## Development of waste crusher prototype as disaster mitigation
Noor Eddy 1 , Jamal M. Afiff 1
1 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Trisakti Jl. Kyai Tapa No.1, RW.16, Grogol, Kota Jakarta Barat, Daerah Khusus Ibukota Jakarta 11440 Email korespondensi: neddy@trisakti.ac.id

## Abstrak
Sampah merupakan material sisa yang tidak diinginkan setelah berakhirnya suatu proses. Sampah terdiri dari dua  bagian,  yaitu  bagian  organik  dan  anorganik.  Mayoritas  sampah  ±65%  adalah  sampah  organik,  sehingga pengomposan merupakan alternatif penanganan yang sesuai. DKI Jakarta menghasilkan 7000 ton sampah setiap harinya.  Melihat  besarnya  sampah  organik  yang  dihasilkan  oleh  masyarakat,  terlihat  potensi  untuk  mengolah sampah  organik  menjadi  pupuk  organik  demi  kelestarian  lingkungan  dan  kesejahteraan  masyarakat.  Untuk menanggulangi  hal  tersebut  maka  perlu  di  buatkan  model  penghancur  sampah  organik,  sebagai  penyelesaian masalah  sampah  organik  di  wilayah  perumahan.  Mesin  penghancur  sampah  organik  berfungsi  untuk menghancurkan  sampah  organik  yang  besar  menjadi  komponen  yang  sederhana  sesuai  kebutuhkan,  serta mempercepat  pembusukan.  Metode  perancangan  mesin  sampah  yang  digunakan  adalah  VDI  221  yaitu  proses perancangan setahap demi setahap supaya proses perancangan lebih mudah. Proses perancangan dimulai dari pemilihan varian, diperoleh 4 varian kombinasi dan keempat varian dievaluasi, sehingga diperoleh dua varian yang sesuai. Hasil dua varian dilakukan evaluasi dengan melakukan pohon objektif, maka diperoleh bobot nilai dan hasilnya dikalikan dengan nilai parameter. Hasil tersebut diperoleh varian terbaik adalah varian 2 dengan nilai  tertinggi.  Hasil  perancangan  diperoleh  varian  terbaik  yang  menggunakan  komponen  utama  pengggerak motor listrik, transmisi belt, pisau penghancur 4 bilah dan stator pipih.
Kata kunci : kompos, mesin penghancur sampah organik, VDI 221.

## Abstract
Trash  is  the  remaining  materials  from  a  completed  process.  Trash  is  divided  into  two  parts,  organic  and anorganic.  Almost  ±65%  of  it  is  the  organic,  so  the  compost  process  would  be  the  best  solution. DKI  Jakarta produces 7000 tons of  trash for a day. For the huge of  organic trash, there were a chance to  produce organic fertilizer from the organic trash for keeping the sustainibility in environment and citizen. The waste crusher model needs to help the composting process and stop the trash problems in the citizen sector. The waste crusher used to crush the bigger waste, so the trash would remain in small form and help the decomposing process. Design method of the waste crusher is VDI 221 which is an easiest method. Design process started by choosing the variant there were 4 variant to be evaluated, so there would be got two selected variant. The two variant would to be evaluated by the objective tree, then would get the points and the result calculated with the parameter points. The results was  the  second  variant  with  the  highest  point.  The  design  results  is  the  variant  with  electric  motor,  belt transmission, 4 knife crusher and flat stator.
Keywords: compost, organic waste crusher machine, VDI 221.

