## Computer Aided Design / Computer Aided Manufactur [CAD/CAM]

## Dewi Handayani Untari Ningsih
Fakultas Teknologi Informas, Universitas Stikubank Semarang email : dewi@unisbank.ac.id
ABSTRAK : Computer-aided design (CAD) atau computer-aided design and drafting (CADD), merupakan satu  bentuk  otomatisasi  yang  membantu  perancang  untuk  memperbaiki  gambar,  spesifikasi,  dan  elemen- elemen  yang  berhubungan  dengan  perancangan  yang  menggunakan  efek  grafik  khusus  dan  perhitungan program-program  komputer.  Teknologi  yang  digunakan  untuk  bermacam  produk  dalam  lingkungan  dan arsitektur,  elektronik,  dan  erodinamika  (ilmu  dinamika  udara),  teknik  otomotif  dan  desain  produk. Walaupun  sistem  CAD  biasanya  tidak  selalu  menggambar  otomatis,  biasanya  meliputi  pemodelan  3 dimensi  dan  model  operasi  simulasi  komputer.  Sistem  CAD  dijalankan  melalui  PC  untuk  desain  dan pemodelan  2D  serta  proses  drafting,  kemudian  dijalankan  dan  diintegrasikan  dengan  sistem  CAM (Computer Aided Manufacture) yang disesuaikan dengan format mesin CNC (Computer Numeric Control) yang akan digunakan.
Kata kunci : computer aided design (CAD), computer aided manufacture (CAM), model 3-dimensi

## PENDAHULUAN
Computer-Aided Design ( CAD ) digunakan secara  luas  di  perangkat  yang  berbasis komputer  yang  membantu  insinyur  teknik, arsitek,  profesional  perancangan  yang banyak  bekerja  dengan  aktivitas  rancangan. Perangkat  otoritas  utama  geometri  dalam proses    Siklus  hidup  Manajemen  Produksi yang  meliputi  perangkat  lunak  dan perangkat keras. Paket yang ada dari vektor 2  Dimensi  berdasarkan  gambaran  sistem  ke permukaan  parametrik  3  Dimensi  dan
pemodelan perancangan solid.
Computer  Numerical  Control  (CNC) didefinisikan sebagai satu komputer ( computer ) yang  mengkonversikan  rancangan  menjadi sejumlah  perintah  ( numbers )  dimana  komputer memanfaatkan kendali ( control ) untuk memotong  (cutting)  dan  membentuk  ( shaping ) material.
Computer Aided Design  digunakan untuk merancang  dan  mengembangkan  produk,  yang bisa dengan baik digunakaan oleh pemakai akhir atau  lanjutan.  Computer  Aided  Design  juga secara  ekstensif  digunakan  dalam  perancangan
Gambar 1. Computer Aided Design
berbagai alat  dan  perlengkapan  yang  digunakan di  dalam  komponen-komponen  manufaktur. CAD  digunakan  untuk  menggambar  dan merancang  semua  tipe  bangunan,  dari  tipe rumah  kecil  sampai  ke  tipe  bangunan  besar komersil  dan  industri  seperti  rumah  sakit  dan pabrik.  CAD  digunakan  melalui  proses  teknik dari perancangan konseptual dan layout, melalui rekayasa  dan  analisis  komponen  untuk mendefinisikan metode manufaktur.
Untuk  aplikasi  komputer  digital  dalam perancangan  teknik  dan  produksi  Computer- aided  design  (CAD)  menunjuk  ke  pemakaian komputer dalam mengkonversikan satu ide awal produk menjadi rancangan detail teknik. Evolusi perancangan  biasanya  meliputi  pembuatan model  geometrik  produk  ,  yang  bisa dimanipulasi,  dianalisa,  dan  diperhalus.    Dalam CAD,  komputer  graphik  mengganti  sketsa  dan gambar teknik tradisional yang digunakan untuk memvisualisasi produk dan mengkomunikasikan rancangan informasi.
Computer-Aided  Manufacturing  (CAM) menunjuk  ke  pemakaian  komputer  yang mengkonversi  rancangan  teknik  sampai  produk akhir.  Proses  produksi  memerlukan  pembuatan perencanaan  proses  dan  penjadwalan  produksi, yang  menjelaskan  bagaimana  suatu  produk dibuat  ,  sumberdaya  apa  yang  diperlukan  dan kapan  serta  dimana  sumberdaya  ini  akan dikirimkan.  Proses  produksi  juga  memerlukan pengendalian  dan  koordinasi  yang  diperlukan untuk  proses  fisik,  peralatan,  material,  dan tenaga  kerja.  Dengan  CAM,  komputer membantu manajer, insinyur teknik/manufakturing,  dan  pekerja  produksi dengan tugas-tugas produksi secara otomatisasi. Computer  membantu  untuk  mengembangkan proses  perencanaan,  order,  dan  jalur  material, serta  memonitor  jadwal  produksi.  Juga membantu mengendalikan mesin, industri robot, pengujian  peralatan,  dan  sistem  yang  yang memindahkan dan menyimpan material di dalam pabrik.
Integrasi  Computer  Aided  Manufacture  (CAM) dengan sistem Computer-Aided Design menghasillan  proses  manufaktur  yang  lebih cepat  dan  lebih  efisien.  Metodologi  ini digunakan  di  area  manufaktur  yang  berbeda. Dalam  manufaktur    sistem  CAM,  Computer
Numeric  Control  (CNC)  digunakan  untuk melakukan proses permesinan dan perancangan. Di  banyak  kasus  sistem  CAM  akan  bekerja dengan  perancangan  CAD  yang  dibuat  di lingkungan  3  Dimensi.  Programmer  CNC  akan menentukan    operasi  mesin  dan  sistem  CAM yang akan membuat program CNC.
Kompatibilitas sistem CAD/CAM dibatasi untuk kebutuhan pengenalan kembali konfigurasi  bidang  kerja  bagi  sistem  CAM. Dengan  kata  lain:  perangkat  lunak  CAM biasanya terdapat bersama dengan mesin CNC.

