## RANCANG BANGUN SISTEM PENGEPRESAN DENGAN PENGGERAK PNEUMATIK PADA MESIN PRESS DAN POTONG UNTUK PEMBUATAN KANTONG PLASTIK UKURAN 400 X 550 MM
Rudy Febri Indriyanto Fakultas Teknik, Program Studi Teknik Mesin Universitas Muria Kudus Email: rudyfbr@gmail.com

## Masruki Kabib
Fakultas Teknik, Program Studi Teknik Mesin Universitas Muria Kudus Email: masruki.kabib@umk.ac.id

## Rochmad Winarso
Fakultas Teknik, Program Studi Teknik Mesin Universitas Muria Kudus Email: rochmad.winarso@umk.ac.id

## ABSTRAK
Pengepresan kantong plastik selama ini masih banyak menggunakan sistem dengan penggerak manual atau mekanik yang mengakibatkan hasil pengepresan dari plastik kurang sempurna, karena tekanan yang diberikan satu dengan yang lain berbeda. Tujuan dari penelitian ini adalah merancang dan membuat press kantong  plastik  400  x  550  mm  dengan  penggerak  sistem  pneumatik.  Metode  rancang  bangun    yang digunakan  dalam  pembuatan  mesin  ini  meliputi  kajian  pustaka,  analisa  kebutuhan  pengepresan  plastik, konsep  desain press pneumatik,  perhitungan  kapasitas,  dan  analisa  simulasi  pengepresan.  Dalam  tahap pembuatannya  meliputi  beberapa  proses  yaitu  gambar  kerja,  pemotongan  bahan,  perakitan  sistem pengepresan,  dan  uji  coba    mesin press untuk  mengetahi  hasil  pembuatan  mesin.  Hasil  rancang  bangun mesin potong dan press plastik ukuran 400 x 550 mm ini adalah kapasitas pengepresan  500 press /jam , pemanas menggunakan daya 500 watt dengan 2 Stripe Heater masing-masing dengan daya 250 watt, untuk penggunaan  silinder  pnumatik  menggunakan  silinder  dengan  diameter  20  mm  dengan  batang  torak berdiameter 8 mm.
Kata kunci: pengepresan; sistem pneumatic; kantong plastik .

## ABSTRACT
The  plastic  bag  presses  have  so  far  used  many  manual  or  mechanical  drive  systems  which  have resulted in imperfect plastic pressing, due to the different pressure given to one another. The purpose of this study is to design and make press 400 x 550 mm plastic bags with pneumatic system driven.The design method used in the manufacture of this machine includes literature review, plastic pressing needs analysis, pneumatic  press  design  concept,  capacity  calculation,  and  pressing  simulation  analysis.  In  the manufacturing phase, it includes several processes, namely working drawings, cutting material, pressing system assembly, and press machine testing to find out the results of machine manufacture.The design of the 400 x 550 mm plastic cutting and press machine is 500 press / hour pressing capacity, the heater uses 500 watts of power with 2 Stripe Heaters each with 250 watts of power, for the use of a pneumatic cylinder using a cylinder with a diameter of 20 mm with piston rod 8 mm in diameter.
Keywords: pressing; pneumatic systems; plastic bags.

