## Desain komponen alat pengupas dan pengiris bawang putih
I Ketut Adhiarta Laksemana 1 , Sri Nararia Anggita Damayanti 2 , Farid Triawan 1
1 Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik dan Teknologi, Universitas Sampoerna Jakarta, 12780, Indonesia 2 Departemen Penerbangan dan Mesin, Universitas Arizona
Tucson, AZ, 85721, USA
Email korespondensi: farid.triawan@my.sampoernauniversity.ac.id

## Abstrak
Bawang putih sebagai bumbu dasar tidak pernah lepas kaitannya dengan pengolahan industri makanan. Dengan proses pengolahan bawang putih yang meliputi pengupasan dan pengirisan, akan memakan banyak waktu jika proses ini dilakukan secara manual pada tiap-tiap siung bawang putih. Kajian ini mencoba membantu dengan mendesain dan menganalisis perangkat yang dapat membantu pengguna untuk mengupas dan mengiris bawang putih dengan menggunakan mekanisme rotasi. Desain alat ini dirancang untuk mengupas 4 kg bawang putih dalam waktu 30 menit dengan mengaplikasikan gaya sebesar 25 N.  Perangkat  ini memiliki keunikan, yaitu dapat dibongkar pasang dan disertai  dengan  fitur  tambahan  berupa  pisau  pengiris,  agar  memudahkan  dalam  memasang  dan  mempergunakan perangkat. Berdasarkan hasil analisis, diperoleh nilai faktor keamanan pada beban statik dan dinamik sebesar 1.44 dan 1.73 pada bagian yang paling kritis. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa produk ini aman dan memiliki prediksi  umur  yang  tidak  terhingga.  Kajian  ini  diharapkan  dapat  menjadi  referensi  dalam  penciptaan  produk pengupas dan pengiris bawang putih yang lebih baik.
Kata kunci: bawang putih, pengupas, pengiris, analisis keamanan desain struktur.

## Abstract
Garlic as a basic spice has never been separated from the processing food industry. The garlic processing process which includes stripping and slicing will take a lot of time if the processes are done manually on each clove of garlic. The study tried to help by designing and analyzing devices that could help users peel and slice garlic using a rotation mechanism. The design of this device is designed to peel 4 kg of garlic within 30 minutes by applying a force of 25 N. The device has a uniqueness, it can be disassembled and accompanied by additional features in the form of a slicer knife to make it easier to install and use the device. Based on the results of the analysis, the safety factor values at static and dynamic loads were obtained at 1.44 and 1.73 in the most critical parts. Therefore, it can be concluded that this product is safe and has an infinite age prediction. This study is expected to be a reference for the creation of better garlic peeling and slicer products.
Keywords: garlic, peeler, slicer, structural design safety analysis.

## 1. Pendahuluan
Sebagai komoditas holtikultura yang sangat strategis di Indonesia, dikonsumsi hampir setiap hari pada setiap rumah  tangga,  bawang  putih  lokal  memasuki  tahap pemasaran meski dalam jumlah yang terbatas. Tahun 2019,  produksi  nasional  bawang  putih  mencapai 88.817  ton,  dan  mengalami  penurunan  menjadi 81.805-ton  pada  2020.  Hal  ini  tidak  selaras  dengan tingkat  konsumsi  bawang  putih  nasional  yang meningkat,  dari  546.000  ton/tahun  menjadi  576.000 ton/tahun [1, 2].
Dengan  begitu  banyaknya  jumlah  produksi  bawang putih  sendiri  maka  diperlukan  juga  alat  yang  bisa membantu  pengolahan  bawang  putih  dengan  cepat. Pengolahan  bawang  putih  sendiri  biasanya  dimulai dengan  pengupasan  dimana  proses  ini  sendiri  akan
memakan waktu yang sangat lama jika dilakukan satu per  satu  dan  keterampilan  pengupasan  yang  kurang. Jika  proses  awalnya  sendiri  memakan  waktu  yang panjang  maka  dapat  menyebabkan  turunnya  kualitas bahan  itu  sendiri  karena  waktu  pengolahan  bahan pangan adalah langkah yang harus diperhatikan untuk menghasilkan produksi pangan layak konsumsi [3].
Kajian ini  mencoba membantu pengusaha kecil pada sektor  pangan,  khususnya  dalam  proses  pengolahan bawang putih menggunakan mekanisme rotasi. Produk yang  memiliki  fungsi  serupa  datang  dari  Maksindo tetapi  desainnya  sendiri  berbeda  dengan  produk  dari kajian ini. Produk dari Maksindo menggunakan motor sebagai penggerak dengan berat mencapai 8.5 kg, dan harga yang cukup mahal berkisar 2.5 juta rupiah [4]. Alat  ini  bersifat  tetap  dan  sulit  dibongkar  pasang sehingga  menyulitkan  untuk  dipindah  kemana-mana.
Sementara  itu,  alat  yang  didesain  dalam  kajian  ini dapat dibongkar pasang dan tidak menggunakan motor sebagai  penggerak,  hanya  memanfaatkan  pemutar manual. alat ini dirancang untuk dioperasikan dengan tenaga  manusia  sehingga  dapat  mempermurah  harga karena tidak menggunakan motor. Kemudian, Alat ini juga  disertai  dengan  fitur  tambahan  berupa  pisau pengiris. Selain itu, perbedaan lainnya  adalah sumbu putarnya. Sumbu perputaran pada produk yang beredar di  pasar  menggunakan  sumbu  vertikal,  sedangkan dalam desain ini, sumbu perputarannya adalah sumbu horizontal.
Tujuan utama kajian ini adalah mendesain sebuah alat guna  membantu  proses  pengolahan  bawang  putih. Produk  ini  didesain  untuk  melakukan  pengolahan berkapasitas  hingga  4  kg.  Analisis  teoretikal  yang dilakukan  adalah  analisis  terhadap  beban  statis  dan dinamis  untuk  melihat  tingkat  keamanan  perangkat. Produk desain dari kajian ini diharapkan dapat menjadi referensi untuk produk pengolahan bawang putih.