## 1. Pendahuluan
Sampah adalah salah satu masalah utama masyarakat di  Indonesia  dan  seluruh  dunia.  Pada  wilayah perkotaan  dan  perumahan  memiliki  masalahnya sendiri,  sampah  tidak  terkelola  dengan  baik  dan menimbulkan berbagai penyakit [1]. Sampah dibuang sembarangan mengganggu drainase sehingga perumahan menjadi banjir. Sampah dengan proses di bakar  menggangu pencemaran  lingkungan, untuk itu perlu  dipikirkan  bagaimana  sampah  dapat  dikelola dengan  ramah  lingkungan  dan  mempunyai  nilai tambah,  sehingga  lingkungan  menjadi  hijau.  Salah satu nya adalah dengan dibuat pupuk organik, di mana bahan  bakunya  adalah  sampah  organik  [2].  Di  DKI Jakarta  tercatat  7.000  ton  sampah  dihasilkan  setiap harinya.  Sampah-sampah  tersebut  dihasilkan  dari
perumahan hingga perkantoran [4]. Salah satu kajian ini  yakni  memikirkan  sampah  di  lingkungan perumahan  sehingga  tidak  menambah  beban  bank sampah  DKI,  sebagai  mitigasi  bencana  banjir, mengurangi  sarang  penyakit,  dan  pencemaran lingkungan  [6].  Salah  satu  penyelesaian  adalah menghacurkan  sampah  organik  menjadi  pupuk organik  yang  berguna  bagi  penghijauan  lingkungan perumahan.
Hasil dari masalah sampah di DKI yang menghasilkan 7000 ton sampah setiap harinya, di mana sekitar 65%- nya  adalah  sampah  organik,  maka  perlu  dipikirkan untuk membantu masalah sampah organik yang ada di lingkungan perumahan [7]. Salah satunya dengan cara merancang  alat  pencacah  atau  penghancur  sampah organik  [9].  Tujuan  dari  kajian  ini  adalah  untuk
merancang  prototipe  penghancur  sampah  organik sebagai  mitigasi  bencana  di  perumahan  yang penghijauannya  tematik.  Manfaat  kajian  ini  adalah mengatasi bahaya sampah, dengan mendaur ulang dan mengelola sampah menjadi nilai tambah, lingkungan menjadi  lebih  bersih  dan  hijau,  mengurangi  bahaya banjir, serta mengurangi pencemaran udara. Sampah yang  tidak  berguna  menjadi  nilai  tambah  untuk penghijauan  lingkungan.  Mempunyai  alat  pemroses sampah  organik  menjadi  pupuk  organik.  Dalam proses  daur  ulang  membutuhkan  sebuah  alat  bantu yang  digunakan  untuk  mencacah  sampah  menjadi potongan-potongan sederhana, sebelum dilakukannya proses daur ulang. Maka dari itu dibuatlah alat bantu untuk  mencacah  sampah,  agar  memudahkan  dalam proses  mendaur  ulang  sampah  organik.  Alat  bantu pencacah sampah ini mempunyai bagian-bagian yang mempunyai  fungsinya  masing-masing,  agar  alat  ini dapat  bekerja  sesuai  dengan  fungsinya  dalam membantu proses daur ulang.