## RUANG LINGKUP PEMAKAIAN CAD/CAM
� Arsitektur, Teknik, dan Konstruksi
� Mekanik
o Automotif
o Penerbangan
o Consumer Goods
o Mesin-mesin
o Bangunan Kapal
� Electronika dan Listrik
� Perencanaan Proses Manufaktur
� Rancangan Rangkaian Digital
� Aplikasi Perangkat Lunak

## KEMAMPUAN
Kemampuan sistem Computer Aided Design meliputi :
� Pembuatan frame kabel geometri
� Fitur Parametrik 3D berdasarkan pemodelan
� Pemodelan permukaan dengan bentuk bebas
� Perancangan  perakitan  otomatis.  Yang mengumpulkan  bagian-bagian  komponen dan/atau perakitan lain.
� Membuat  gambar  teknik  dari  model-model yang solid.
� Pemakaian  ulang  rancangan  komponen- komponen.
� Memudahkan modifikasi perancangan model dan produksi bermacam versi.
� Menghasilkan komponen standard perancangan otomatis.
� Validasi/verifikasi  perancangan  terhadap aturan spesifikasi dan  perancangan.
� Simulasi  perancangan  tanpa  membangun satu prototipe fisik.
� Keluaran  dokumentasi  fisik,  seperti  gambar manufaktur,  dan  pembayaran  material  yang menggambarkan kebutuhan untuk membangun produk.
� Rutin-rutin  Impor/Ekspor  pertukaran  data dengan paket perangkat lunak yang lain.
� Keluaran  rancangan  data  secara  langsung untuk fasilitas manufaktur.
� Keluaran secara langsung prototype secara cepat atau Mesin Manufaktur secara cepat untuk prototype industri.
� Mengelola dan memelihara pustaka bagian- bagian dan perakitan.
� Menghitung bagian-bagian properti secara masal dan perakitan.
� Membantu menvisualisasi dengan bayangan, rotasi, penyembunyian garis, dan lain sebagainya.
� Parametrik  Bi-Directional  (modifikasi  dari beberapa  fitur  yang  direfleksikan  di  semua informasi  bersandarkan  pada  fitur,  gambar, properti  masal,  perakitan,  dan  lain sebagainya)
� Kinematika,  interferensi  dan  pengecekan rakitan.
� Paket komponen elektrik.
� Pencantuman kode pemrograman dalam satu model untuk pengendalian dan menghubungkan attribut-attribut model yang berhubungan.
� Programmable  studi  perancangan  dan optimasi

## Teknologi Perangkat Lunak
Perangkat lunak untuk sistem CAD
dikembangkan pertama dengan bahasa
pemrograman  komputer  seperti  Fortran,  tetapi yang dikembangkan dengan
metode pemrograman  berorientasi  objek  secara  radikal telah banyak mengalami perubahan.
Pengembangan  pemodelan  berdasarkan  fitur parametrik  modern  dan  sistem  permukaan bentuk  bebas  dibangun  dengan  bahasa pemrograman C,  modul-modul dengan API nya sendiri.