## 2. Metode

## Tahapan Kajian
Tahapan  kajian  yang  dilaksanakan  dalam  proses perancangan  dilakukan  sesuai  dengan  diagram  yang tertera pada Gambar 1 yaitu diagram alur perancangan desain  teknik.  Diagram  kajian  tersebut  bersifat berulang-ulang sampai hasil yang diinginkan terpenuhi [5]. Permodelan desain dilakukan dengan menggunakan  bantuan  perangkat  lunak  Solidworks 2020 [6]–[8].

## Konsep Desain
Konsep  desain  produk  ini  adalah  pengupas  dan pengiris bawang putih dengan sumbu putar horizontal dimana  dapat  dilihat  pada  Gambar  2.  Dalam  konsep pengupas, pemukul yang menggunakan sumbu putaran horizontal dapat membuat hasil benturan menjadi lebih besar  karena  adanya  gaya  gravitasi  yang  memaksa bawang  untuk  terbentur  ke  pemukul.  Sementara  itu, pemukul  dengan  sumbu  putar  vertikal  hanya  dapat mengupas bawang dengan pergerakan memutar tanpa bantuan gravitasi  yang memaksa bawang kembali ke pemukul. Secara sederhana, mekanisme benturan yang dihasilkan  oleh  alat  yang  beredar  di  pasaran  adalah sideswipe  impact yaitu  benturan  yang  terjadi jika digambarkan dalam bentuk kendaraan adalah benturan kendaraan yang menabrak bagian samping kendaraan lain  [9].  Sementara  alat  yang  didesain  ini menghasilkan head-on impact yaitu  benturan  yang terjadi  dalam  arah  berlawanan.  Benturan  yang dihasilkan  saat  kedua  benda  dalam  arah  berlawanan akan menghasilkan benturan yang lebih besar [10].
Lalu, dalam mekanisme pengiris, bawang putih dapat dimasukan  melalui  corong  yang  terdapat  di  bagian belakang dari kerangka pelindung. Bawang putih yang terdapat  di  dalam  corong  dapat  didorong  masuk perlahan  sehingga  dapat  teriris  oleh  komponen pengiris.  Perputaran  dari  pengiris  ini  sendiri  sama dengan  pemukul  yaitu  mengikuti  arah  perputaran pemutar ( crank ).
Gambar 1 . Diagram Kajian .
Kemudian, dalam pengoprasian alatnya sendiri, daya ( power )  yang  dibutuh  bervariasi.  Untuk  kemudahaan dan penjamin bahwa alat dapat bekerja sebagai mana mestinya,  pengaplikasian  gaya  dan  kecepatan perputaran  didasarkan  pada  komparasi  produk  oleh Maksindo yang membutuhkan daya ( power ) 180-Watt untuk  mengupas  20  kg  bawang  per  jam  [4]. Penggunaan  motor  dalam  desain  akan  menambah mahal  harga  alat  dan  sulit  terjangkau  oleh  UMKM kelas kecil. Sehingga, sebagai solusi alternatif, sumber penggerak  dalam  desain  dapat  menggunkana  tenaga manusia.  Berdasarkan  komparasi,  dalam  desain  alat ini,  dibutuhkan  daya  sebesar  72-Watt  untuk pengupasan  4  kg  bawang  putih  per  30  menit  yang dirasa  sesuai  dengan  skala  produksi  makanan  untuk UMKM  kelas  kecil.  Daya  72-Watt  tersebut  dapat tercapai  dengan  mengaplikasikan  gaya  sebesar  25  N
kepada pemutar dengan kecepatan 2.5 putaran/s yang dapat tercapai dengan tenaga manusia.