## 2. Metode
Kajian ini dilakukan sesuai dengan diagram alir pada Gambar 1.
Gambar 1. Diagram alir.
Dalam  pelaksanaannya,  kajian  ini  menerapkan Metode VDI 221 [3,5,8] sesuai dengan Gambar 2.
Gambar 2. Diagram alir proses perancangan dengan metode VDI 221.
Tahap klasifikasi tugas yaitu pengumpulan informasi atau  data  tentang  syarat-syarat  yang  harus  dipenuhi oleh rancangan suatu alat beserta batasan-batasannya. Pada tahap ini dihasilkan syarat-syarat atau spesifikasi yang  gunanya  untuk  membantu  memudahkan  dalam penyusunan spesifikasi, yaitu dengan membuat daftar periksa ( check list ). Pada tahap perancangan konsep, berisi  pembahasan  tentang  permasalahan  abstraksi, membuat  struktur  fungsi,  kemudian  melakukan pencarian prinsip pemecahan masalah yang cocok dan kombinasi  dari  prinsip  pemecahan  masalah  tersebut (konsep  varian).  Hasil  dari  tahap  ini  berupa pemecahan  masalah  dasar  atau  konsep.  Tujuan  dari gambaran perancangan adalah mengetahui permasalahan  yang  dihadapi  dalam  perancangan. Membuat daftar spesifikasi, dianalisa dan dihubungkan  dengan  fungsi  yang  diingikan  serta kendala  yang ada. Setelah  mengetahui permasalahan kemudian  dibuat  struktur  fungsi  berdasarkan  aliran energi,  material dan sinyal, seperti ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3. Struktur fungsi keseluruhan.
Untuk  mendapatkan  solusi  keseluruhan,  sedikitnya satu  prinsip  solusi  harus  dipilih  untuk  setiap  sub fungsi,  dan  untuk  setiap  prinsip  solusi  dengan  sub fungsi  harus  dikombinasikan  secara  sistematis kedalam  keseluruhan.  Jika  ada  M1  prinsip  solusi untuk F1 sub fungsi, M2 prinsip solusi untuk F2 sub fungsi  dan  dan  seterusnya,  maka  setelah  dilakukan kombinasi akan di dapatkan secara teoritis N variasi solusi keseluruhan, dimana:
𝑁  =  𝑚1, 𝑚2, 𝑚3, … 𝑚𝑛 (1)
Untuk mendapatkan kombinasi yang lebih baik harus dilakukan eliminasi dan pemilihan, karena kombinasi yang didapatkan terlalu banyak dan untuk memilihnya membutuhkan  banyak  waktu.  Oleh  karena  itu kombinasi  tersebut  harus  dikurangi.  Sebuah  konsep haruslah memenuhi persyaratan keamanan, kenyamanan, kemudahan dalam produksi, kemudahan  dalam  perakitan,  kemudahan  perawatan dan  lain  sebagainya.  Evaluasi  berarti  menentukan nilai,  kegunaan  atau  kekuatan  dari  solusi  dan membandingkan dengan solusi tersebut secara  ideal. Evaluasi  meliputi  penilaian  teknis,  keamanan, lingkungan, nilai-nilai ekonomis.  Secara garis  besar, langkah-langkah untuk mengevaluasi menurut metode VDI 2221 yakni menentukan kriteria evaluasi, di  mana  kriteria  evaluasi  yang  didasarkan  pada spesifikasi yang telah dibuat. Memberi bobot kriteria evaluasi,  kriteria  evaluasi  yang  dipilih  mempunyai tingkat  pengaruh  yang  berbeda  terhadap  varian konsep.Mengumpulkan parameter, agar perbandingan setiap variasi konsep dapat dengan jelas, maka dipilih satu  parameter  atau  besar  yang  dipakai  oleh  setiap varian.  Menilai,  sebaikanya  harga  yang  dimasukan adalah harga nominal. Menentukan nilai keseluruhan, nilai keseluruhan untuk varian konsep j dapat dihitung melalui  hubungan  bobot  kriteria  evaluasi  ke  i  (Wi) dan  nilai  kriteria  evaluasi  ke  j  (Wij),  dengan  rumus sebagai berikut:
𝑂𝑊𝑉𝑗  =   ∑ 𝑊𝑖 𝑉𝑖𝑗 (2)
Memperkirakan  ketidakpastian  evaluasi,  kesalahan evaluasi  bisa  disebabkan  oleh  beberapa  hal  yakni kesalahan subyektif, seperti kurangnya informasi dan kesalahan  perhitungan  parameter.  Evaluasi  terhadap titik  lemah,  apabila  terdapat  OWV  yang  berdekatan dari dua varian konsep, maka akan dilakukan evaluasi titik lemah. Dengan menggunakan metode evaluasi di atas,  diharapkan  akan  diperoleh  konsep  solusi  yang cukup memuaskan.

## Perancangan Wujud
Pada  tahap  perancangan  wujud  meliputi  beberapa langkah di antaranya yakni penguraian modul-modul (modul Struktur), pembentukan layout awal ( preliminary  Lay-out ),  dan  penentuan layout jadi ( definitive Lay-Out ).

