## DESAIN DAN SIMULASI POROS MESIN BRUSH SANDER DENGAN TIPE DUA POROS BRUSH
Lucky Arifirnando (1) dan Fatkur Rhohman (1*)
(1) Teknik Mesin, Universitas Nusantara PGRI Kediri
(*) E-mail Corresponding Author : fatkurrohman@unpkediri.ac.id

## Abstrak
Penelitian ini berfokus pada desain dan simulasi poros mesin brush sander dengan tipe dua poros brush . Poros mesin merupakan komponen kritis dalam mesin brush sander , dan desain yang efisien menjadi  kunci  untuk  meningkatkan  kinerja  dan  daya  tahan  mesin.  Simulasi  dilakukan  untuk menganalisis distribusi gaya, torsi, von mises stress , deformasi, dan faktor keamanan pada poros. Digunakan jenis Ductile Iron sebagai material poros dengan yield strength sebesar 5.51485e+008 N/m^2.  Hasil  simulasi brush model  2  menunjukkan  Von  Mizes Stress maksimum  2.955e+002 N/m^2  dan minimum  .709e+000  N/m^2. Displacement maksimum  .567e-008  mm  dan  minimum 0.000e+000  mm,  dengan  nilai  tertinggi  pada  ujung  poros  berwarna  merah.  Simulasi strain maksimum 1.151e-009 dan minimum 5.726e-011. Faktor keamanan (FOS) maksimum 1.171e+008 dan  minimum  1.866e+006,  menandakan  model  aman  dengan  kriteria  di  bawah  10.  Penelitian  ini memberikan  wawasan  mendalam  terkait  karakteristik  mekanik  poros,  memungkinkan  perancang untuk  melakukan  penyesuaian  desain  guna  meningkatkan  efisiensi  dan  keandalan  mesin brush sander dengan dua poros brush .
Kata Kunci: Desain, Poros, Simulasi, Brush Sander .

## Abstract
This research focuses on the design and simulation of a brush sander machine shaft with a two-shaft brush  type.  The  machine  shaft  is  a  critical  component  in  a  brush  sander  machine,  and  efficient design is the key to improving machine performance and durability. Simulations were carried out to analyze the distribution of force, torque, von Mises stress, deformation and safety factors on the shaft. Ductile Iron is used as the shaft material with a yield strength of 5.51485e+008 N/m^2. The brush model 2 simulation results show a maximum Von Mizes Stress of 2.955e+002 N/m^2 and a minimum  of  .709e+000  N/m^2.  Maximum  displacement  is  .567e-008  mm  and  minimum  is 0.000e+000 mm, with the highest value at the shaft end in red. Simulated maximum strain 1.151e- 009 and minimum 5.726e-011. The maximum factor of safety (FOS) is 1.171e+008 and the minimum is  1.866e+006,  indicating  a  safe  model  with  criteria  below  10.  This  research  provides  in-depth insight  into  the  mechanical  characteristics  of  the  shaft,  allowing  designers  to  make  design adjustments to improve the efficiency and reliability of brush sander machines with two brush shafts.
Keywords: Design, Simulation, Shaft, Brush Sander.