## 1. PENDAHULUAN
Proses pembuatan kantong plastik banyak dilakukan oleh industri kecil. Permasalahan  yang terjadi adalah  diperlukan  pengepresan  kantong  plastik  dengan  sistem  kontinyu  dan  kapasitas  yang  lebih  besar. Proses pembuatan yang dilakukan industri kecil sebagian besar masih menggunakan cara cara manual atau
mekanik.  Sistem  pengepresan  plastik  ini  dianggap  kurang  optimal  dan  kemampuan  kapasitasnya  relatif kecil [1].
Kantong Plastik merupakan bahan yang banyak dibutuhkan untuk pengemasan produk. Penggunaan kantong plastik juga harus dibatasi, karena merupakan bahan yang sulit diurai oleh mikro organisme. Bahan kantong plastik dapat menggunakan alternatif pati ubi jalar [2].
Sistem  penggerak  untuk  pengepresan  plastik  dapat  menggunakan  sistem  pneumatik.  Sistem pneumatik  merupakan sistem  penggerqk  yang  memanfaatkan udara bertekanan. Sistem  Gerak  yang bisa dilakukan oleh aktuator pneumatik adalah gaya dorong dan gaya tarik. Sistem penggerak pneumatic dapat bekerja  secara  kontinyu  [3].  Sistem  gerak  aktuator  pneumatik  pada  mesin  pres  dapat  di  pasang  secara vertikal  dan  horizontal  [4].  Aktuator  bergerak  dengan  membawa  beban  massa  komponen  pres  dan menghasilkan  gaya  pengerpresan.  Gaya  yang  dihasilkan  aktuator  pneumatik  berbeda  dengan  sistem hidrolik  untuk proses pengepresan [5].
Sistem pengepres plastik menggunakan elemen pemanas dengan sumber energi dari listrik.  Bahan yang digunakan untuk elemen pemanas biasanya adalah kawat nikelin yang dilapisi bahan isolator.  Pada kedua  ujung  kawat  nikelin  dialiri  arus  listrik,  sehingga  akan  menghasilkan  panas  yang  dapat  digunakan untuk  pengepresan plastik [6].
Kantong    plastik  banyak  dibutuhkan  untuk  bahan  pengemas  berbagai  produk  dan  makanan.  Untuk menghasilkan kantong plastik di butuhkan alat potong dan press yang dapat bekerja secara kontinyu dengan kualitas yang baik. Untuk memenuhi kebutuhan alat potong dan pres kantong plastik dapat dikembangkan dengan sistem penggerak pneumatic.
Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan membuat press kantong plastik ukuran 400 x 550 mm dengan  penggerak  sistem  pneumatik.  Sistem  pengepresan  menggunakan  penggerak  aktuator  pneumatik. Bidang  pengepresan  dari  bahan  lempengan  yang  berfungsi  sebagai  pengepres  kantong  plastik  dengan ukuran  550  mm.    Mekanisme  proses    dapat  mengepres  plastik  pada  setiap  panjang  550  mm,  dengan penyesuaian putaran roll yang dibutuhkan untuk mendapatkan panjang plastik 550 mm. Pengendalian gerak menggunakan sistem kontol yang dapat mengatur gerak sebuah motor stepper, ketika putaran motor stepper yang telah diinginkan telah tercapai sistem kontrol harus memberikan sinyal kepada motor stepper untuk berhenti  dan  sistem  kontrol  melanjutkan  untuk  memerintah    katup  selenoid  dan  selenoid  elektrik  untuk bekerja, proses tersebut dilakukan secara berulang-ulang pada sistem mesin pres kantong plastik ini.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Untuk  melakukan  perancangan  dan  pembuatan  mesin  press  kantong  plastik  ada  beberapa  langkah yang harus dilakukan yaitu :

## 2.1 Proses Perancangan Sistem Pengepresan Kantong Plastik
Perancangan  dilakukan  terlebih  dahulu  sesuai  dengan  langkah  –  langkah  proses  desain.  Analisa kebutuhan pengepresan plastik yang dilakukan dalam proses analisa kebutuhan meliputi aspek manufaktur, aspek  produksi,  aspek  ergonomis,  dan  aspek  keselamatan  kerja.  Konsep  desain  sistem  pengepresan memiliki dua macam konsep yang akan dibandingkan untuk melihat perbedaanya antara konsep pertama dan  konsep  kedua  yang  memiliki  kriteria  berbeda-beda.  Perhitungan  perencanaan  sistem  pengepresan kantong plastik yang terdiri dari pemomotongan material , perhitungan elemen pemanas, Batang pengarah, perhitungan sistem pnumatik, dan perhitungan rangka.

