Desain Dan Analisis Special Tool Power Section PT6-42 Menggunakan Metode Elemen Hingga
Wira Gauthama 1 , Ready Kresna Nanda Suprapto 2
Teknik Pesawat Udara, Politeknik Penerbangan Indonesia Curug 1 Teknik Pesawat Udara, Politeknik Penerbangan Indonesia Curug 2 email: wira.gauthama@ppicurug.ac.id 1 , kresnaready@gmail.com 2
DOI: http://dx.doi.org/10.31869/rtj.v5i2.3176
Abstract: The goal of this research is to use the finite element method to develop and analyze a frame for  supporting  the  PT6-42  power  section.  The  software  SolidWorks  2020  was  used  to  do  the  static analysis. ASTM 500 and ASTM A36 were utilized for the frame. The load used is 95 kg, which is the power section's burden. The results of the analysis show the design. The safety factor values obtained by using ASTM A36 and ASTM A500 materials on special tools  with a thickness of 10 mm are 2.06 and 2.60, respectively. Frame with a size of 5 mm  is not recommended because they are only safe to withstand static loads
Keywords: finite element method, static analysis, aircraft maintenance, solidworks

## PENDAHULUAN
Dengan  meningkatnya  jumlah  armada pesawat  di  Indonesia  menjadi  pertanda  bahwa perkembangan dunia penerbangan di Indonesia  sangat  pesat  (Suprianto,  2011). Keberadaan  pesawat  terbang  di  Indonesia sangatlah  penting  mengingat  Indonesia  adalah negara  yang  memiliki  gugus  kepulauan  besar, untuk  itu  perlu  adanya  pandangan  terhadap keselamatan  para  pengguna  transportasi  udara ini. Perawatan dan perbaikan pesawat merupakan  suatu  hal  yang  penting  bagi keselamatan  pengguna  pesawat  terbang.  Salah satu  komponen  yang  berperan  penting  pada keselamatan  pesawat  terbang  ialah  mesin  atau engine pesawat  (Sudri  et  al.,  2012).  Untuk  itu perlu  dilakukan  perawatan  atau maintenance pada engine pesawat  dalam  hal  ini  yaitu  PT6- 42.
PT6-42  merupakan  salah  satu  jenis  mesin yang  digunakan  pada  pesawat  terbang.  Mesin ini  merupakan  jenis  mesin  turbin  yang komponennya  dipisahkan  menjadi  dua  bagian yaitu power section dan gas generator section . Power  section berfungsi  sebagai  penghasil tenaga, sehingga bagian ini menjadi komponen penting  yang  harus  di  inspeksi  secara  berkala. perawatan engine PT6-42 salah satu komponen  yang  perlu  diperhatikan  yaitu power  section (WHITLOCK,  1942).  Namun pelepasan power  section ini  sangat  sulit dilakukan, karena beban dari power section itu sendiri sangat berat, sehingga akan membahayakan  keselamatan  dan  keamanan teknisi  pesawat  udara.  Untuk  itu  dibutuhkan alat khusus berupa sling  yang bertujuan  untuk menopang  dan  membuat  posisi  power  section
tetap  tergantung,  sehingga  teknisi  pesawat dapat  melakukan overhaul dan  menjaga keadaan mesin agar laik terbang.
Demi  merancang  sebuah  sling  yang mampu  menahan  beban  dari power  section dibutuhkan  analisis  statik  pada  rangka  alat penopang  power  section  ini.  Karena  dengan menganalisa  tegangan  statik  yang  ada  terjadi pada  alat,  peneliti  dapat  mengetahui  apakah rancangannya  dapat  dipakai  pada  kondisi nyata atau tidak. Dengan adanya perkembangan  teknologi  akan  memudahkan perhitungan  analisis  rangka,  sehingga    akan didapatkan hasil yang sangat akurat. Salah satu cara  untuk  menghitung  kekuatan  rangka adalah  dengan  menggunakan  perangkat  lunak berbasis Computer Aided Engineering (Sasmito,  2018).  Perangkat  lunak  yang  sudah teruji  untuk  meneliti  kekuatan  rangka  yaitu, Ansys, Catia, Autodesk Inventor, dan SolidWorks (Wibawa, 2019), (Hamzah, 2021). Penelitian  ini  bertujuan  untuk  merancang dan  memilih  material  yang  akan  digunakan pada rangka alat penopang power section PT6- 42  dan  menganalisis  tegangan  statis  pada rangka  menggunakan  2  variabel  bahan  dan ketebalan rangka yang berbeda.

