pengabdian Masyarakat Iron (Sipil, Elektro, Mesin), Vol.3 no.1 hal.179-187
Riman,  Irawan,  D.,  dan  Putri,  C.,  F.  (2013).  Pencetak  Paving  dan  Batako  Bokashi  Kombinasi Mekanis dan Hidraulis Untuk Meningkatkan Produktifitas. Jurnal Widya Teknika, Vol. 21, No.1, hal. 33-36.
Sinaga, E., J., Mujiono, & Sudiasa, I., N., (2017). Perancangan dan Pembuatan Mesin Pencetak Batako  Untuk  Meningkatkan  Hasil  Produksi  Di  Desa  Jatiguwi  Sumberpucung  Malang. Jurnal Industri Inovatif, Vol. 7, No. 1, hal. 12-14.
Sriyanto,  N.,  B.,  Aryono,  S.,  &  Saptono,  H.  (2014).  Rancang  Bangun  Mesin  Pencetak  Paving Block dengan Sistem Vibrator Untuk Meningkatkan Kualitas dan Kuantitas Produk UKM. Jurnal Dianmas , Vol. 3, No. 1, hal. 53-58.