## 2.2 Proses Pembuatan Sistem Pemotong Kantong Plastik
Dalam proses manufaktur sistem pengepresan kantong plastik dilakukan pemahaman gambar desain dan mempelajari proses kinerja mesin. Berikut adalah beberapa proses pembuatan yag dilakukan yaitu: 1) Pembuatan rangka sistem pengepresan kantong plastik harus terlebih dahulu mempersiapkan alat dan bahan yang  digunakan    serta  memahami  gambar  kerja  yang  digunakan.  Beberapa  langkah  –  langkah  yang dilakukan dalam pembuatan yaitu pengukuran, menitik benda kerja, memotong, mengebor, dan mengelas. 2)  Pembuatan  tempat  elemen  pemanas  dan  tempat  silinder  pnumatik  memiliki  beberapa  hal  yang  harus dilakukan  dalam  pembuatan  sistem  pengepresan  seperti  memahami  gambar  kerja  yang  harus  dilakukan, pengukuran pemotongan, pengelasan dan pengeboran dan yang terakhir merangkai sistem pneumatik.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Pemilihan Konsep Desain
Dalam pemilihan  konsep desain meliputi beberapa aspek yang dapat dijelaskan pada Gambar 1.
a. b.
Gambar 1. (A)Konsep Desain Pertama Dan (B) Konsep Desain Kedua
Pada  gambar  1  (a)  konsep  pertama  dengan  komponen:  1)  rangka,  2)  aktuator,  3)  pemanas,  4)  as penghubung, 5) plat penghubung, 6) pegas. Pada gambar 1 (b) konsep kedua dengan  komponen: 1) rangka, 2) aktuator, 3) pemanas, 4) poros penghubung, 5) plat penghubung.
Pemilihan  konsep  desain  yang    memenuhi  persyaratan  sistem  pengepresan  kantong  plastik  adalah konsep yang kedua atau konsep (b), dengan alasan desain pengepresan lebih praktis tidak membutuhkan komponen atau material yang banyak, biaya pembuatan yang lebih murah dan hasil pengepresan akan lebih baik  dibandingkan konsep pertama.
Mekanisme kerja dari sistem pengepresan menggunakan sistem pnumatik ini adalah mesin kantong plastik ini menggunakan motor steper untuk menggerakkan roll dengan kapasitas potong 500 press/ jam, pengepresan akan digerakkan oleh penggerak silinder pnumatik, pada saat katup selenoid mendapat sinyal dari sistem  kontrol katup akan  membuka dan udara akan mengalir sehingga piston bergerak positif atau menekan plastik ke pemanas sehingga pengepresan plastik dapat berlangsung, setelah proses pengepresan plastik akan diteruskan roll menuju pemotongan dan akan diteruskan ke proses perhitungan 100 pcs plastik dapat bergeser untuk memenuhui kebutuhan pengepresan 500 press/ jam.

## 3.2 Perhitungan Perancangan Yang Digunakan
Perhitungan dalam perancangan spesifikasi didasarkan pada beberapa rumus sebagai berikut :

## 3.2.1 Perhitungan elemen Pemanas
Perhitungan dalam perancangan pemanas menggunakan persamaan 1 [7].
P = V2 R (1)
Dimana P adalah daya  heater, V adalah tegangan, dan R adalah hambatan

## 3.2.2 Perhitungan Gaya pengepresan
Perhitungan gaya pengepresan dapat dicari dengan menggunakan persamaan 2 [1].
(2)
1 5 3 2 4 6 1 2 4 5 3
Dimana F adalah gaya pengepresan (N), P adalah tekanan (N/m 2 ), dan A adalah luasan permukaan yang akan di press (m 2 )

## 3.2.3 Perhitungan aktuator
Perhitungan perencanaan aktuator pneumatik didasarkan pada persamaan 3 dan 4 [1]:
Diameter silinder
D 2 = F π 4 .p. μ
(3)
Dimana D adalah diameter silinder, F adalah gaya pengepresan, P adalah tekanan,  adalah koefisien gesek.
Diameter batang torak
d 4 = 54. 𝐿2.𝐹.𝑠 π . E (4)
Dimana d adalah diameter batang torak, L adalah jarak gerakan, F adalah gaya pengepresan, s adalah faktor keamanan, E adalah modulus elastisitas. Dari perhitungan tersebut didapatkan hasil pada tabel 1.
Tabel 1. Komponen press Bagian Jenis komponen Hasil Komponen Press Pemanas Pneumatik Daya = 500 watt Diameter torak= 20 mm Diameter batang torak= 8 mm Tekanan kerja = 3,6 bar
Debit= 1,4 liter/ menit