## METODE PENELITIAN
Metodologi
atau Langkah-langkah sistematis dalam penelitian yang akan dilaksanakan pada pembuatan dan perancangan  alat  ini  dapat  dilihat  pada diagram alir berikut.
Mulai Kajian Pustaka Permodelan rangka pada solidworks 2020 Analisis rangka dengan material ASTM A36 dan A500 Hasil analisis Selesai Tidak Ya Gambar 1. Diagram alir Perangkat lunak
Solidworks 2020
digunakan  dalam  penelitian  ini.  Solidworks adalah  salah  satu  produk  dari  Dassault Systemes.  Simulasi  tegangan  pada  perangkat lunak solidwork 2020 berguna untuk membuktikan  validitas  dari  sebuah  rancangan alat.  Dengan  menggunakan  perangkat  lunak ini  akan  jauh  lebih  hemat  waktu  dan  praktis dalam  merancang  suatu  alat  (Suprapto  & Wibawa, 2021).
Metode elemen hingga merupakan langkah perhitungan numerik matematis untuk menghitung  perilaku  dan  kekuatan  rangka komponen  teknik.  Inti  dari  metode  ini  adalah membagi komponen menjadi beberapa bagian, pada  umumnya  berbentuk  jala  (Kasda  & Albayan, 2018).
Hasil  tegangan  von  Mises  diharapkan diperoleh dengan menggunakan analisis tegangan  ini.  Tegangan von  mises juga  dapat digunakan sebagai perhitungan faktor keamanan dalam sebuah desain (Hardiputra et al., 2018).
Pemodelan rangka dilakukan menggunakan  perangkat  lunak  CAD.  Dimensi rangka  disesuaikan  dengan  kondisi  asli  mesin PT6-42.
Gambar 2. Dimensi alat penopang power section PT-6
Selanjutnya  memilih  jenis  material  yang akan  digunakan.  Material  yang  dipilih  adalah ASTM  A36  dan  ASTM  A500  yang  mudah ditemukan  dipasar  Indonesia.  ASTM  A36  dan ASTM A500 yang mempunyai kekuatan luluh secara  berturut-turut  yaitu  250  MPa  (Sajid  & Kiran,  2018)  dan  315  MPa  (Morrison,  2020). Secara  detail  dapat  dilihat  pada  Tabel  1  dan Tabel 2.
Tabel 1. Sifat fisik material ASTM A36 No Uraian Keterangan 1 Massa jenis 75850 Kg/m 3 2 Yield Strength 250 MPa 3 Tensile Strength 310  Mpa 4 Shear Modulus 79300 Mpa Tabel 2. Sifat fisik material ASTM A500 No Uraian Keterangan 1 Massa jenis 75850 Kg/m 3 2 Yield Strength 315 Mpa 3 Tensile Strength 400 Mpa 4 Shear Modulus 80000 Mpa Langkah selanjutnya dalam metode penelitian  ini  yaitu  menentukan  batasan (constraint).  Fitur fixed  geometry pada software Solidworks  2020  dapat  digunakan untuk  menentukan  batasan  gerak .  Fixed geometry merupakan  sebuah  perintah  yang membuat  suatu  objek  tidak  dapat  bertranslasi dan  berotasi  sepanjang  sumbu  x,  y,  dan  z (Wahyudi  &  Fahrudi,  2017). Fixed  geometry akan diletakan pada bagian  yang anggap diam yaitu pada lubang bagian atas sling. Ditunjukan pada warna hijau pada.
Gambar 3 Kondisi batas Selanjutnya  mencari  data  beban power section  engine PT6-42  yang  akan  digunakan dalam simulasi tegangan statis ini. Data beban didapatkan  dengan  melakukan  penimbangan secara  langsung  pada power  section  engine PT6-42  seperti  pada  Gambar  4.  Setelah dilakukan  penimbangan  didapatkan  beban sebesar 50 kg Sehingga jika dinyatakan dalam satuan Newton menjadi  490,33  N.  Hasil penimbangan engine dapat  dilihat  pada Gambar 5.
Gambar 4. Proses penimbangan Engine PT6- 42.