## Konsep Desain Mekanisme dan Komponen
Dalam desain alat ini sendiri terdapat enam komponen, dan  terdapat  dua  fungsi  yang  berbeda,  yaitu  fungsi pengupas dan pengiris bawang putih. Fungsi pengupas dan  pengiris  adalah  fungsi  yang  terpisah  atau  tidak dapat  dijalankan  sekaligus.  Fungsi  dari  alat  ini  akan bergantung  oleh  komponen  alat  yang  digunakan, dimana setiap komponennya dapat dibongkar pasang dan dijelaskan sebagai berikut berdasarkan mekanisme pengupas dan pengiris.
Mekanisme  pengupas  yaitu  menggunakan  komponen pemutar  ( crank ),  kerangka  pelindung,  tabung  dalam, pemukul, dan penutup. Dalam mekanisme ini, bawang putih akan diletakkan di dalam tabung dalam. Tabung dalam  yang  dirancang  memiliki  celah  untuk mengeluarkan  kulit  bawang  yang  terkelupas.  Celah antara  pipa  di  tabung  dalam  berukuran  1.44  cm  dan diameter rata–rata bawang putih per siungnya adalah 1.905 cm, sehingga kemungkinan besar bawang putih tidak akan keluar dari tabung dalam [11]. Kemudian, sebagai  komponen  utama,  pemukul  berfungsi memberikan benturan  ( impact )  kepada  bawang  putih untuk memecahkan kulitnya. Pemukul juga dirancang dengan  gerigi–gerigi  kecil  tumpul  dengan  tujuan mempermudah  pemecahan  kulit  bawang  putih. Pemukul  sendiri  akan  terhubung  secara  langsung dengan  pemutar  sehingga  keduanya  memiliki kecepatan  dan  arah  putaran  yang  sama.  Komponen– komponen dari mekanisme pengupas ditunjukkan oleh Gambar  2.  Tabung  dalam  sendiri  dapat  menampung sekitar  7  kg  bawang  putih  dengan  kepadatan  0.57 g/cm 3 [12].
Gambar 2 . Komponen - Komponen dalam Mekanisme Pengupas .
Mekanisme  pengiris  yaitu  hanya  menggunakan komponen  pemutar  ( crank ),  kerangka  luar,  dan pengiris  ditunjukkan  oleh  Gambar  3.  Seperti  halnya pemukul,  pengiris  akan  terhubung  langsung  dengan pemutar.  Dalam  mekanisme  ini,  bawang  putih  akan dimasukan  dan  didorong  perlahan  ke  delam  corong
yang  terletak  pada  bagian  belakang  kerangka  luar seperti yang terlihat dalam Gambar 4.
Gambar 3 . Komponen - Komponen dalam Mekanisme Pengiris
Gambar 4 . Tampak Samping dari Kerangka Luar
Sebagai tambahan, ukuran keseluruhan dari alat yang sudah terakit sempurna adalah 45 x 15 x 50 cm seperti yang  ditunjukkan  oleh  Gambar  5.  Ukuran  tersebut belum termasuk pemutar yang memiliki diameter 1 cm dan  panjang  yang  juga  ditunjukkan  oleh  Gambar  5. Sebagai  penjelasan  tambahan,  pengiris  dan  tabung dalam memiliki ukuran luas permukaan yang sama.
Gambar 5 . Dimensi Keseluruhan Alat .