## Perancangan Detail
Pada  tahap  ini  merupakan  tahap  akhir  dalam perancangan.  Hasil  perancangan  detail  berupa
dokumen yang meliputi gambar mesin, detail gambar mesin,  daftar  komponen,  spesifikasi  bahan,  sistem pengoperasian,  toleransi  dan  dokumen  lainnya  yang merupakan  satu  kesatuan.  Kemudian  dilakukan evaluasi  kembali  terhadap  produk,  apakah  benar- benar sudah memenuhi spesifikasi yang diberikan.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Alat  penghancur  sampah  organik  ini  dibuat  untuk mendukung  pengolahan  sampah  organik  untuk diproses  menjadi  ukuran  yang  lebih  kecil.  Hasil olahan digunakan untuk bahan dasar pupuk organik. Pada  perumahan  di  wilayah  perkotaan  jabodetabek terdapat anjuran bahwa setiap perumahan dianjurkan untuk  menanam  tanaman  tematik.  Salah  satu perumahan di wilayah tersebut  memilih  halamannya dengan  menanam  pohon  mangga.  Pohon  mangga tersebut  berdampak  adanya  daun  kering  yang berjatuhan. Daun tersebut  jika tidak dikelola dengan baik dan tidak dibuang pada tempatnya,  lambat laun menjadi  bencana  tersumbatnya  saluran  air  dan akhirnya  menyebabkan  sarang  penyakit  dan  banjir. Hasil  survey  yang  dilakukan  pada  salah  satu perumahan  di  daeah  Ciledug  Tangerang  yaitu  di perumahan  karang  tengah  permai,  sampah  organik yang dihasilkan setiap rumah dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Jumlah KK di komplek perumahan.
Nama RT RW 13 RW 14 RT 001 RT 002 RT 003 65 KK 50 KK 30 KK 36 KK 38 KK 54 KK Total 145 KK 128 KK
Satu  lingkungan  RW  dari  data  Tabel  1,  terdapat  3 Rukun  Tetangga,  yakni  jumlahnya  128  hingga  145 Kepala  Keluarga,  dengan  estimasi  1  KK  tiap  hari menghasilkan  2  kg  sampah  kering.  Diasumsikan diambil  data  sampah  sampah  kering  yang  paling banyak terdapat pada RW 13 yaitu 145 KK, sehingga dapat  disimpulkan  akan  menghasilkan  290  kg/hari. Estimasi  daya  motor  2HP,  mesin  penghacur  dapat menghacurkan  600  kg/hari  dengan  mesin  bekerja  8 jam  perhari,  maka  dengan  290  kg/hari,  mesin  dapat bekerja 4 jam/hari.

## Penyusunan Daftar Kehendak
Penyusunan daftar kehendak pada tahap awal proses perancangan  alat  penghancur  sampah  organik,  yaitu dengan  menentukan  persyaratan  atau  sifat  yang dimiliki oleh alat terebut pada Tabel 2. Pada Tabel 2. kebutuhan yang harus diwujudkan diberikan tanda D ( demands )  sedangkan  kebutuhan  yang  tidak  harus diwujudkan diberi tanda W ( wishes ).
Tabel 2. Daftar spesifikasi desain.
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri
Universitas Trisakti D : Demand W :
Wishes Peru
bahan Daftar Spesifikasi Alat Penghancur sampah organik D / W Geometris  Dimensi Maksimum Panjang 1770 mm,
Lebar 825 mm, dan tinggi 1340 mm
D

## Kinematika
 Kecepatan penggerak motor konstan
 Pengaturan kecepatan putar pisau dapat diubah dengan pengaturan perbandingan transmisi  Perlu rem untuk keadaan darurat
D W W Gaya  Torsi  yang  dihasilkan  cukup  untuk menghancurkan D Energi  Menggunakan  penggerak  utama  motor listrik dengan daya 2 HP (1.49 kW)  Menggunakan transmisi untuk meningkatkan torsi
W
D Material  Sebagian  besar  menggunakan  produk lokal
 Rangka harus kaku dan kuat
 Komponen tersedia di pasaran  Material pisau tahan korosi
D D D W
Sinyal
 Memiliki indikator on/off
 Kecepatan putar dapat diukur D W Keselamatan  Harus aman bagi operator dan kesehatan operator sewaktu dioperasikan D Ergonomik  Mudah dioperasikan
 Bentuknya estesis D W Produksi  Diproduksi oleh industri lokal D Kontrol Kualitas  Harus lolos uji lapangan
 Memenuhi  standar  peralatan  pertanian Indonesia (bila ada) D W Perakitan  Dilakukan di pabrikan