## Teknologi  Perangkat  Keras  dan  Sistem Operasi
Saat  ini    banyak  stasiun  kerja  komputer adalah  window  yang  berbasis  PC;  beberapa sistem  CAD  juga  bisa  dijalankan  di  sistem operasi UNIX atau LINUX. Untuk perancangan produksi yang agak komplek , diperlukan mesin- mesin  dengan  kecepatan  tinggi  (dan  mungkin memerlukan  banyak)  CPU  dengan  sejumlah besar  RAM  lebih  direkomendasikan.  Interface manusia  dan  komputer  melalui  satu  mouse komputer  tetapi bisa juga melalui satu  pen dan digitizing  tablet  grafik.  Manipulasi  dari  gambar model  pada  layar  bisa  juga  dilakukan  dengan menggunakan    spacemouse/spaceball.  Beberapa sistem  juga  mendukung stereoscopic  glasses untuk gambar model 3D.
Ada  2  tipe  perangkat  lunak  CAD  ( computer  aided  design).  Perangkat  lunak perancangan 2 Dimensi memungkinkan perancang  untuk  merancang  bentuk  dengan sangat dibatasi properti   3 Dimensi .
1. Menggambar model 2Dimensi menggunakan  perangkat  lunak  rancangan TechSoft 2D.
2. Setelah rancangan dilengkapi, maka gambar akan  diproses.  Mengubah  gambar  menjadi lebih  detail  pada  serangkaian    koordinat  X, Y,  dan  Z.  Pemrosesan  harus  sudah diletakkan  sebelum  mesin  CNC  memotong rancangan dari material. Ketika mesin CNC membentuk  material  pemotong  berdasarkan kordinat,  secara  berurutan  sampai  bentuk yang diinginkan.
3. Perangkat lunak CAD/CAM memungkinkan perancangan untuk rancangan
manufakturnya  pada  satu  komputer  dari pada  membuat  yang  sebenarnya.  Pengujian rancangan  menggunakan  perangkat  lunak ‘Simulasi’(  perangkat  lunak    ‘CAD/CAM
Design Tools’). Ketika rancangan dijalankan melalui perangkat lunak  simulasi, komputer menampilkan  proses  manufakturing  pada layar.  Juga  mengecek  apakah  rancangannya sudah bisa dimanufaktur dengan sukses atau tidak.  Banyak  rancangan  yang  diubah sebelum bisa dibuat oleh mesin CNC.
4. Setelah  semua  pengujian  dan  perbaikan untuk rancangan dilakukan, terakhir dilakukan manufaktur.
Dua prinsip utama obyek CAD (Computer Aided Design)  adalah :
1. Menambah  produktivitas hasil rancangan
2. Menghasilkan informasi, graphical
numerical,  dan  tekstural  yang  diperlukan untuk manufaktur
Tujuan  pertama  meliputi  pemakaian komputer  untuk  mensimulasikan  rancangan produk dan dapat dianalisa dan diuji.
Diagram  diatas  (gambar  1)  menunjukkan CAE  dan  CAD  menjadi  lebih  tidak  dapat dipisahkan  sebagai  tingkatan  siklus  produksi. Output  dalam  bentuk  grafis/gambar  dengan
resolusi  tinggi  dihasilkan  secara  otomatis  dan secara  langsung  dari  masukan  yang  disediakan seorang  ahli/insinyur.  Simulasi  komputer seringkali sebagai nilai tambah, atau penggantian  yang  tepat,  konstruksi  model  fisik untuk  pengujian  .  Output  dari  proses  CAD sering disesuaikan untuk interface dengan sistem CAM.

## INTERFACE ANTARA CAD DAN CAM
Hasil  dari  phase  CAD  adalah  analisa  dan pengujian  produk  oleh  komputer  diberikan dengan  model  geometrik  dalam  rancangan Database.  Model-model  ini  menyediakan  input dimana  perencanaan  manufakturing  secara terinci dibuat.
Dari  gambar  teknik,  program  APT  dibuat dengan pertama kali menggambar bagian secara geometrik  dan  kemudian  alat  digerakkan  yang diperlukan  untuk  memotong  bagian-bagian. Program  APT  dikompile  pada  satu  komputer, outputnya adalah control tape/pita perekaman/disk.
Kebutuha n
Biaya produksi dan spesifikasi kinerja/perfor mansi Engineering (CAE) Design (CAD)
Simulasi Computer dan Pengujian model fisik Evalua i Menghasilkan rancangan / peralatan
(tools) dan manufacturing (CAM) Tidak berhasil memenuhi spesifikasi, dicoba ulangi PRODU Berhasil memenuhi spesifikasi
Gambar 2. Siklus produksi dan CAE (Computer Aided Engineering), CAD, CAM