Gambar 5. Hasil penimbangan Engine PT6-42 Pada  simulasi  pembebanan  diletakan  pada lubang sling sesuai dengan penerapanya. Arah beban  ditandai  dengan  panah  berwarna  ungu yang  arahnya  sesuai  dengan  gravitasi  bumi yang  ditunjukan  dengan  panah  berwarna merah yang dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6.  Asumsi arah pembebanan Langkah  selanjutnya  yaitu  pembuatan mesh pada  objek. Meshing merupakan  hal yang  paling  penting  dalam  metode  elemen hingga.    Tujuan  utama  dari  proses  ini  adalah membuat  objek  menjadi  bagian-bagian  kecil yang  berbentuk  jala  ini  yang  disebut  dengan mesh . Sedangkan bagian yang menyambungkan antara elemen dengan elemen disebut dengan nodal (Sasmito, 2018). Ada  beberapa  jenis  elemen  3  Dimensi  yang tersedia  dalam  perangkat  lunak  Solidworks yaitu Solid  element,  Shell  element, dan Beam element seperti  yang  ditunjukan  pada  Gambar 7. (Kurowski,  2018).  Pada  penelitian  ini dipilih jenis Solid element.
Gambar 7. Bentuk elemen pada analisis Finite
Element Method menggunakan software Solidworks (Kurowski, 2018) Tingkat  kualitas mesh pada  software solidworks ditentukan dengan besarnya
persentase Aspect Ratio. Mesh yang berkualitas  baik  memiliki  rasio  Aspek  kurang dari  3  untuk  sebagian  besar  elemennya  (90% ke  atas).  Parameter  penelitian  ini  dapat  dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Parameter analisis tengangan
No Nama Keterangan 1 Ketebalan Sling 10 mm dan 5 mm 2 Percepatan gravitasi 9,812 m/s 2 3 Ukuran elemen 8.2 mm 4 Jumlah nodal Sling 10 mm 17.448 5 Jumlah nodal Sling 5 mm 17.761 6 Jumlah elemen Sling ketebalan 10 mm 8.488 7 Jumlah elemen Sling ketebalan 5 mm 8.616 8 Persentase Aspek Rasio ≤ 3 (Sling ketebalan 10 mm) 96,4% 9 Persentase Aspek Rasio ≤ 3 (Sling ketebalan 5 mm) 97% 10 Material ASTM A36 dan ASTM A500 11 Faktor keamanan Berdasarkan kekuatan luluh material 12 Berat power section engine PT6-42 50 kg atau 490,33 N

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari  simulasi von  Mises  stress yang  telah dilakukan  alat  pelepas power  section  engine PT6-42  terhadap  variabel  ketebalan  baja
ditunjukan  pada  Gambar  8  dan  Gambar  9. Tegangan  maksimal yang  diterima  oleh  alat penopang power  section PT6-42  dengan ketebalan  10  mm  dan  5  mm  secara  berturut- turut  sebesar  121,11  MPa  dan  161,39  MPa. Berdasarkan  nilai  tersebut  tegangan  maksimal yang  diterima  objek  masih  berada  dibawah kekuatan luluh material ASTM A500 dan A36 yang bernilai 315 MPa dan 250 Mpa.
Gambar 8. Tegangan von mises alat penopang power section PT6-42 dengan ketebalan 10 mm
Gambar 9. Tegangan von mises alat penopang power section PT6-42 dengan ketebalan 5 mm Hasil  deformasi yang  didapatkan  alat pelepas power section engine PT6-42 terhadap variasi ketebalan baja ditunjukan pada Gambar 8  dan  Gambar  9.  Deformasi yang  diterima oleh  alat  penopang power  section PT6-42 dengan  ketebalan  10  mm  dan  5  mm  secara berturut-turut  sebesar  0,218  mm  dan  0,220 mm.  Nilai displacement atau  deformasi  ini dapat dinyatakan kecil (Wibawa, 2020).