## Pemilihan Bahan Komponen
Pemilihan bahan yang digunakan dalam perangkat ini sendiri berdasarkan pada pertimbangan berat dan hasil analisa kekuatan yang cukup dalam pangaplikasian ini. Pemilihan  komponen  bahan  juga  berdasarkan  bahan yang  berstandar  kelas  makanan  ( food  grade )  karena pengaplikasiannya  sendiri  untuk  makanan.  Sebagian besar  dari  komponen  seperti  kerangka  luar,  tabung dalam,  dan  penutup  berbahan  polyprophlene  yang berstandar  kelas  makanan  [13].  Kemudian,  untuk pemukul  terdiri  dari  dua  bahan  yang  berbeda  yaitu silikon dan stainless steel tipe 304. Stainless steel tipe 304  digunakan  pada  bagian  tengah  pemukul  yaitu tempat melekatnya batang-batang pemukul, bahan ini juga  memiliki  standar  kelas  makanan  [14].  Batang- batang  pemukulnya  sendiri  berbahan  silikon  yang memiliki  kelenturan  tinggi  dan  berstandar  kelas makanan  [15].  Lalu,  pemutar  ( crank )  dan  pengiris terbuat dari stainless steel tipe 304 juga karena pemutar merupakan  bagian  kritis  dalam  alat,  dan  pengiris sendiri  memerlukan  ketajaman  yang  juga  dapat diperoleh melalui material tersebut.
Berat  total  dari  alat  ini  sendiri  adalah  4,3  kg dengan berdasarkan pada masa jenis polyprophlene, stainless steel tipe 304, dan silikon yang berturut – turut adalah 0,9 g/cm 3 , 7,93 g/cm 3 , dan 1,45 g/cm 3 [6–8].

## Prosedur Analisis
Dalam memastikan kekuatan desain, analisis statik dan dinamik  ( fatigue )  dilakukan  pada  bagian  cekungan ( fillet )  pada  pemutar.  Analisis  dilakukan  pada  tiga bagian dalam cekungan pemutar tersebut, seperti yang terlihat pada Gambar 6, yang terdiri dari A 1 , A 2 , dan A 3 .
Gambar 6. Posisi - Posisi Kritikal pada Cekungan (Fillet)

## Pemutar
Persamaan - persamaan  yang tertera berikut ini akan digunakan dalam proses analisis.
𝜎 = 𝐾 𝑀𝑐 𝐼 (1)
𝜏 = 𝐾 𝑇𝑐 𝐽 (2)
𝜏 = 𝐾 𝑉𝑄 𝐼𝑡 (3)
𝜎 , 𝜎 = 𝜎 + 𝜎 𝜏 ± 𝜎 − 𝜎 2 + 𝜏 (4)
𝑛 = 𝑆 𝜎 − 𝜎 (5)
√𝑎 = 0.246 − 3.08(10 )𝑆 + 1.51(10 )S − 2.67(10 )S (6)
√𝑎 = 0.190 − 2.51(10 )𝑆
+ 1.35 ( 10 −5 ) S 𝑢𝑡 2 − 2.67(10 −8 )S 𝑢𝑡 3 (7)
𝑞 𝑎𝑡𝑎𝑢 𝑞 = 1 1 + √𝑎 √𝑟 (8)
𝐾  𝑎𝑡𝑎𝑢 𝐾 = 1 + 𝑞(𝐾 − 1) (9) 𝜎 = |𝜎 − 𝜎 | 2 (10)
𝜎 = (𝜎 + 𝜎 ) 2 (11)
𝜎′ = 𝐾 𝜎 ( ) + 𝐾 𝜎 ( ) 0.85 + 3 𝐾 𝜏 (12)
𝜎 = 𝐾 𝜎 ( ) + 𝐾 𝜎 ( )
+ 3 𝐾 𝜏 (13)
𝑆 = 𝑘 𝑘 𝑘 𝑘 𝑘 𝑘 𝑆′ (14)
𝑛 = 𝜎′ 𝑆 + 𝜎′ 𝑆 (15)

## 3. Hasil dan Pembahasan

## Asumsi Analisis
Dalam  analisis,  terdapat  beberapa  asumsi  yang digunakan  untuk  mempermudah  proses  perhitungan dan lainnya. Asumsi-asumsi tersebut, yaitu:
 Dalam  mekanisme  pengupas,  batang  pada pemukul  tidak  dianalisis  karena  terbuat  dari material silikon yang sangat elastis.
 Dalam  mekanisme  pengiris,  mata  pisau  dalam pengiris  tidak  dianalisis  karena  diasumsikan bahwa  bawang  putih  akan  segera  teriris  setelah bersentuhan  dengan  mata  pisau  sehingga  tidak menyebabkan tekanan berlebih pada mata pisau.
 Dalam  kalkulasi  torsi,  diasumsikan  bahwa  torsi yang diberikan oleh benturan antara bawang putih dan  pemukul  sama  dengan  nol  karena pengaruhnya yang kecil dan sulit ditentukan.
 Bagian lain selain pemutar diasumsikan aman dan tidak perlu dianalisis karena tidak menerima gaya yang berlebihan.