Penggantian komponen dapat dilakukan di lapangan
D
W Operasi  Dapat  dilakukan  untuk  menghancurkan sampah organik
 Dapat  digunakan  untuk  keperluan lainnya  (menghancurkan  sampah  non organik)
D W
Perawatan 
Tidak memerlukan perawatan khusus D Biaya  Dalam  Batasan  biaya  yang  ditentukan oleh pabrikan  Mempunyai nilai jual yang kompetitif D W

## Prinsip Solusi Sub Fungsi
Dibuat  daftar  prinsip  solusi  dari  alat  penghancur sampah  untuk  memenuhi  keinginan  dan  kebutuhan pada daftar kehendak pada Tabel 3.
Tabel 3. Prinsip solusi untuk masing-masing sub fungsi.
Berdasarkan  daftar  prinsip  solusi  pada  Tabel  3, diperoleh kombinasi prinsip solusi sebagai berikut:
Varian 1 = A1 – B3 – C3 – D2
Varian 2 = A1 – B3 – C2 – D1 Varian 3 = A2 – B2 – C1 – D1
Varian 4 = A3 – B3 – C3 – D2
Hasil  dari  prinsip  solusi  terpilih  4  varian  terbaik, untuk itu perlu diuji, sehingga diperoleh varian yang paling  tepat  sesuai  dengan  kebutuhan.  Untuk pemilihan  tersebut  perlu  diberikan  bobot  penilaian tiap-tiap  prinsip  solusi  sesuai  dengan  variasi kombinasi.

## Memilih Variasi Kombinasi
Karena  jumlah  variasi  yang  beragam,  maka  harus dilakukan  seleksi  agar  pemilihan  perencanaan  dapat dipilih  yang  terbaik.  Variasi  kombinasi  tersebut diseleksi berdasarkan kriteria sebagai berikut:
A. Sesuai dengan kebutuhan
B. Sesuai dengan daftar kehendak
C. Secara prinsip dapat diwujudkan
D. Pengetahuan tentang konsep memadai
E. Didalam jangkauan biaya produk
F. Sesuai dengan keinginan perencanaan
G. Memenuhi syarat keamanan
Pengkajian  variasi  kombinasi  untuk  mendapatkan kombinasi terbaik didalam tabel lembar seleksi seperti yang terdapat di dalam Tabel 4.
Tabel 4. Variasi kombinasi.
Hasil  pemilihan  kombinasi  dari  4  varian,  terpilih  2 varian  yang  terbaik  yaitu  varian  2  dan  varian  4, ditunjukkan pada Gambar 4.
Gambar 4. Varian terpilih.

## Evaluasi Varian Terpilih
Setelah  ditentukan  pilihan  varian,  maka  dilakukan evaluasi.  Evaluasi  adalah  untuk  memperoleh  nilai, kegunaan  atau  kekuatan  dari  solusi  yang  berkenaan dengan  objek  yang  diberikan.  Evaluasi  akan  lebih diperjelas  dengan  membuat  diagram  pohon  objektif dengan  faktor  pertimbangannya,  ditunjukkan  pada Gambar 5.
Gambar 5. Diagram pohon objektif.
Hasil 2 varian terpilih yang ditunjukan pada Tabel 5 dan Gambar 6, maka diperoleh varian 2 dengan nilai yang paling tinggi. Sehingga hasil satu desain terpilih ditunjukkan pada Gambar 7.
Tabel 5. Hasil evaluasi varian.
Varian 2 : ƩWt.V2 = 7
Varian 4 : ƩWt.V4 = 6.30
Gambar 6. Profil nilai untuk mendeteksi titik lemah.
Gambar 7. Varian terbaik.