Gambar 10. Displacement alat penopang
power section PT6-42 dengan ketebalan 10
mm
Gambar 11. Displacement alat penopang power section PT6-42 dengan ketebalan 5 mm Nilai  minimum  faktor  keamanan  rangka sangat  diperlukan  agar  perancang  dapat mengetahui seberapa aman alat tersebut (Agus Adi  et  al.,  2018).  Dari  hasil  analisis  faktor keamanan  rangka  didapatkan  nilai  minimum faktor  keamanan  dapat  dilihat  pada  Gambar 12,  Gambar  13,  Gambar  14,  dan  Gambar  15. Pada  alat  pelepas power  section  engine PT6- 42  dengan  ketebalan  10  mm  memakai  bahan ASTM  A500  dan  A36  yaitu  sebesar  2,60  dan 2,06  yang  ditunjukan  pada  Gambar  12  dan Gambar  14.  Sedangkan  pada  alat  pelepas power section engine PT6-42 dengan
ketebalan  10  mm  memakai  bahan  ASTM
A500  dan  A36  yaitu  sebesar  1,952  dan  1,549 yang ditunjukan pada Gambar 13 dan Gambar 15.
Gambar 12. Faktor keamanan alat penopang power section PT6-42 dengan ketebalan 10 mm dan material ASTM A36
Gambar 13. Faktor keamanan alat penopang power section PT6-42 dengan ketebalan 5 mm dan material ASTM A36
Gambar 14. Faktor keamanan alat penopang power section PT6-42 dengan ketebalan 10 mm dan material ASTM A500
Gambar 15. Faktor keamanan alat penopang
power section PT6-42 dengan ketebalan 5 mm dan material ASTM A500 Pada  alat  pelepas power  section  engine PT6-42  dengan  ketebalan  5  mm  dengan menggunakan  material  ASTM  A36  maupun ASTM  A500  berhasil  mencapai  persyaratan minimal  pada  komponen  yang  mampu menahan  beban  statis,  akan  tetapi  tidak mampu memenuhi persyaratan beban dinamis. Hal  ini  akan  berpengaruh  pada  pendeknya umur  alat  atau  bisa  dikatakan  tidak  tangguh (Wibawa  &  Diharjo,  2020).  Sedangkan  hasil yang memuaskan didapatkan pada alat pelepas power section engine PT6-42 dengan ketebalan 10 mm, karena dengan didapatkannya  nilai  faktor  keamanan  yang melebihi  angka  2,  sehingga  dapat  dinyatakan alat  ini  aman  untuk  menahan  beban  statis maupun  dinamis  (Dobrovolsky  &  Zablonsky, 1978).

## PENUTUP
Berdasarkan  hasil  penelitian  yang  telah dilakukan  menggunakan  perangkat  lunak SolidWorks  2020  pada  alat  pelepas power section engine PT6-42 dengan ketebalan 5 mm dan  10  mm  dengan  tipe  bahan  ASTM  A500 dan  ASTM  A36  didapatkan  kesimpulan sebagai berikut:
1. Nilai  tegangan  maksimum  rangka ( Von  mises  stress) pada  alat  pelepas power  section  engine PT6-42  dengan ketebalan 10 mm sebesar 121,11 MPa.
Sedangkan  nilai safety  factor yang didapatkan  dengan  memakai  bahan ASTM  A500  dan  ASTM  A36  secara berturut-turut  sebesar  2,60  dan  2,06.
Kedua  material  ini  dapat  dipilih
karena  aman  untuk  menahan  beban statis maupun dinamis.
2. Nilai  tegangan  maksimum  rangka ( Von  mises  stress) pada  alat  pelepas power  section  engine PT6-42  dengan ketebalan 5 mm sebesar 161.392 MPa.
Sedangkan  nilai safety  factor yang didapatkan  dengan  memakai  bahan ASTM  A500  dan  ASTM  A36  secara berturut-turut sebesar 1,952 dan 1,549. Rangka  dengan  ukuran  5  mm  tidak disarankan  karena  hanya  aman  untuk menahan beban statis.

## DAFTAR PUSTAKA
Agus  Adi,  I. N., Dantes, K. R., & Nugraha,  I. N.  P.  (2018).  Analisis  Tegangan  Statik Pada  Rancangan  Frame  Mobil  Listrik Ganesha  Sakti  (Gaski)  Menggunakan Software Solidworks 2014. Jurnal
Pendidikan Teknik Mesin Undiksha , 6 (2), 113. https://doi.org/10.23887/jjtm.v6i2.13046 Dobrovolsky,  V.,  &  Zablonsky,  K.  (1978).
Machine  elements :  a  textbook .  Peace Publisher.
Hamzah,  A.  (2021).  Penggunaan  Metode Elemen  Hingga  Pada  Struktur  Grid Dengan  Program  Freemat. Rang  Teknik Journal , 4 (1), 83–88.
