SINERGI Polmed : JURNAL ILMIAH TEKNIK MESIN
Homepage jurnal: http://ojs.polmed.ac.id/index.php/Sinergi/index
REKAYASA CATIA V5R20 DAN

## PENGGUNAAN MESIN PENCACAH  ECENG  GONDOK  SEBAGAI  SUMBER  ENERGI BIOGAS
Jefri  Marulitua  Lumban  Tobing a* ,  Rikki  Parulian  Hutabarat a ,  Aldian  Ramadahan a ,  Titah Christina Silitonga a , Jenny Monica Pangaribuan a , Rahmawaty a , Bagus Giri Yudanto
a Program Studi Teknik Konversi Energi, Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan, Jl. Almamater No.1, Padang Bulan, Kec. Medan Baru, Medan, Sumatera Utara 20155, Indonesia
b Pusat Penelitian Kepala Sawit, Jl. Brigjen Katamso No. 51 Kampung Baru, Medan, Sumatera Utara, 20158, Indonesia *Corresponding authors at: jefrilumban@students.polmed.ac .id (J. M. Lumban Tobing) Tel: +62 822-7495-5643
I N F O A R T I K E L

## Riwayat artikel:
Diajukan pada 09 Mei 2023 Direvisi pada 12 Juni 2023 Disetujui pada 07 Juli 2023 Tersedia daring pada 15 Agustus 2023
Kata kunci: Eceng  gondok,  mesin  pencacah,  desain, CATIA. Keywords: Hyacinth, chopping machine, design, CATIA.
A B S T R A K
Pertumbuhan penduduk yang sangat tinggi menyebabkan perkembangan industri yang pesat  dan ini  memberikan  dampak  pada  permintaan konsumsi  energi  fosil  yang  terus meningkat. Konsumsi energi yang meningkat memberikan efek kondisi lingkungan yang menurun.  Pemanfaatan  sumber  energi  alternatif  terbarukan  dan  ramah  lingkungan menjadi  suatu  pilihan  yang terus  dikembangkan.  Hal  ini  menjadi  salah satu  alternatif mengembangkan dan merancang mesin yang dapat menfaatkan eceng gondok sebagai energi alternatif di tengah sulitnya mencari bahan bakar  terbarukan berupa biogas dan dapat dimanfaatkan bagi masyarakat. Cara kerja mesin pencacah enceng gondok dengan mengkonversikan biomasa menjadi biogas yaitu eceng gondok akan dimasukkan melalui inlet ke rumah pencacah yang di lengkapi dengan 3 mata pisau yang diberputar secara horizontal.  Eceng  gondok  yang  tercacah  akan  langsung  masuk  kedalam  tabung pengaduk yang dilengkapi dengan pengaduk yang terhubung dari motor listik berdaya 1 HP dengan putaran 1400 [rpm] dan tersampung ke gearbox 1:40 dengan size 50. Dalam membuat  mesin  pencacah  hal  perlu  dilakukan  yaitu  menentukan  konsep  desain  yang telah  memenuhi  kretiria  mesin  pencacah,  selanjutnya  lakukan  pendesainan menggunakan  CATIA  V5R20  untuk  menentukan  dimensi  setiap  komponen  mesin. Ketika  setiap komponen  memiliki demensi ukuran yang  ditentukan  maka  tahap  akhir pendesainan  adalah  dengan  menggabungkan  setiap  komponen  menjadi  satu  tahapan sehingga menjadi bentuk utuh suatu mesin .
A B S T R A C T
Rapid industrial progress has resulted in an ever-increasing demand for fossil energy consumption  due  to  rapid  population  increase.  Increased  energy  use  has  a  negative impact  on  environmental  circumstances.  Utilisation  of  alternative  renewable  and environmentally friendly energy sources is a developing possibility. This is an option to inventing  and  building  devices  that  can  use  water  hyacinth  as  an  alternative  energy source in the face of the difficulties of obtaining renewable fuels in the form of biogas that can be used for community purposes. The water hyacinth will be inserted through the entrance into the chopper house, which is equipped with three horizontally rotating blades. The chopped water hyacinth will enter the stirrer tube, which is equipped with a stirrer powered by a 1 HP electric motor with a rotational speed of 1400 rpm and housed in a 1: 40 gearboxes with a size of 50 . To make a chopping machine, first identify the design concept that has fulfilled the criteria of the chopping machine, then design the machine  using CATIA  V5R20 to  calculate  the  measurements  of  each  machine component. When each component has a specific size dimension, the final stage of design is to merge all of the components into one stage so that it becomes a complete machine form.