## Analisis Statik (Stress Analysis)
Dalam  analisis  statik,  gaya  yang  diaplikasikan  pada pemutar dapat terlihat pada Gambar 7 dimana F senilai 25  N  dan  W  adalah  berat  dari  pemutar  yang diasumsikan  terletak pada siku pemutar dengan nilai sebesar 7,5 N.
Kemudian,  gaya  yang  diaplikasin  dan  berat  dari pemutar  akan  menghasilkan  momen  pembengkokan ( bending moment ) dan torsi seperti yang ditunjukkan oleh  gambar  8.  Nilai  dari  gaya  yang  diaplikasikan, berat pemutar, dan moment pembengkokan serta torsi yang dihasilkan, ditampilkan dalam Tabel 1.
Gambar 7 . Pengaplikasian Gaya dan Berat pada Pemutar beserta Dimensi Pendukung.
Tabel 1 . Nilai Gaya, Momen Pembengkokan, dan Torsi .
Nama Nilai 𝐹 17,68 N
𝐹 17,68 N 𝑊 7,5 N 𝑀 3,536 N.m 𝑀 0,825 N.m 𝑀 3,536 N.m 𝑇
3,536 N.m
Gambar 8 . Gaya Pengaplikasian, Berat Pemutar, Momen Pembengkokan, dan Torsi pada Cekungan Pemutar.
Kemudian,  dilanjutkan  dengan  analisis  stres menggunakan persamaan 1 – 3 berdasarkan  lokasi  – lokasi  yang  diperlihatkan  pada  Gambar  6. Sebelumnya, karena keberadaan cekungan ( fillet ) pada pemutar  terdapat  konsentrasi  stres.  Berdasarkan ukuran  cekungan,  diameter  kecil  dan  besar  pada pemutar  seperti  yang  diperlihatkan  pada  Gambar  7, diperoleh 𝐾 = 1,19 .  Dalam  menganalisis  stres 𝐴 , stres  normal  diperoleh  dari  tekanan 𝑀 dan 𝑀 , sementara  stres  geser  diperoleh  dari 𝑇 dan 𝐹 yang arahnya berlawanan. Pada 𝐴 , stres normal diperoleh dari tekanan 𝑀 , dan stres geser diperoleh dari 𝑇 , 𝐹 , dan 𝑊 yang  searah.  Terakhir,  pada  lokasi 𝐴 perlu diperhatikan  bahwa  untuk  menghitung  normal  stres diperlukan kalkulasi momen resultan antara 𝑀 , 𝑀 , dan 𝑀 . Nilai dari stres – stres yang didapatkan pada setiap  lokasi  kemudian  disubstitusi  ke  dalam persamaan 4, yaitu persamaan stres utama ( principal stress ).  Lalu,  karena  dalam  kalkulasi  stres  utama diperoleh stres normal maksimum dan minimum yang bernilai  positif  dan  negatif  maka  stres  geser maksimum  adalah 𝜏 = 𝑅 ,  hasil  serupa  diperoleh pada ketiga lokasi. Hasil dari kalkulasi stres dan stres utama disajikan dalam Tabel 2 berikut.
Tabel 2 . Hasil Perhitungan Stres dan Stres Utama.
Lokasi Stres (MPa) Stres Utama (MPa) 𝐴 𝜎 = 52,86 𝜎 = 60,23
𝜎 = 0 𝜎 = −7,37 𝜏 = 21,07 𝜏 = 33,08
𝐴 𝜎 = 42,86 𝜎 = 52,1 𝜎 = 0 𝜎 = −9,23
𝜏 = 21,93 𝜏 = 30,66 𝐴 𝜎 = 68,05 𝜎 = 105,37 𝜎 = 0 𝜎 = −37,32 𝜏 = 21,43 𝜏 = 71,34
Selanjutnya, perhitungan faktor keamanan berdasarkan pada persamaan 5, yaitu berdasarkan teori stres geser maksimal ( maximum-shear-stress theory ). MSS dipilih karena kekuatan tarikan 𝑆 dan tekanan 𝑆 dari stainless steel tipe 304 adalah sama yaitu 205 MPa [15-16]. Teori stres geser maksimal juga dipilih karena  lebih  konservatif  daripada  teori  Von  Misses [21].  Dalam  perhitungan  menggunakan  teori  stres geser maksimal, karena stres  normal maksimum dan minimum  yang  bernilai  positif  dan  negatif  maka perhitungannya  akan  berdasarkan  kasus kedua,  yaitu 𝜎 ≥ 0 ≥ 𝜎 . Tabel 3 berikut menampilkan nilai dari faktor  keamanan  statik  yang  dimana  semuanya bernilai  lebih  dari  satu  sehingga  dikatakan  aman. Dalam  perhitungan  perhitungan  faktor  keamanan statik  diperoleh  bahwa  lokasi  A 3 adalah  yang  paling kritis.
Tabel 3 . Hasil Perhitungan Faktor Keamanan Statik.
Lokasi Faktor Keamanan 𝐴 3,03 𝐴 3,34 𝐴 1,44