Hardiputra,  F.,  Djafar,  A.,  &  Sulistijono.
(2018).  Perancangan  As  Roda  Troli Pemanjat  Tangga  Berdasarkan  Analisis Tegangan  Dan  Faktor  Keamanan  Shaft Design  for  Stair-Climbing  Hand  Truck Based  on. SNITT-  Politeknik  Negeri Balikpapan 2018 , 312–316.
Kasda,  K.,  &  Albayan,  B.  (2018).  Analisis Rangka  Penyiang  Gulma  Menggunakan Metoda  Elemen  Hingga. MESA  (Teknik Mesin,  Teknik  Elektro,  Teknik  Sipil, Teknik Arsitektur) , 3 (1), 17–22. Kurowski, P. M. (2018). Engineering Analysis with  SOLIDWORKS  Simulation  2018 . Stephen Schroff.
Morrison,  M.  L.  (2020).  A  ductile  fuse  for special  concentrically  braced  frames. Proceedings  of  the  9th  International Conference  on  Advances  in  Steel Structures,  ICASS  2018 , September . https://doi.org/10.18057/ICASS2018.P.1 49
Sajid, H. U., & Kiran, R. (2018). Influence of High  Stress  Triaxiality  on  Mechanical
Strength  of  ASTM  A36,  ASTM  A572 and  A992  steels. Construction  and Building Materials . https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.20 18.05.018 Sasmito, A. (2018). Disain Kekuatan Sambungan  Hoop  Pillar  Dan  Floor Bearer  Pada  Struktur  Rangka  Bus Menggunakan Solidworks. Simetris: Jurnal  Teknik  Mesin,  Elektro  Dan  Ilmu Komputer , 9 (1), 657–670.
https://doi.org/10.24176/simet.v9i1.2023 Sudri, N. M., Nendissa, B. C., & Herawati, Y.
(2012). Analisis Sistem Perawatan
Komponen Generator Starter pada Mesin Pesawat  di  PT  XYZ. Jurnal  Teknik  Dan Ilmu Komputer , 1 (3), 287–293. Suprapto,  R.  K.  N.,  &  Wibawa,  L.  A.  N. (2021).  Desain  dan  Analisis  Tegangan
Rangka Alat Simulasi Pergerakan
Kendali  Terbang  Menggunakan  Metode
Elemen Hingga. Jurnal Teknik Mesin ITI , 5 (1),
19.
https://doi.org/10.31543/jtm.v5i1.559 Suprianto,  G.  (2011).  Kualitas  Keselamatan Penerbangan  Indonesia. Jurnal  INDEPT ,
1 (1),
4–6.
http://jurnal.unnur.ac.id/index.php/indept
/article/view/61
Wahyudi,  N.,  &  Fahrudi,  Y.  A.  (2017).  Studi Eksperimen  Rancang  Bangun  Rangka Jenis  Ladder  Frame  pada  Kendaraan Sport. JEECAE  (Journal  of  Electrical, Electronics,  Control,  and  Automotive
Engineering) , 1 (1), 71–75.
https://doi.org/10.32486/jeecae.v1i1.15 WHITLOCK,  M.  (1942).  Limiting  Factors  of
Overhaul  for  Aircraft  Engine. SAE Transactions , 50 , 499–508.
http://www.jstor.org/stable/44439220 Wibawa, L. A. N. (2019). Prediksi Umur Fatik Struktur  Crane  Kapasitas  10  Ton Menggunakan  Metode  Elemen  Hingga.
Media  Mesin:  Majalah  Teknik  Mesin ,
21 (1),
18–24. https://doi.org/10.23917/mesin.v21i1.942 2
Wibawa, L. A. N. (2020). Desain Dan Analisis
Tegangan  Struktur  Crane  Kapasitas  10
Ton  Menggunakan  Metode  Elemen Hingga. Jurnal  Muara  Sains,  Teknologi, Kedokteran  Dan  Ilmu  Kesehatan , 4 (2), 201. https://doi.org/10.24912/jmstkik.v4i2.70
06 Wibawa,  L.  A.  N.,  &  Diharjo,  K.  (2020). Pengaruh Beban  terhadap Prediksi Umur Fatik  Rangka  Meja  Kerja  Balai  LAPAN Garut  Menggunakan  Ansys  Workbench. Jurnal  Teknik  Mesin  ITI , 4 (2),  57. https://doi.org/10.31543/jtm.v4i2.414