## 1. PENGANTAR
Kenaikan  harga  bahan  bakar  minyak  mengakibatkan  kehidupan  masyarakat  prihatin  dengan  keadaan  ekonomi  yang  sulit. Masyarakat berusaha mencari sumber energi alternatif, ada yang menggunakan energi matahari, energi air maupun energi angin. Namun, sejauh ini masih belum ditemukan sumber energi yang benar-benar bisa menggantikan bahan bakar minyak. Sumber energi alternatif yang relatif sederhana dan sangat cocok untuk masyarakat pedesaan yaitu biogas. Biogas adalah gas mudah terbakar ( flammable ) yang dihasilkan dari  proses  fermentasi  bahan-bahan  organik oleh  bakteri-bakteri  anaerob  (bakteri  yang hidup  dalam  kondisi  kedap  udara).  Gas  methan terbentuk karena proses  fermentasi secara  anaerobik  (tanpa udara) oleh  bakteri  methan  atau disebut juga  bakteri  anaerobik dan bakteri biogas yang mengurangi sampah-sampah yang banyak mengandung bahan organik (biomassa) sehingga terbentuk gas methan (CH 4 ) yang apabila dibakar dapat menghasilkan energi panas (Suparni Setyowati Rahayu dkk., 2023; Fahma Riyanti dkk., 2015). Manfaat energi biogas adalah  sebagai  pengganti  bahan  bakar,  khususnya  minyak  tanah  yang  dipergunakan  untuk  memasak.  Dalam  skala  besar,  biogas  dapat digunakan sebagai pembangkit energi listrik. Disamping itu, dari proses produksi biogas akan dihasilkan sisa kotoran ternak y ang dapat langsung dipergunakan sebagai pupuk organik pada tanaman/budidaya pertanian (Ismail Marzuki dkk., 2019; Herman Nawir dkk., 2018). Eceng gondok ( Eichornia crossipes ) merupakan tumbuhan air yang tumbuh di rawarawa, danau, waduk dan sungai yang alirannya tenang. Salah satu jenis tumbuhan air mengapung dan enceng gondok pertama kali ditemukan secara tidak sengaja oleh seorang ilmuwan bernama Carl Friedrich Philipp von Martius, seorang ahli botani berkebangsaan Jerman pada tahun 1824 ketika sedang melakukan ekspedisi di Sungai Amazon Brasil. Enceng gondok memiliki kecepatan tumbuh yang tinggi sehingga tumbuhan ini dianggap sebagai gulma yang dapat  merusak  lingkungan  perairan.  Enceng  gondok  dengan  mudah  menyebar  melalui  saluran  air  ke  badan  air  lainnya  (Ismail  Fikri Natadiwijaya dan Dwi Fauzi Rachman, 2022).
Pertumbuhan enceng gondok yang cepat terutama disebabkan oleh air yang mengandung nutrien yang tinggi, terutama yang kaya akan nitrogen, fosfat dan potasium. Kandungan garam dapat menghambat pertumbuhan enceng gondok seperti yang terjadi pada danau- danau didaerah pantai Afrika Barat, dimana enceng gondok akan bertambah sepanjang musim hujan dan berkurang saat kandungan garam naik pada musim kemarau. Selain dikenal dengan nama eceng gondok, di beberapa daerah di Indonesia, eceng gondok mempunyai nama lain seperti di daerah Palembang dikenal dengan nama Kelipuk, di Lampung dikenal dengan nama Ringgak, di Dayak dikenal dengan nama Ilung-ilung, di Manado dikenal dengan nama Tumpe (Arif Kresno Prasetyo dkk., 2015). Teknologi yang digunakan untuk mengkonversi gulma air dalam hal ini eceng gondok menjadi energi berupa biogas. Konversi biologi berupa biogas ini termasuk teknologi yang memiliki efisiensi tinggi karena residu proses biogas juga dapat dimanfaatkan sebagai produk berkualitas tinggi.  Teknik pembuatan biogas yang sesuai  menggunakan  reaktor  2  tahap  atau  menggunakan  reaktor  tipe portable tipe  portable  karena  lebih  mudah  dalam  proses  rancang bangunnya  serta  lebih  ekonomis  dalam  pembuatan  serta  pemeliharaannya  Ismail  Fikri  Natadiwijaya  dan  Dwi  Fauzi  Rachman,  2020; Megawati  dan  Kendali  Wongso  Aji,  2015.).  Pada  penelitian  melakukan  desain  dan  penggunaan  mesin  pencacah  eceng  gondok menggunakan software computer  aided  three-dimensional  interactive  application (CATIA)  yaitu  CATIA  V5R20  untuk  perhitungan kapasitas dari mesin pencacah eceng gondok untuk menghasilkan biogas.