## Analisis Dinamik (Fatigue Analysis)
Analisis dinamik diawali dengan menghitung dua jenis konsentrasi stres kelelahan ( fatigue stress concentration ) yaitu untuk stres normal, 𝐾 , dan stres geser, 𝐾 , .  Sebelumnya,  diketahui  bahwa  kekuatan tekanan maksimum 𝑆 ,  untuk stainless steel tipe 304 adalah  515  MPa  atau  74,69  kpsi  [22].  Kalkulasi dimulai dengan menghitung nilai kontant Neuber, √𝑎 , dengan  persamaan  6  untuk  stres  normal,  dan persamaan  7  untuk  stres  geser.  Perhitungan  nilai kontant Neuber menggunakan nilai 𝑆 = 74,69 kpsi. Kemudian, hasil dari persamaan 6 dan 7 dimasukan ke dalam persamaan 8 dimana r adalah radius dari takik, dalam hal ini cekungan ( fillet ) yang bernilai 3 mm atau 0,11811  inch.  Lalu,  hasil  dari  perhitungan 𝑞 dan 𝑞 disubtitusi ke dalam persamaan 9 untuk menentukan konsentrasi  stres  kelelahan.  Hasil  kalkulasi  dari persamaan  6  sampai  9  ditunjukkan  oleh  Tabel  4 berikut.
Tabel 4 . Hasil Perhitungan Faktor Konsentrasi Stres Lelah . Tipe Stres √𝒂 𝑞 𝑎𝑡𝑎𝑢 𝑞 𝐾  𝑎𝑡𝑎𝑢 𝐾 Stres normal 0,089 0,794 1,150 Stres geser 0,067 0,837 1,159
Dalam  analisis  dinamik,  terjadi  perubahan  momen pembengkok bolak – balik. Pada A 1 perubahan momen pembengkok  terjadi  karena  M z dapat  berubah memberikan tekanan dan tarikan sedangkan M zW akan tetap  memberikan  tekanan  sehingga  ada  kalanya keduanya akan dijumlahkan dan dikurangi oleh  nilai masing  –  masing.  Pada  A 2 perubahan  momen pembengkok  hanya  diakibatkan  oleh  M y yang  dapat memberikan tekanan dan tarikan. Lalu, pada A 3 akan berdasarkan pada kondisi yang dirasakan oleh A 1 dan A 2 ,  yaitu  menerima  resultan  momen  pembengkok pada  saat  keduanya  merasakan  tekanan  dan  tarikan. Kemudian  untuk  torsi,  ketiga  lokasi  tersebut  akan merasakan torsi yang konstant.
Perhitungan stres pada saat diberikan beban dinamik dimulai  dengan  menghitung  momen  pembengkok yang dirasakan berdasarkan masing –  masing  lokasi. Lalu,  menggunakan  persamaan  1  dan  2  untuk mengitung stres dan menggunakan persamaan 10 dan 11  untuk  menghitung  stres  bolak-balik  dan  rerata. Terakhir, karena adanya torsi, maka untuk menghitung stres  bolak  –  balik  dan  rata  –  rata  diperlukan persamaan  12  dan  13,  yaitu  persamaan  Von  Mises untuk  muatan  kombinasi.  Hasil  dari  kalkulasi  yang sudah dijelaskan dalam paragraf ini, disajikan dengan kompak pada Tabel 5.
Tabel 5 . Nilai - Nilai dari Kalkulasi Stres Beban Dinamik
Lok asi M dan T (N.m) Stres (MPa) 𝝈 𝒂 dan 𝝈 𝒎 (MPa) 𝝈′ 𝒂 dan 𝝈′ 𝒎 (MPa)
𝐴 𝑀 = 2,711 𝜎
= 32,86 𝜎 = 42,86 𝜎′ = 49,32 𝑀 = −4,36 𝜎 = −52,86 𝑇 = 3,53 𝜏 = 21,43 𝜎 = −10 𝜎′ = 44,53 𝐴 𝑀 = 3,53 𝜎 = 42,86 𝜎 = 42,86 𝜎′ = 49,32 𝑀 = −3,53 𝜎 = −42,86 𝑇 = 3,53 𝜏 = 21,43 𝜎 = 0 𝜎′ = 43,02 𝐴 𝑀 = 4,45 𝜎 = 54,00 𝜎 = 61,03 𝜎′ = 70,24 𝑀 = −5,61 𝜎 = −68,05 𝑇 = 3,53 𝜏 = 21,43 𝜎 = −7,02 𝜎′ = 43,78
Selanjutnya  menghitung  batas  ketahanan  dengan konsiderasi faktor Marin menggunakan persamaan 14 yang  nantinya  akan  mempengaruhi  faktor  keamanan dari stres kelelahan. Pertama, berdasarkan 𝑆 = 515 MPa  diperoleh  batas  ketahanan  normal 𝑆′ sebesar 257,5  MPa.  Lalu,  kondisi  permukaan  akhir  ( surface finish )  diasumsikan  diproses  oleh  mesin  ( machined ) dan  diperoleh  faktor 𝑘 sebesar  0,862.  Faktor modifikasi  ukuran  dihitung  berdasarkan  ukuran diameter 10 mm dan diperoleh faktor 𝑘 senilai 0,969. Berikutnya, faktor modifikasi beban 𝑘 sama dengan 1 karena adanya beban momen pembengkokan dan torsi. Faktor  temperature 𝑘 diasumsikan  sama  dengan  1. Reliabilitas  dari  alat  diasumsikan  dengan  nilai  90% sehingga  diperoleh  faktor 𝑘 sebesar  0,897.  Faktor lainnya 𝑘 dianggap 1. Kemudian, batas ketahanan asli dapat  dihitung  dengan  persamaan  14  dan  diperoleh sebagai  berikut  batas  ketahanan  asli, 𝑆 = 192,992 𝑀𝑃𝑎 .
Lalu  proses  perhitungan  faktor  keamanan  dari  stres kelelahan  dapat  dikalkulasi  dengan  menggunakan kriteria  Soderberg.  Kriteria  Soderberg  dipilih  karena merupakan  kriteria  yang  paling  konservatif dibandingkan  yang  lainnya  [23].  Perhitungan  faktor keamanan  stres  kelelahan  menggunakan  persamaan 15. Hasil kalkulasi memakai persamaan 15 ditunjukan oleh Tabel 6 berikut, dimana tidak ada satu pun dari ketiga  lokasi  yang  gagal  sehingga  dapat  dikatakan bahwa desain alat ini aman dan memiliki umur yang tak terhingga karena nilai 𝑛 > 1 [24]. Sama halnya dalam  perhitungan faktor  keamanan statik, lokasi  A 3 menjadi  lokasi  yang  paling  kritis  dalam  perhitungan faktor keamanan stres lelah.
Tabel 6 . Hasil Perhitungan Faktor Keamanan Stres Lelah
Lokasi Faktor Keamanan Stres Lelah 𝐴 2,114 𝐴 2,14 𝐴 1,73