## 3.3 Analisa Simulasi Aliran Pneumatic
Pada proses simulasi ini  menggunakan bantuan software pneumatik, program ini  mampu  membuat permodelan sistem pneumatik. Pada proses ini rangkaian sistem pneumatik digambar dan diberi spesifikasi sesuai dengan yang direncanakan dalam perhitungan sebelumnya, adapun pada proses ini yang dimasukkan kedalam spesifikasi adalah sebagai berikut : Kompresor penampung udara adalah 6 bar, Filter udara dan saringan  udara  sebesar  3,6  bar,  katup  selenoid  5/2    dengan  tegangan  24  volt  dan  diberi  ground, nozzle sebesar 1,4 liter/menit dan gaya  tekan silinder sebesar 96,49 N.
Gambar 2. Rangkaian dan Hasil Simulasi
Pada simulasi gambar 2 adalah rangkaian sistem pneumatic untuk mesin pres dan hasil simulasi, hasil pada  pengujian  ini  piston  dengan  beban  96,49  N  mampu  digerakkan  dengan  sistem  pneumatik  yang direncanakan sebelumnya, dan dihasilkan kecepatan sebesar 0,075 m/detik.

## 3.4 Proses Pembuatan

## 3.4.1 Pembuatan Dudukan Heater
Dudukan  heater  digunakan  untuk  tempat  pemanas  yang  berfungsi  sebagai  alat  untuk  pengepresan kantong plastik, bentuk dan ukuran ditunjukkan pada gambar 3 .
Gambar 3. Pembuatan Dudukan Heater
a. Pengeboran
Langkah pengawalan dapat dicari dengan menggunakan persamaan 5 [8].
lv = tan 59 0 1 2 d (5)
Dimana lv adalah langkah pengawalan, d adalah diameter mata bor. Langkah pengakhiran dapat dihitung menggunakan persamaan 6 [8].
ln = tan 59 0 1 2 d (6)
Dimana  ln  adalah  langkah  pengakhiran,  d  adalah  diameter  mata  bor.  Kecepatan  pengeboran dihitung dengan menggunakan persamaan 7 [8].
n = v.1000 π.d (7)
Dimana n adalah kecepatan pengeboran, v adalah kecepatan potong, d adalah diameter mata bor. Laju pemakanan pengeboran dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 8 [8].
f = 0,084. √ d 3 (8)
Dimana  f  adalah  laju,  d  adalah  diameter  mata  bor.  Kecepatan  makan  dapat  dihitung  dengan menggunakan persamaan 9 [8].
v f = f .n (9)
Dimana  Vf  adalah  kecepatan  makan,  f  adalah  laju,  n  adalah  Kecepatan  pengeboran.  Panjang pengeboran dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 10 [8].
( l t ) = ( l v ) + ( l w ) +(l n ) (10)
Dimana  lt  adalah  panjang  pengeboran,  lv  adalah  langkah  pengawalan,  lw  adalah  panjang pemotongan benda kerja, lv adalah langkah pengakhiran.
Waktu pengeboran dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 11 [8].
t c = lt vf (11)
Dimana tc adalah waktu pengeboran lt panjang pengeboran, vf adalah Kecepatan makan.
b. Penyambungan Las
Panjang luasan las dihitung dengan persamaan 12 [9].
A = a . l (12)
A  adalah  panjang  luasan  las,  a  adalah  tebal  plat,  l  adalah  panjang  sambungan  las.  Waktu Pengelasan dihung dengan persamaan 13 [9]
t = tot panjang kampuh panjang per 1 menit (13)
Panas dapat dihitung dengan persamaan 14 [10].
J = 60 . I . E V (14)
Dimana  J  adalah  panas  pengelasan,  I  adalah  arus  listrik,  E  adalah  Tegangan  busur,  V  laju pengelasan.  Dari perhitungan diatas didapatkan waktu pengeboran dan pengelasan yang tertera pada tabel 2.
Tabel 2. Hasil waktu pembuatan dudukan heater Jenis permesinan Bagian Hasil Pengeboran Pengelasan Pengelasan Pengeboran dengan ∅ 8 mm sebanyak 8 lubang. Pengelasan dengan panjang 27 mm sebanyak 4 kali pengelasan. Pengelasan dengan panjang 20 mm sebanyak 8 kali pengelasan. 41,28  detik 2,88 menit 2,13 menit
Dari proses pengeboraan dengan ∅ 8 mm terdapat hasil sebagai berikut : langkah pengawalan sebesar 6,65 mm, langkah pengakhiran sebesar 6,65  mm,   kecepatan pengeboran 1194 rpm, laju  0,168 mm/put, kecepatan makan 200 mm/menit, Panjang pengeboran 17,30 mm. Pada proses pengelasan dengan panjang 27 mm untuk pengelasan sebanyak 4 kali didapatkan data hasil sebagai berikut : panjang luasan yang dilas 432 mm 2 , menggunakan 2,88 elektroda, panas yang dihasilkan 88000 Joule / cm. Proses pengelasan dengan panjang 20 mm untuk pengelasan sebanyak 8 kali didapatkan hasil sebagai berikut : panjang luasan yang dilas 320  mm 2 , menggunakan 2,13 elektroda, panas yang dihasilkan 70400 Joule / cm.