## 1.1 Mesin Pencacah
Mesin pencacah merupakan suatu mesin yang digunakan untuk mencacah atau menghancurkan suatu objek seperti: eceng gondok atau yang lainnya menggunakan pisau yang dipasang pada poros yang terhubung pada sistem transmisi ke motor penggerak sebagai sumber penggerak pisau. Prinsip mesin pencaca yaitu ketika motor dinyalakan poros yang telah dipasang mata pisau akan berputar. Kemudian bahan dimasukkan ke dalam tabung pencacah melalui corong masukan ( inlet hopper ). Mata pisau yang ada di dalam tabung pencacah akan memotong bahan hingga ke bagian-bagian kecil. Hasil cacahan yang telah terpotong akan otomatis keluar melalui corong keluaran ( outlet hopper ). Hasil cacahan tersebut bisa kita gunakan sesuai dengan jenis bahan yang dicacah. Alat penghasil biogas memiliki beberapa modeh tapi pada dasarnya prinsip kerjanya masih sama. Perbedaan ini hanya terletak pada kontruksi pembuatan alat ini, seperti berikut (Cahya Sutowo dkk., 2011; Bahrul Ilmi, 2017):
a. Model Vertikal
Model  vertikal  adalah  model  yang  paling sederhana  dimulai  dari bahan  yang  diginakan dan  cara  pembuatannya.  Dalam  proses pembuatannya  hanya  menggunakan  dua  drum  yang  masing-masing  berukuran  200  liter  dan  120  liter.  Gambar  1  menunjukkan  tabung pengumpulan gas bersatu dengan tabung fermentasi. Proses kerja alat ini dengan memasukkan kotoran yang sudah diencerkan dan eceng gondok  yang  sudah  dicacah  kedalam  tabung  fermentasi.  Kelebihan  model  vertikal  adalah  biayan  pembuatannya  yang  murah  dan perawatannya cukup mudah. Namun model ini memiliki kekurangan dimana gas yang dihasilkan tidak terlalu banyak dan tidak praktis saat melakukan pengisian ulang.
b. Model Horizontal
Model horizontal adalah kebalikan dari model vertikal dimana model ini dapat menghasilkan gas yang lebih banyak serta dalam pengisiannya dapat dilakukan secara terus menerus. Model horizontal ini juga lebih praktis dalam pengoperasian dan pengisian ulangnya sesuai pada gambar 2. Model ini memiliki tabung fermentasi dan tabung pengumpul gas terpisah. Namun model ini juga masih memiliki kekurangan yaitu proses pembuatannya yang cukup rumit dan biaya pembuatannya yang besar.
Gambar 2 : Alat penghasil biogas horizontal