## 4. Kesimpulan
Pada kajian ini, sebuah alat didesain untuk mengupas dan  mengiris  bawang  putih  dengan  tenaga  manusia tanpa menggunakan motor. Keunikan dari desain ini sendiri  menggunakan  sumbu  horizontal  sebagai sumbu rotasi yang dimana dapat memberikan dampak benturan  yang  lebih  besar  pada  fungsi  pengupasan. Alat ini juga dapat dibongkar pasang dan lebih ringan dari  alat  yang  memiliki  fungsi  serupa  di  pasaran sehingga  dapat  dipindah  dengan  mudah.  Kemudian, alat  ini  juga  digerakan  oleh  pemutar  ( crank )  yang digerakan oleh tenaga manusia dan bukan oleh motor.
Oleh karena itu, alat ini menjadi lebih ringan dan jika diproduksi  dapat  diasumsikan  akan  menjadi  lebih murah  sehingga  dapat  terjangkau  oleh  pengusaha kecil.  Fungsi  pengiris  dalam  alat  ini  adalah  fitur tambahan  dengan  memanfaatkan  model  desain  yang dapat  dibongkar  pasang.  Berdasarkan  hasil  analisis, diperoleh nilai faktor keamanan pada beban statik dan dinamik  sebesar  1,44  dan  1,73  pada  bagian  yang paling  kritis  yaitu  pada  lokasi  A 3 pada  cekungan komponen  pemutar  dengan  gaya  yang  diaplikasikan sebesar  25  N.  Oleh  karena  itu,  dapat  disimpulkan bahwa  produk  ini  aman  dan  mampu  menahan  gaya yang  diberikan  serta  memiliki  prediksi  umur  yang tidak terhingga karena diperoleh nilai faktor keamanan stres lelah lebih besar daripada 1.
5. Nomenklatur
𝜎 : stres normal (Pa) 𝑀 : momen pembengkok (N.m) 𝑐 : jarak maksimum dari sumbu netral (m)
𝐼 : momen area kedua (m 4 ) 𝜏 : stres geser (Pa) 𝑇 : torsi (N.m) 𝐽 : momen inersia kutub (m 4 ) 𝑉 : gaya geser (N) 𝑄 : momen area kedua (m 3 ) 𝑡 : ketebalan material (m)
𝐾 : faktor konsentrasi stres
𝜎 , 𝜎 : stres utama maksimum dan minimum (Pa)
𝑆 : kekuatan material (MPa)
𝑛 : faktor keamanan statik ( yielding safety factor )
√𝑎 : konstan Neuber 𝑞 : sensitivitas takik ( notch sensitivity )
𝐾 : faktor konsentrasi stres normal lelah
𝐾
: faktor konsentrasi stres geser lelah
𝜎 : stres bolak – balik (Pa) 𝜎 : stres rerata (Pa) 𝑆 : kekuatan tertinggi material (MPa) 𝑆′ : batas ketahanan (MPa)
𝑘 : faktor modifikasi kondisi permukaan 𝑘
: faktor modifikasi ukuran
𝑘
: faktor modifikasi beban 𝑘 : faktor modifikasi suhu
𝑘 : faktor keandalan
𝑘 : faktor modifikasi lainnya
𝑆 : batas ketahanan pada kondisi kritis (MPa)
𝑛
: faktor keamanan dinamik ( fatigue safety factor )