## 1 PENDAHULUAN
Proses  pengolahan  kayu  menjadi  berbagai  perkakas melibatkan  beberapa  tahapan  yang  penting  untuk mencapai kualitas akhir yang optimal. Tahapan awal biasanya dimulai dengan pemotongan kayu, di mana bahan  mentah  diubah  menjadi  ukuran  yang  sesuai dengan desain yang diinginkan. Selanjutnya, tahapan pra-proses  melibatkan  proses  penghalusan  kayu menggunakan  amplas  kayu,  sehingga  permukaan kayu  menjadi  lebih  halus  dan  siap  untuk  tahap selanjutnya.  Tahap  inti  proses  mencakup  langkah- langkah kritis dalam pembentukan perkakas tersebut, di mana berbagai elemen kayu dirangkai dan dibentuk sesuai  dengan  desain  yang  diinginkan[1].  Proses pengecatan  pada  tahapan finishing menjadi  tahap terakhir, yang memberikan perlindungan dan estetika pada produk akhir[2]. Dengan mengikuti serangkaian
tahapan  ini,  pengolahan  kayu  dapat  menciptakan perkakas yang tidak hanya berkualitas tinggi dari segi fungsionalitasnya,  tetapi  juga  estetis  dan  tahan lama[3].
Dalam  melaksanakan  proses-proses  tersebut,  PT.  Y mengandalkan  penggunaan  mesin-mesin  modern untuk meningkatkan efisiensi kerja. Salah satu mesin yang  digunakan  adalah  mesin brush  sander ,  sebuah mesin  pengamplasan  kayu  yang  berperan  penting setelah  tahap  potongan[4].  Cara  kerja  mesin  ini melibatkan  pengamplasan  kayu  melalui  mata brush yang berfungsi sebagai mata amplas kasar[5]. Mesin ini  menggunakan  momen  putar  untuk  menjalankan mata brush ,  sehingga  permukaan brush secara otomatis bersentuhan dengan kayu dan menciptakan gaya gesek, memulai proses pengamplasan[6]. Mesin ini  terdiri  dari  satu  buah brush ,  memungkinkan
pengamplasan dilakukan secara bertahap pada kedua sisi  kayu,  menciptakan  hasil  akhir  yang  halus  dan sesuai  dengan  standar  kualitas  yang  diinginkan. Dengan  penggunaan  teknologi  ini,  PT.  Y  dapat memberikan  produk  berkualitas  tinggi  dalam  proses produksinya[7].  Dampak  dari  proses  pengamplasan yang  bergantian  tersebut  adalah  penurunan  efisiensi dalam pekerjaan, menyebabkan pengurangan kuantitas  produksi  dan  mengakibatkan  penurunan kuantitas hasil akhir produk.
2 METODOLOGI
1. Desain Mesin
Gambar 1. Desain Mesin Keseluruhan
2. Desain dan Dimensi Brush
Gambar 2. Model Brush
Gambar 3. Dimensi Mesin Brush 3. Diagram Alir Proses Penelitian
Gambar 4. Diagram Alir Penelitian
Dalam  proses  pembuatan  desain  dan  simulasi  poros mesin brush  sander dengan  tipe  dua  poros brush , diantaranya mencakup beberapa langkah, antara lain:
1. Studi literatur Studi  literatur  didalam  penelitian  ini  mengacu pada  pencarian  dan  pemahaman  mengenai literatur yang akan digunakan untuk menunjang penelitian  yang  dilaukan.  Literatur  yang digunakan  didalam  penelitian  ini  berasal  dari
buku dan jurnal yang sudah tervalidasi nasional dengan  topik  utama  yaitu  mengenai  analisis poros mesin brush sander .
2. Pengambilan Data
Data  penelitian  yang  digunakan  didalam penlitian  ini  diambil  dari  mesin  adalah  data mesin brush  sander .  Sebelum  data  itu  diambil diperlukan  persiapan  terlebih  dahulu  untuk merancang  suatu  pengumpulan  data.  Langkah awal  yaitu  observasi  lapangan  terlebih  dahulu, sehingga  kita  bisa  mengetahui  data  apa  saja yang  diperlukan  dan  dimana  kita  bisa mendapatkan data tersebut.
3. Desain Desain  mesin brush  sander digunakan  untuk mengoreksi  lokasi  dan  proses  kerja  yang dilakukan  oleh  mesin  untuk  menentukan  poin- poin yang sesuai untuk proses analisis.
4. Analisis Tahap  kunci  didalam  penelitian  ini  adalah analisis  poros brush poin-poin  yang  akan dilakukan analisis yaitu meliputi Displacement, Von mises, Strain, Safety factor.
5. Pembuatan Laporan Langkah terkahir didalam  penelitian ini adalah pembuatan laporan sebagai bukti tertulis secara lengkap mengenai proses penelitian .

## 3 HASIL DAN PEMBAHASAN
Langkah  awal  didalam  proses  simulai  proses  ini adalah  dengan  menentukan  tumpuan  dari brush dan juga menetukan gaya-gaya yang bekerja pada bursh .
Gambar 5. Ttik Tumpuan Brush
Setelah itu penentuan jenis material yang diguanakn didalam  penelitian  ini  material  yang  digunakan didalam  brush  adalah  material  Ductile  Iron  dengan spesifikasi material sebagai berikut :

## Gambar 6. Mecahnical properties Material
Dikarenakan  sistem  kerja  dari bursh ini  bersifat ringan  maka  pembebanan  yang  diberikan  didalam brush sebesar  20  N  dengan  asumsi brush hanya
bergesekan  dengan  kayu  dan  tidak  menimbulkan gaya yang besar.
Gambar 7. Distrubis Pembenanan
Setelah  tahap  pembebanan  selesai  maka  dilakukan proses meshing dimana  untuk  proses meshing mengahasilkan 4645 nodes dan 2717 elemen.
Gambar 8. Meshing Pada Brush
Setelah  proses  diatas  maka  didapati  hasil  dari simulasi brush dengan  model  2 brush yaitu  sebagai berikut :

## Von Mizes Stress
Gambar 9. Hasil Dari Von Mizez Stress
Hasil  dari  simualsi  menunjukan  hasil  maksimum berada  pada  2.955e+002N/m^2  dan  hasil  minimum pada  .709e+000N/m^2.  Hasil  tertinggi  ditunjukan oleh warna merah dan hasil terendah ditunjuukan oleh warna biru.

## Displacement
Gambar 10. Displacement
Selanjutnya utuk hasil displacement maksimum pada angka  .567e-008mm  dan  minimum  pada  angka 0.000e+000mm.  Hasil  displacement  tertinggi  pada bagian ujung poros dengan warna merah.