## 1.2 Komponen Utama Mesin Pencacah Eceng Gondok
Mesin pencacah eceng gondok ini memiliki komponen-komponen penting penting dalam pembuatannya. Komponen-komponen tersebut adalah (Suparni Setyowati Rahayu dkk., 2023; Bahrul Ilmi, 2017; Arif Kresno Prasetyo dkk., 2015):
a. Motor listrik
Motor  listrik  adalah  mesin  yang  menggunakan  energi  lisrik  dan  mengubahnya  menjadi  energi  mekanik  (putaran).  Motor  listrik beroperasi melalui interaksi antara medan magnet motor dan arus listrik pada lilitan kawat untuk menghasilkan gaya dalam bentuk torsi yang diterapkan pada poros motor. Motor listrik dapat digerakkan dengan sumber arus searah (DC), bisa dengan menggunakan penyearah, baterai atau dengan sumber arus bolak-balik (AC), seperti jaringan listrik, inverter, atau generator listrik.
b. Tranmisi Sabuk Dan Puli ( Belt and Pulley )
Sabuk merupakan komponen mesin fleksibel yang berfungsi memindahkan tenaga atau putaran dari satu komponen ke komponen yang lain. Misal dalam rancang bangun ini sabuk digunakan untuk metransmisikan putaran motor ke putaran poros mata pisau dan gearbox yang digunakan sebagai sistem transmisi pada pengaduk. Fungsi dari puli adalah mentransmisi atau memindahakan putaran yang dihasilkan dari motor litrik ke puli lainnya yang dihubungkan oleh sabuk sebagai penghantar putaran. Dalam peracangan mesin pencacah fungsi puli ini adalah sebagai penggerak mata pisau.
c. Mata Pisau
Mata pisau merupakan alat yang digunakan untuk memotong eceng gondok. Pisau yang digunakan untuk memotong eceng gondok ada 3 buah. Dalam pembuatan mesin ini digunakan mata pisau dinamis yaitu pisau yang bergerak seiring dengan putaran poros.
d. Poros
Poros merupakan bagian terpenting dari mesin dimana poros berfungsi untuk mentransmisi tenaga bersama dengan putaran. Poros pada perancangan mesin pencacah eceng gondok untuk menghasilkan biogas berfungsi untuk meneruskan putaran motor listrik ke mata pisau pencacah eceng gondok.
e. Pisau Pencacah
Pisau pencacah berfungsi unruk mencacah objek yang dimasukkan kedalam rumah pencacah. Pisau harus terbuat dari bahan yang kuat untuk mengurangi kerusakan pada pisau seperti retak atau patah saat beroperasi. Berdasarkan letaknya pisau dapat diposisikan secara vertikal maupun horizontal. Pada mesin pencacah eceng gondok untuk menghasilkan biogas, kami menggunakan pisau dengan posisi horizontal  sebagai  alat  perajangnya.  Dimana  hal  tersebut  disesuakan  dengan  bentuk  mesin  pencacah  untuk  menjaga  keamanan pengguna dalam pengoperasian mesin tersebut.
f. Bantalan ( Bearing )
Bantalan merupakan salah satu elemen mesin yang berfungsi untuk menumpu poros berbeban sehingga gerak bolak -balik maupun putaran poros berjalan dengan mulus sehingga kinerja poros maksimal serta meminimalisir kerusakan.
g. Gearbox
Gearbox merupakan salah satu sistem transmisi yang berfungsi untuk memindahkan dan mengubah tenaga dari motor yang berputar yang  digunakan  untuk  memutar spindle mesin  maupun  melakukan  gerakan feeding .  Selain  itu gearbox juga  dapat  menurunkan kecepatan putaran dari putaran asli, penggerak putaran asli itu biasanya disebut dengan motor. Pada rancang bangun mesin pencacah eceng  gondok  untuk  menghasilkan  biogas  ini gearbox digunakan  sebagai  sistem  transmisi  untuk  memutar  pengaduk  pada  drum
penampung hasil cacahan dimana eceng gondok akan dicampur merata dengan kotoran sapi untuk membantu proses fermentasi pada pembuatan biogas.
h. Kopling
Kopling  merupakan  penghubung  antara  dua  poros  pada  kedua  ujungnya  dengan  tujuan  untuk  mentransmisikan  daya  mekanis. Penggunaan kopling diharapkan dapat mengurangi karakteristik getaran dari dua poros yang berputar serta untuk menghindari beban kerja  berlebih.  Pada  rancang  bangun  mesin  pencacah  eceng  gondok  untuk  menghasilkan  biogas,  kopling  dipakai  untuk menghubungkan poros gearbox dengan poros pengaduk bahan.
i. Drum
Drum merupakan wadah yang digunakan untuk menampung bahan cair maupun padat. Drum biasanya terbuat dari plastik maupun logam  tergantung  pada  fungsi  dari  drum  tersebut.  Dalam  mesin  pencacah  untuk  menghasilkan  biogas  drum  yang  kami  gunakan berfungsi sebagai tempat fermetasi eceng gondok yang sudah dicampur dengan kotoran.
j. Pengaduk
Pengaduk merupakan alat yang digunakan untuk mencampur dua bahan atau lebih. Bahan yang dapat dicampur dapat berupa cairan, benda padat, maupun adonan. Pengaduk biasanya digunakan untuk mencampur bahan padat dengan bahan cair seperti tepung dengan air dalam pembuatan kue, pembuatan beton, dan lain sebagainya. Pada mesin pencacah eceng gondok untuk  menghasilkan biogas, pengaduk digunakan untuk mencampur eceng gondok dengan kotoran sapi yang nantinya digunakansebagai bahan pembuatan biogas.

## 1.3 Komponen Pendukung Mesin Pencacah Eceng Gondok
Adapun komponen-komponen pendukung mesin pencacah eceng gondok untuk menghasilkan biogas meliputi:
a. Barometer
Barometer merupakan alat ukur yang digunakan untuk mengukur tekanan udara ataupun berat atmosfer. Pada proses ini barometer berfungsi sebagai alat ukur yang digunakan untuk mengukur tekanan udara yang dihasilkan dari biogas selama proses fermentasi. Barometer ini diletakkan pada drum fermentasi biogas.
b. Termometer
Termometer  merupakan  alat  ukut  yang  digunakan  sebagai  indikator  untuk  mengukur  suhu  atau  perubahan  suhu.  Pada  proses  ini thermometer berfungsi sebagai alat ukur perubahan suhu dalam drum fermentasi. Thermometer ini diletakkan pada drum fermentasi biogas.
c. Kran angin
Kran  angin  ini  berfungsi  sebagai  alat  untuk  mengeluarkan  tekanan  biogas  yang  terdapat  dalam  tabung  fermentasi  selama  proses fermentasi serta sebagai alat untuk mengetahui nyala api dari biogas.
d. Selang
Selang berfungsi sebagai saluran keluarnya biogas yang berasal dari drum fermentasi.
e. Roda
Roda  digunakan  untuk  dapat  mempermudah  pemindahan  alat.  Pada  rancang  bangun  mesin  pencacah  eceng  gondok  digunakan sebanyak  delapan  roda.  Empat  roda  ditempatkan  pada  rangka  mesin  pencacah  dan  empat  roda  ditempatkan  pada  rangka  tabung fermantasi. Roda tang digunakan memiliki kemampuan unruk menopang beban seberat 200 kg.