## 3.4.2 Pembuatan Penghantar Panas Kuningan
Gambar 4. Pembuatan Penghantar Panas Kuningan
Pembuatan lubang penghantar heater sebagaimana gambar 6 dengan waktu pengeboran yang tertera pada tabel 3.
Tabel 3. Hasil waktu pembuatan penghantar panas kuningan
Jenis permesinan Bagian Hasil Pengeboran Pengeboran dengan ∅ 6,5 mm sebanyak 4 lubang 41,28  detik
Proses pengeboraan dengan ∅ 6,5 mm terdapat hasil sebagai berikut : langkah pengawalan sebesar 6,96  mm,  langkah  pengakhiran  sebesar  6,96  mm,  kecepatan  pengeboran  1469  rpm,  laju  0,156  mm/put, kecepatan makan 230 mm/menit, Panjang pengeboran 23,94 mm.

## 3.4.3 Pembuatan Kerangka
Proses pembuatan rangka mengacu pada gambar desain rangka seperti yang ditunjukkan pada gambar 5.

## Gambar 5. Pembuatan Kerangka
Dari perhitungan  pembuatan rangka didapatkan waktu pengeboran dan pengelasan yang tertera pada tabel 4.
Tabel 4. Hasil waktu pembuatan kerangka Jenis permesinan Bagian Hasil Pengeboran Pengeboran Pengelasan Pengeboran dengan ∅ 8 mm sebanyak 2 lubang.
Pengeboran dengan ∅ 22 mm sebanyak 1 lubang. Pengelasan dengan panjang 90 mm sebanyak 20 kali pengelasan. 4,8  detik 4,52 detik 24  menit
Dari proses pengeboraan dengan ∅ 8 mm terdapat hasil sebagai berikut : langkah pengawalan sebesar 6,65 mm, langkah pengakhiran sebesar 6,65  mm,   kecepatan pengeboran 1194 rpm, laju  0,168 mm/put, kecepatan makan 200 mm/menit, Panjang pengeboran 15,30 mm. Proses pengeboraan dengan ∅ 22 mm terdapat  hasil  sebagai  berikut  :  langkah  pengawalan  sebesar  18,304  mm,  langkah  pengakhiran  sebesar 18,304 mm,  kecepatan pengeboran 434  rpm, laju 0,235 mm/put, kecepatan makan 512 mm/menit, Panjang pengeboran  38  mm.  Proses  pengelasan  dengan  panjang  90  mm  untuk  pengelasan  sebanyak  20  kali didapatkan hasil sebagai berikut : panjang luasan yang dilas 3600  mm 2 , menggunakan 24 batang elektroda, panas yang dihasilkan 70400 Joule / cm.