## INTERFACE ANTARA CAD DAN CAM
Dari  gambar  teknik,  program  APT  dibuat dengan pertama kali menggambar bagian secara geometrik  dan  kemudian  alat  digerakkan  yang diperlukan  untuk  memotong  bagian-bagian. Program  APT  dikompile  pada  satu  komputer, outputnya adalah control
tape/pita
perekaman/disk.
Alat perekaman pengendali kemudian disisipkan dalam  peralatan  mesin  elektronik  numerical control untuk unit pengendali yang menghasilkan  urutan  instruksi  dimana  peralatan dapat menghasilkan bagian-bagiannya .
Contoh Implementasi CAD/CAM
Gambar 4. Contoh Hasil Produk CAD/CAM Perhiasan Emas
Salah  satu  aplikasi  CAD/CAM  adalah produk  perhiasan  emas  yang  diproduksi  secara masal  (Gambar  4).  Dalam  pembuatan  cetakan  / moulding  untuk  sebuah  perhiasan,  dapat dilakukan dengan menggunakan sebuah program ArtCam Pro untuk proses graving toolpath.
Engineering
CAD
Rancangan Database CAM Manufacturing (pabrik, mesin2 pabrik dll Gambar teknik/engin eering drawing
Membuat program APT (Automatic Programmed tools) Kompilasi computer dan produksi control tape Peralatan mesin elektronik control unit NC (Numerical Control) Machine tool Bagian2 mesin Potongan2 lempengan kasar Gambar 3. Bagian-bagian produksi dengan program APT (Automatic Programed Tools)
Objek  gambar  untuk  cetakan  /  moulding perhiasan diantaranya dapat diambil dari sebuah objek  model  yang  terdapat  pada  software ArtCad  atau  program  PhotoShop.  Sebagai contoh untuk dibuat cetakan adalah gambar logo Mercedes  Benz  dalam  bentuk  2  dimensi  pada program  Autocad.  Hasil  dari  gambar  2Dimensi ditunjukkan seperti pada gambar 5.
Gambar 6. Relief Yang Dihasilkan Oleh Artcam
Pro
Gambar 7. Proses Cutting Toolpath Pada Logo Mercedes Benz
Hasil  untuk  simulasi  cetakan  logo disimulasikan  pada  logo  Mercedes  Benz. Kemudian  hasil  simulasi  ditunjukkan  pada gambar 8.
Gambar 8. Hasil Simulasi Logo Mercedes Benz Pada Sebuah Balok Cetakan

## KESIMPULAN
1. CAD/CAM digunakan bila model
dikerjakan secara manual mengalami tingkat kesulitan pada proses simetris geometris dan membutuhkan  waktu  penyelesaian  yang begitu lama. Serta ingin memproduksi bahan material manufaktur secara masal
2. Proses cutting Model 3 Dimensi ditunjukkan dalam  bentuk  simulasi,    yang  bisa  diubah atau  diperbaiki  bila  belum  sesuai  dengan bentuk  yang  diinginkan  sebelum  terakhir masuk ke proses pabrikasi.
Gambar 5. Logo Mercedes Benz
Kompatibilitas sistem CAD/CAM dibatasi untuk kebutuhan  konfigurasi  bidang  kerja  dengan pemakaian mesin CNC.

## DAFTAR PUSTAKA
1. ……,  1999,  ” User  Guide  Artcam  Pro  3D
CNC “, Delcam PLC.
2. ……, 2005, ” Jewellery CAD/CAM ”,
http://www.ganoksin.com/borisat/nenam/ jck-cad-cam.htm
3. Bosan C.B., 1998 ,” Computer Aided Design and Manufacture ”, John Wiley & Sons.
4. Pressman,  Roger  S.,  1994,  ” Software Engineering  :  A  Practitioner’s  Approach ”, Third  Ed.,  McGraw-Hill  International Editions.
5. Ronald,  W.L.,1991,  ” AutoCad  A  Concise Guide To Commands and Feature ”, Second Edition for release 10 and 11
6. Teicholz, Eric,
1999, ” CAD/CAM
Handbook ”, Mcgraw-Hill Book Company