## Strain

## Gambar 11. Strain
Hasil  dari  simulasi  dari  strain  menunjukan  angka maksimum yaitu pada 1.151e-009 dan minimum pada angka 5.726e-011.
FOS (Factor of Safety)
Gambar 12. FoS
Hasl  dari Factor  of  Safety pada  angka  Maksimum 1.171e+008  dan  minimum  pada  angka  1.866e+006 hasil  ini  menunjukan  bahwa  model  dalam  kondisi aman yaitu pada kriterian dibawah 10.
Dalam  langkah  awal  simulasi brush ,  penentuan tumpuan brush dan analisis gaya yang bekerja pada brush menjadi  tahap  krusial.  Titik  tumpuan brush diidentifikasi  untuk  memahami  bagaimana brush akan berinteraksi dengan material kayu. Selanjutnya, jenis  material  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah Ductile Iron , dengan spesifikasi material yang mencakup  sifat  mekaniknya.  Mengingat  sifat  kerja yang  ringan  dari brush ,  beban  yang  diterapkan sebesar  20  N  dengan  asumsi  bahwa brush hanya berinteraksi  dengan  kayu  tanpa  menimbulkan  gaya yang signifikan.
Setelah tahap pembebanan, dilakukan proses meshing yang  menghasilkan  4645  node  dan  2717  elemen. Selanjutnya,  hasil  simulasi brush dengan  model  2 brush menunjukkan  Von  Mizes  Stress  maksimum sebesar  2.955e+002  N/m^2  dan  minimum  sebesar .709e+000  N/m^2.  Hasil  displacement  menunjukan nilai maksimum sebesar .567e-008 mm dan minimum sebesar 0.000e+000 mm, dengan nilai tertinggi pada ujung poros ditunjukkan oleh warna merah. Simulasi strain  menunjukkan  angka  maksimum  pada  1.151e-
009  dan  minimum  pada  5.726e-011.  Faktor keamanan  (FoS)  menunjukkan  angka  maksimum 1.171e+008 dan minimum 1.866e+006, menandakan bahwa  model  berada  dalam  kondisi  aman  dengan kriteria  di  bawah  10.  Hasil  ini  memberikan pemahaman  mendalam  tentang  respons  dan  kinerja brush,  memungkinkan  identifikasi  potensi  masalah dan  memastikan  keamanan  model  dalam  kondisi simulasi tertentu.

## 4 KESIMPULAN
Dalam  langkah  awal  simulasi brush ,  penentuan tumpuan  dan  analisis  gaya  pada brush menjadi krusial. Menggunakan material Ductile Iron, dengan pembebanan  20  N  karena  sifat  kerja  ringan brush terhadap  kayu.  Proses meshing menghasilkan  4645 nodes dan 2717 elemen. Hasil simulasi brush model
2  menunjukkan  Von  Mizes Stress maksimum 2.955e+002 N/m^2 dan minimum .709e+000 N/m^2. Displacement maksimum  .567e-008  mm  dan minimum  0.000e+000  mm,  dengan  nilai  tertinggi pada  ujung  poros  berwarna  merah.  Simulasi  strain maksimum  1.151e-009  dan  minimum  5.726e-011. Faktor keamanan (FoS) maksimum  1.171e+008 dan minimum  1.866e+006,  menandakan  model  aman dengan  kriteria  di  bawah  10.  Hasil  ini  memberikan pemahaman  mendalam  tentang  respons  dan  kinerja brush serta mengidentifikasi potensi masalah.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Puji  dan  syukur  senantiasa  terpanjatkan  kepada Tuhan  Yang  Maha  Esa,  karena  atas  berkat  dan rahmat-Nya, penulis dapat menyelesaikan karya tulis ilmiah ini dengan sebaik-baiknya.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  P. Sebagai and P. Daya, “ Design of Horizontal Flour Machine Using Electric Motors as Power Sources ” vol. 01, no. 02, 2018.
[2]  Y.  Jazuli,  “Desain  dan  Simulasi  Mesin  Oven Kopi Tipe Tray Rotary Kapasitas 25 Kg,” Vol. 4, no. 1, 2021.
[3]  L.  A.  Bădescu  and  O.  Zeleniuc,  “ Research  on the  Power  Consumption  in  Sanding  Process With ,” vol. 11, pp. 501–507, 2015.
[4]  S.  Pendidikan,  “ Desain  dan  analisis  dinamis kekuatan  poros  final  drive  urban  concept batavia unj ”jayaraya01 -mk2 ”” 2018.
[5]  A.  Mulyana,  “ Proses  Pembuatan  Media Pembelajaran  Dudukan  Mesin  Perombakan, ” 2022.
[6]  P.  Studi,  M.  Feb,  and  U.  N.  P.  Kediri, “Penerapan  Perspektif Balanced  Scorecard Sebagai  Pengukuran,”  Vol.  2,  pp.  106–115, 2023.
[7]  D. Pengaruh, P. Panas, H. K. Sardjono, and E. Diniardi,  “Studi  Sifat  Mekanis  dan  Struktur Mikro pada Baja Din 1 . 7223,” pp. 42–50, 2009