## 4. Kesimpulan
Kesimpulan yang diperoleh dari kajian adalah bahwa dapat  mengetahui  jenis-jenis  sampah  berdasarkan sumbernya,  sifatnya  dan  bentuknya,  mengetahui prinsip  dan  cara  pengolahan  sampah,  mengetahui sampah-sampah  organik  yang  memungkinkan  di proses. Dapat mengetahui macam-macam pisau yang umum  digunakan  pada  proses  pemotongan  material sampah  dan  dapat  mengetahui  alat  bantu  pencacah sampah  organik  yang  umum  digunakan.  Diperoleh varian  yang  terbaik  adalah  varian  2,  dengan kombinasi  prinsip  solusi  penggerak  motor  listrik, transmisi menggunakan belt , pisau 4 bilah, dan stator type  A.  Mekanisme  penggerak  menggunakan  motor listrik  dengan  daya  2HP  atau  1,49  kW.  Kapasitas potong 600 kg/hari dengan per hari bekerja selama 8
jam. Mesin bekerja per hari sesuai dengan jumlah KK 4 jam per hari. Ukuran hasil cacahan supaya kecilnya merata  diberikan  penyaring  pada  saluran output . Ukuran  utama  mesin  dengan  panjang  1768,5mm, lebar  822,5mm  dan  tinggi  1337mm.  Ukuran  corong masukan  500mm  x  500mm,  ukuran  corong pengeluran  200mm  x  300mm.  Fasilitas  untuk memudahkan  transportasi  mesin  sampah  dipasang roda,  untuk  pengaman  pada  saat  proses  produksi dipasang  kaki  penyangga,  dan  tanki  diikat  dengan baut pengaman serta belt dipasang pengaman.

## Ucapan Terima Kasih
Ucapan  terima  kasih  kepada  Jurusan  Teknik  Mesin Fakultas Teknologi Industri  Universitas Trisakti dan Lembaga  Penelitian  Usakti,  yang  telah  mendukung kegiatan  ini  Serta  Informasi  data  dari  RT  dan  RW Perumahan Karang Tengah Tangerang.

## Daftar Pustaka
[1] Daniel, Yanuar, 2009, Sampah dan Manajemen Persampahan. Jakarta: Yayasan Obor.
[2] Fajar.  (2016,  Agustus  2).  Aneka  Macam  Pisau Mesin Pencacah [Online]. Available:
https://mesinsakti.blogspot.com/2016/08/aneka- macam-pisau-mesin-pencacah-plastik.html.
[3] Kusuma  Andar.  (2013,  Januari  13).  Tahapan Perencanaan  Berdasarkan  VDI  2221  [Online]. Available:
https://andarkusuma.wordpress.com/2013/01/13
/tahapan-perencanaan-berdasarkan-vdi-2221.
[4] Nugroho  Panji,  2013,  Panduan  Membuat Kompos Cair. Jakarta: Pustaka baru Press.
[5] Pahl, G., Beitz, W., Feldhusen, J., Grote, K.-H., 2007,  Engineering  Design.  London:  Springer Verlag.
[6] Robert  L.  Moot,  2004,  Elemen-Elemen  Mesin Dalam  Perancangan  Mekanis.  Yogyakarta: ANDI.
[7] Taufiqullah.  (2019,  Januari  08).  Bantalan Mekanik
[Online].
Available: https://www.tneutron.net/industri/bantalan- mekanik
[8] Ullman G. David, 2010, The Mechanical Design Process. New York: McGraw-Hill.
[9] Wahab Abdul, (2011, Januari 03), Mempercepat pembuatan  kompos  dengan  mesin  komposter listrik [Online] Available: http://aw- berbagi.blogspot.com/2011/01/mempercepat- pembuatan-kompos-dengan.html.