## 1.4 Software Computer Aided Three-Dimensional Interactive Application (CATIA)
CATIA  adalah  model  desain  ergonomik  yang  digunakan  untuk  menganalisis  tempat  kerja  beserta  factor-faktor  ergonomiknya. Aspek-aspek ergonomi dalam rancang bangun merupakan faktor yang penting dalam menunjang pembuatan suatu proses dan produk. Faktor ergonomi digunakan untuk efisiensi dan keselamatan yang mempertimbangkan karakteristik alat dengan operator yang akan menggunakan alat tersebut. Perubagan teknologi yang cepat dan persaingan produktivitas yang semakin ketat maka penggunaan software CATIA. Dalam rangka melakukan perancangan fasilitas kerja yang optimum dari suatu alat maka hal-hal yang diperhatikan adalah factor Panjang dari suatu dimensi dalam posisi statis maupun dinamis (Rahmad Hidayat dan Malikul Adil, 2008; Yani Prabowo dkk., 2020). Perancangan sangat penting untuk dilakukan agar mewujudkan suatu produk yang cocok dan sesuai dengan keinginan dan kebutuhan manusia. Perancangan produk di dalamnya sudah terdapat aspek teknik, seperti penggantian atau pertukaran komponen, assembly, finishing dalam pembuatan suatu produk (Silvia Uslianti, 2020).

## 2. METODE PENELITIAN
2.1 Alat Desain
Alat yang digunakan untuk membuat gambar desain mesin pencacah eceng gondok menghasilkan biogas sebagai berikut:
a. Laptop
Laptop adalah bagian penting dalam membuat desain dari mesin pencacah eceng gondok untuk menghasilkan biogas termasuk juga komponen-komponen didalamnya seperti: pisau, motor listrik, bearing , gearbox , frame , drum dan lain sebagainya. Perancangan ini menggunakan laptop ACER dengan windows 8 yang tentunya sudah mendukung untuk melakukan segala aktifitas desain.
b. CATIA
CATIA adalah software atau perangkat lunak yang digunakan untuk membuat desain, perancangan dan menentukan ukuran mesin pencacah  eceng  gondok untuk  menghasilkan  biogas dalam  bentuk prototipe .  Untuk  mendukung semua penelitian  tersebut  penulis menggunakan software CATIA V5R20 dalam merancang serta membuat desain mesin. Disini penulis menggunakan software CATIA V5R20 yang sudah mendukung untuk segala keperluan mendesain dalam bentuk 2 dimensi maupun 3 dimensi.
c. Kertas
Kertas  adalah  sebagai  wadah  pembuatan  sketsa  dan  desain  awal  dari  mesin  pencacah  eceng  gondok  untuk  menghasilkan  biogas kedalam bentuk 2 dimensi.
d. Pensil
Pensil  digunakan  sebagai  alat  tulis  untuk  membuat  desain  awal,  ukuran  dan  bentuk  kasar  dari  mesin  pencacah  eceng  gondok menghasilkan biogas kedalam bentuk 2 dimensi.
e. Penggaris
Penggaris digunakan untuk membuat garis dan ukuran pada mesin pencacah eceng gondok untuk menghasilkan biogas. Alat yang digunakan untuk membuat mesin pencacah eceng gondok untuk menghasilkan biogas yaitu mesin las listrik, siku, gerinda, meteran, kunci inggris, kuas, palu, amplas dan lainnya.

## 2.2 Cara kerja Mesin Pencacah Eceng Gondok Untuk Menghasilkan Biogas
Prinsip kerja dari mesin pencacah eceng gondok menghasilkan biogas yaitu dengan memasukkan eceng gondok ke dalam lubang masuk rumah pencacah, eceng gondok akan tercacah oleh 3 pisau pencacah horizontal dan keluar menuju ke tabung  pengaduk. Didalam tabung pengaduk eceng gondok yang sudah tercacah akan dicampur oleh larutan kotoran sapi dan M4 yang akan diaduk oleh pengaduk yang  diputar  oleh gearbox melalui  sistem  transmisi  sabuk  dan  puli  yang  terhubung  ke  motor  listrik  1  HP  sebagai  sumber  putaran. Selanjutnya ketika semua bahan fermentasi tercampur merata bahan fermantasi akan keluar melalui lubang keluaran di tabung pengaduk dan akan dimasukkan secara manual kedalam tabung fermentasi.

## 2.3 Langkah Desain dan Perancangan CATIA
Ada beberapa hal yang harus dipersiapkan dalam langkah perancangan dan pembuatan desain mesin pencacah eceng gondok untuk menghasilkan biogas sebagai berikut:
a. Perencanaan desain bertujuan untuk mendapatkan desain yang selanjutnya akan diterapkan pada alat tersebut.
b. Perencanaan  awal  ini  dimulai  dari  bentuk  penyusunan  dan  ukuran  alat  yang  dibuat  dengan  menggunakan software CATIA  dan dilakukan pemilihan bahan yang sesuai untuk perangkaian alat ini.
c. Pembuatan Mesin berdasarkan desain, dimensi dan kebutuhan alat.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Perancangan Mesin Pencacah Eceng Gondok
Perancangan dan keseluruhan sistem pembuatan mesin pencacah eceng gondok menggunakan software CATIA untuk menghasilkan biogas dapat dilihat pada gambar 3.