## 3.4.4 Pembuatan Cetakan
Gambar kerja  untuk Pembuatan cetakan sebagaimana ditunjukkan gambar 6 dan  waktu pengeboran sebagaimana  ditunjukkan tabel 5.
Tabel 5. Hasil waktu pembuatan  cetakan Jenis permesinan Bagian Hasil Pengeboran Pengeboran Pengeboran dengan ∅ 8 mm sebanyak 1 lubang. Pengeboran dengan ∅ 12 mm sebanyak 2 lubang. 4,57  detik 14,28 detik
Dari  proses  pengeboraan  dengan ∅ 8  mm  didapatkan  hasil  sebagai  berikut  :  langkah  pengawalan sebesar  6,65  mm,  langkah  pengakhiran  sebesar  6,65  mm,    kecepatan  pengeboran  1194  rpm,  laju  0,168 mm/put, kecepatan makan 200 mm/menit, Panjang pengeboran 18,32 mm. Proses pengeboraan dengan ∅ 12 mm terdapat hasil sebagai berikut : langkah pengawalan sebesar 6,65 mm, langkah pengakhiran sebesar 6,65 mm, kecepatan pengeboran 796 rpm, laju 0,192 mm/put, kecepatan makan 153 mm/menit, Panjang pengeboran 18,31 mm.

## 4. KESIMPULAN
Dari hasil perhitungan perancaangan mesin press kantong plastik ukuran 400 x 550 mm dengan sistem pneumatik dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :Daya heater 500 watt, menggunakan 2 batang heater dengan masing- masing stripe 250 watt, Gaya penekanan sebesar 96,49 N dan gaya tarik silinder sebesar 80,71 N, Penggunaan silinder pneumatik menggunakan silinder dengan diameter 20 mm dan untuk batang torak berdiameter 8 mm., Kapasitas udara yang harus dialirkan kompresor sebesar 1,4 l/menit, Total waktu pengelasan dan pengeboran 31 menit.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  B. Lutfi and F. T. P. H, “Mesin pengepres plastik dengan sistem penggerak pneumatik,” Surabaya, 2014.
[2]  S. Aripin, B. Saing, and E. Kustiyah, “Studi Pembuatan Bahan Alternatif Plastik Biodegradable Dari Pati Ubi Jalar Dengan Plasticizer Gliserol Dengan Metode Melt Inter calation,” J. Tek. Mesin, vol. 06, pp. 18–23, 2017.
[3]  N.  Hudallah,  “Rancang  Bangun  Sistem  Pnumatis  Untuk  Pengembangan  Modul-Modul  Gerak Otomatis Sebagai Media Pembelajaran,” Tek. Elektro, vol. 2, no. 1, pp. 8–22, 2010.
[4]  G.  P.  Sonawane,  G.  Shashikant  Udgirkar,  S.  V.  Shirsath,  M.  S.  Deshpande,  and  B.  E.  Students, “Design, Analysis and Manufacturing of Hydro-pneumatic Press Machine,” ISSN || Int. J. Comput. Eng. Res., vol. 04, no. 11, pp. 2250–3005, 2014.
[5]  M. Kabib, I. M. L. Batan, B. Pramujati, and A. S. Pramono, “Analisa Pemodelan dan Simulasi Gerak Aktuator Punch pada Mesin Pres untuk proses Deep Drawing,” no. Snttm Xiv, pp. 7–8, 2015.
[6]  S.  D.  Ariffudin  and  D.  Wulandari,  “Perancangan  Sistem  Pemanas  Pada  Rancang  Bangun  Mesin Pengaduk Bahan Baku Sabun Mandi Cair Satriya Dwi Ariffudin,” JRM, vol. 01, no. 02, pp. 52–57, 2014.
[7]  S.  Huda,  M.  Kabib,  and  R.  Winarso,  “Desain  Automatic  Line  Plastic  Packing  Of  Cake  Berbasis Mikrokontroler Atmega 328,” Pros. Snatif Ke-4, pp. 577–584, 2017.
[8]  T. Rochim, Proses permesinan. Jakarta: Erlangga, 1993.
[9]  wiryo sumarto Hartono and T. Okomura, Teknologi Pengelasan. Jakarta: Pradnya Paramita, 2000.
[10]  Terheijden, Alat-alat perkakas 3. Bandung: Bina Cipta, 1971.