## 3.2 Pembahasan

## 3.2.1 Pemilihan Konsep
Pemilihan  konsep  desain  bertujuan  untuk  membuat  desain  rancangan  yang  sesuai  dengan  kebutuhan  dan  keperluan  tahan perancangan. Pemilihan konsep desain juga dapat menentukan keefektifan dari kerja  mesin, sehingga mesin dapat bekerja dengan baik seperti seharusnya. Pemilihan dan penilaian ini menunjukkan kelebihan dan kekurangan mesin dari desain sebelumnya. Beberapa konsep yang diajukan dalam pembuatan mesin pencacah enceng gondok untuk menghasilkan biogas antara lain:
a. Konsep pertama adalah konsep yang didesain dengan kontruksi yang sederhana dengan biaya yang terjangkau dalam pemilihan bahan dan perawatannya yang mudah. Namun tingkat pengoperasian yang masih diragukan keamanannya serta pisau yang didesain dengan posisi vertikal membuat hasil pencacahan yang dihasilkan tidak merata dan tidak stabil seperti pada gambar 4.
Gambar 4 : Konsep Pertama
b. Konsep kedua adalah konsep yang didesain dari kekurangan pada konsep pertama dan  menambahkan beberapa inovasi didalamnya dan merubah posisi pisau vertikal menjadi horizontal seperti gambar 5. Konsep ini memberikan hasil cacahan menjadi lebih merata dan stabil. Konsep kedua desain mesin pencacah eceng gondok untuk menghasilkan biogas memiliki kontruksi yang rumit dikarenakan penambahan pengaduk yang terhubungkan di gearbox dari motor listrik ke tabung fermentasi sebagai inovasi untuk memudahkan setiap bahan yang digunakan untuk fermentasi eceng gondok menjadi biogas tercampur dengan sempurna. Konsep kedua memiki kekurangan dikarenakan inovasi yang ditambahkan membuat tabung fermentasi menjadi tidak vakum (hampa udara) sehingga eceng gondok tidak dapat difermentasi dengan sempurna dan tingkat kegagalan menjadi sangat tinggi.
Gambar 5 : Konsep Kedua
c. Konsep  ketiga  desain  mesin pencacah  eceng gondok untuk  menghasilkan biogas  adalah konsep  yang didesain  untuk  mengurangi kerugian dan kelemahan dari konsep pertama dan konsep kedua.  Konsep ketiga  mempertahankan  kelebihan-kelebihan dari kedua konsep  yang  telah dibuat yaitu dengan  tetap  memposisikan  mata  pisau  horizontal, inovasi  pengaduk  didalamnya dan  menjaga ke vakuman pada tabung fermentasi. Maka konsep ketiga dapat didesain terdapat pada gambar 6.

## 3.2.2 Pembuatan Dimensi Pada Desain
Pada pembahasan ini adalah tahapan dimana konsep desain yang sudah ditentukan akan dibuat dimensi purwarupa pada software CATIA V5. Sebagai pedoman untuk perealisasian atau pembuatan  rancang bangun  mesin pencacah eceng gondok untuk menghasilkan biogas.
a. Desain rangka ( frame )
Material pembuatan frame atau rangka terdiri dari besi siku berukuran 35  × 35 × 2 mm. Untuk ukuran tahapan disesuaikan dengan kapasitas mesin yang dapat mencakup 30 kg/jam. Setiap pengabungan besi siku akan menggunakan proses welding atau pengelasn dengan ukuran pada gambar 7.
Panjang : 890 mm Lebar : 610 mm Tinggi
: 1080 mm
Tebal : 2 mm
Gambar 7 : Desain rangka ( frame )
b. Desain Tabung Pengaduk
Material tabung pengaduk terbuat dari drum besi yang dibelah memanjang bagian samping drum agar menghasilkan bentuk yang sesuai seperti gambar 8.
Panjang : 890 mm Lebar
: 61 mm
Tebal
: 1 mm
Gambar 8 : Desain tabung pengaduk
c. Desain Cover Atau Rumah Mesin Pencacah Bahan material cover atau rumah pencacah terbuat dari plat stainless. Desain rumah pencacah juga dibentuk sesuai dengan kondisi ukuran mata pisau dan juga cara pengoperasiannya seperti pada gambar 9.
Panjang : 440 mm
Lebar : 220 mm
Tinggi : 180 mm
Tebal : 1 mm
Gambar 9 : Desain cover atau rumah pencacah
d. Desain sistem pencacah mata pisau di mesin pencacah
Bahan material dari mata pisau pencacah terbuat dari baja stainless yang dimana bahan ini sudah kuat untuk mencacah berbagai objek lunak seperti eceng gondok seperti gambar 10.
Panjang : 200 mm Lebar
: 40 mm
Tebal
: 1 mm
Untuk poros dan dudukan mata pisau memiliki ukuran: Panjang poros : 270 mm Dimeter poros : 1 inchi Panjang Plat  : 200 mm Lebar plat : 30 mm
Tebal Plat : 2 mm
Gambar 10 : Desain sistem pencacah mata pisau
e. Desain sistem pengaduk
Untuk meterial sistem pengaduk yaitu terbuat dari besi beton polos yang berukuran diameter 10 mm dan terdiri dari beberapa batang besi seperti gambar 11.
Panjang : 850 mm
Diameter : 40 mm Untuk panjang poros dan pat pengaduk berukuran : Panjang poros : 1000 mm Dimeter poros : 1 inci Panjang plat  : 800 mm dan 600 mm Lebar plat : 1 inci
Tebal plat : 2 mm
Gambar 11 : Desain sistem pengaduk

## f. Desain bearing flange
Mesin pencacah eceng gondok untuk menghasilkan biogas ini menggunakan 4 bearing yang dimana 2 pulley diantaranya pulley flange dengan ukuran bearing adalah 1 inci seperti gambar 12.
Diameter bearing flange : 1 inci
Panjang
: 95 mm
Lebar : 95 mm
Gambar 12 : Desain bearing flange

## g. Desain bantalan pillow block
Diantara 4 bantalan ( bearing ) yang digunakan 2 bantalan Pillow Block yang ukuran diameter nya yaitu 1 inci yang digunakan untuk menopang poros mata pisau seperti gambar 13.
Diameter : 1 inci Panjang : 140 mm Lebar
: 40 mm

## h. Desain pulley
Mesin pencacah eceng gondok memiliki 3 pulley yang masing-masing terletak di poros motor listrik, poros mata pisau dan poros gearbox seperti pada gambar 14.
➢ Puli Penggerak Motor Listrik
Diameter luar : 500 mm Diameter dalam : 190 mm Tebal : 45 mm 2 Alur : 6 mm ➢ Puli penggerak Mata Pisau
Diameter luar : 1020 mm Diameter dalam : 1 inci Tebal : 45 mm
Alur
: 6 mm ➢ Puli Penggerak Gearbox Diameter luar : 500 mm Diameter dalam : 130 mm Tebal
: 45 mm
Alur
: 6 mm
Gambar 14 : Desain pulley
i. Rangka tabung fermentasi
Rangka tabung fermentasi berbeda dengan rangka utama Mesin Pencacah Eceng Gondok Untuk Menghasilkan Biogas. Sebagai untuk mengurangi tempat diperlukan dan supaya mudat dalam memindahkan mesin. Frame juga menggunakan besi siku sebagai medianya.
Panjang : 600 mm Lebar : 600 mm Tinggi : 250 mm Tebal : 2 mm
Gambar 15: Desain rangka tabung fermentasi
j. Desain tabung fermentasi
Tabung fermentasi pada dasarnya tidak banyak diubah, hanya saja ada penambahan pada tabung fermentasi berupa : keran, termometer dan pressure gauge seperti pada gambar 16.
Gambar 16 : Desain tabung fermentasi
k. Hasil perakitan ( assembly )
Setiap komponen dan elemen-elemen mesin yang sudah didesain sesuai dengan konsep desain dan ukuran dimensi. Maka tahap akhir dari pendesainan yaitu dengan menggabungkan setiap part atau assembly kedalam satu rangka.
Gambar 17 : Assembly elemen-elemen mesin
Perakitan setiap komponen dari desain mesin pencacah eceng gondok untuk menghasilkan biogas dimana dimensi seluruh mesin yaitu memiliki panjang 174 cm dengan lebar 61 cm dan tinggi 133,62 cm. Ukuran setiap komponen dan didapatnya ukuran demensi mesin pencacah eceng gondok untuk menghasilkan biogas maka mesin dapat dibuat dan direalisasikan pada gambar 18.
Gambar18 : Mesin pencacah eceng gondok

## 4. KESIMPULAN
Tiga konsep desain memiliki kelebihan dan kekurangan yaitu posisi mata pisau yang horizontal yang menghasilkan cacahan yang merata dan menambahkan sistem pengaduk untuk membuat bahan yang akan digunakan untuk fermentasi tercampur dengan sempurna serta tetap menjaga ke vakuman pada tabung fermentasi agar tingkat keberhasilan tinggi. Mesin pencacah eceng gondok menghasilkan biogas yaitu dengan memasukkan eceng gondok ke dalam lubang masuk rumah pencacah, eceng gondok akan tercacah oleh tiga pisau pencacah horizontal dan keluar menuju ke tabung pengaduk. Didalam tabung pengaduk eceng gongok yang sudah tercacah akan dicampur oleh larutan kotoran sapi dan M4 yang akan diaduk oleh pengaduk yang diputar oleh gearbox melalui sistem transmisi sabuk dan puli yang terhubung
ke motor listrik 1 HP sebagai sumber putaran.  Apabila semua bahan fermentasi tercampur merata bahan fermantasi akan keluar melalui lubang keluaran di tabung pengaduk dan akan dimasukkan secara manual kedalam tabung fermantasi.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis mengucapkan rasa syukur karena berkat dan rahmat Yang Maha Kuasa penulis dapat menyelesaikan artikel ini, serta terima kasih memberikan kesempatan berkolaborasi dengan Pusat Penelitian Kepala Sawit Medan dalam menyelesaikan artikel ini.

## DAFTAR PUSTAKA
Hidayat R., & Adil, M. (2008). Disain Ergonomik dengan Catia Model. Rekayasa 1 , 104-113.
Ilmi, B. (2017). Analisa Disain Mesin Pencacah Plastik dengan Pisau pemotongan lusur dan berpenggerak tangan. TEKNIKA: Jurnal Teknik 5 , 1-9.
Marzuki, I., Khaerat, N., Ali, M.Y., Paserangi, I., Tahang, Hasniaty, Umma, H., Ridwan, M., Sakir, M., Sudirman, & Ibrahim, Y. (2019).
Pengembangan Desa Cerdas Berorientasi Organik Dan Teknologi Informasi. Makasar. CV. Tohari Media.
Megawati dan Wongso Aji, K.W. (2015). Pengaruh Penambahan EM4 (Effective Microorganism-4) Pada Pembuatan Biogas Dari Eceng Gondok dan Rumen Sapi. Jurnal Bahan Alam Terbarukan 4 , 42-49.
Muddin, S., Haslinah, A., Amran, & A., Ardiansyah, A. (2019). Pemanfaatan Eceng Gondok Sebagai Energi Alternatif Biogas. ILTEK 14 , 2063-2066.
Natadiwijaya, I.F., Rachman, D.F. (2022). IPTEK Bagi Masyarakat Desa Parean Girang pada Pembuatan Biogas dengan Memanfaatkan Eceng Gondok. ABDI WIRALODRA Jurnal Pengabdian Kepada Masyarakat 4 , 46-57.
Nawir, H., Djalal, M.R., & Apollo. (2018). Pemanfaatan Limbah Eceng Gondok Sebagai Energi Biogas Dengan Menggunakan Digester. JEEE-U Journal of Electrical and Electronic Engineering UMSIDA 2 , 56-63.
Prabowo.  Y.,  Broto,  S.,  Nazori  A.Z.,  Sujono,  Musafa,  A.,  Peby,  Wisjnuadji,  T.W.  Siswanto.  (2020).  Pemberdayaan  Masyarakat  Pad a Pembuatan  Blender  Sampah  Untuk  Bahan  Baku  Biogas  Di  Perumahan  Pondok  Lakah  Permai. Jurnal  Pengabdian  Kepada Masyarakat TEKNO 1 , 1-6.
Pranata, I.K.A., Madrini, I.A.G.B., & Tika, I.W. (2022). Efek Penambahan Kotoran Sapi terhadap Kualitas Kompos pada Pengompos an Batang Pisang. Jurnal Beta (Biosistem Dan Teknik Pertanian 10 , 93-102.
Prasetyo, A.K., Shanti, M.R.S, & Pattiserlihun, A. (2015). Rekayasa Alat Pencacah Enceng Gondok Menggunakan Silinder Berpaku Serta Metode Mencacah Searah Serat Eceng Gondok. Jurnal Fisika 5 , 12-17.
Rahayu, S.S., Santoso, G, Kristiyana, S., Susastriawan, A.A.P., Hariyanto, S.D., Wahyuningtyas, D., & Pamungkas, W.A. (2023). Rekayasa dan  Pembuatan  Mesin  Pencacah  Sampah Organik  Dual  Function untuk  Mendukung  Sistem  Konversi  Limbah  Organik  menjadi Biogas. Jurnal Rekayasa Mesin 18, 83-88.
Riyanti,  F.,  L.  Poedji,  Yuliasari  N.,  Hidayati  N  &  Eliza.  (2015).  Pembuatan  Instalasi  Untuk  Biogas  Dari  Eceng  Gondok  ( Eichhornia Crassipes ) Yang Efisien Untuk Lahan Kecil. Jurnal Pengabdian Sriwijaya 3 , 215-221.
Sutowo, C., Diniardy, E. & Maryanto. (2011). Perencanaan Mesin Penghancur Plastik Kapasitas 30 kg/jam. SINTEK JURNAL Jurnal Ilmiah Teknik Mesin 1 , 39-49.
Uslianti, S., Wahyudi, T., Rahmahwati, R., & Tamala, A. (2020). Rancang bangun meja dan kursi kerja untuk perbaikan postur kerja pada pekerja pengolah ikan berdasarkan pengukuran NBM dan RULA. Operations Excellence 12 , 297-307.