## Ucapan Terima Kasih
Kajian ini didukung oleh Faculty of Engineering and Technology (FET), Sampoerna University.

## Daftar Pustaka
[1] KEMENTERIAN PERTANIAN REPUBLIK
INDONESIA,  “Mentan  SYL  Panen  Bawang Putih  di  Temanggung,  Produk  Lokal  Lebih Sedap.”
https://www.pertanian.go.id/home/?show=ne ws&act=view&id=4317  (diakses  Apr  14, 2022).
[2] KEMENTERIAN PERTANIAN REPUBLIK
INDONESIA,  “Kementan  Dorong  Bawang Putih  Lokal  Masuk  Pasar  Konsumsi.” https://www.pertanian.go.id/home/?show=ne ws&act=view&id=5071  (diakses  Apr  14, 2022).
[3] A.  Pudjirahaju,  “Pengawas  Mutu  Pangan,” Feb  2018,  Diakses:  Apr  14,  2022.  [Daring].
Tersedia pada: http://bppsdmk.kemkes.go.id/pusdiksdmk/wp -content/uploads/2018/05/Pengawasan-Mutu- Pangan_SC.pdf.
[4] Maksindo,  “Mesin  Pengupas  Bawang  Putih (BWG180).” https://www.maksindo.com/product/mesin- pengupas-bawang-putih-bwg180 (diakses Apr 13, 2022).
[5] M.  Oktaviandri  dan  N.  S.  Kian,  “View  of
Design  and  Fabrication  of  Meat  Shredder Machine Using VDI2221 Approach,” Indones. J. Comput. Eng. Des. , vol. 3, no. 2, Sep  2021,  Diakses:  Apr  18,  2022.  [Daring]. Tersedia pada: https://ojs.sampoernauniversity.ac.id/index.p hp/IJOCED/article/view/150/122.
[6] D.  C.  Hardiyasanti,  S.  Widianingrum,  F. Bestiara,  M.  Syaroh,  dan  F.  Triawan,  “A Structural  Design  of  COVID-19  Patient Lifting  Device  Using  Crane  and  Hydraulic Mechanism,” J. Mech. Des. Test. , vol. 3, no. 2, hal. 133–147, Des 2021, doi: 10.22146/JMDT.65687. [7] N. K. H. Fernandez, A. N. Q. Jemy, B. I. A.
Zahra,  M.  Yetti,  dan  F.  Triawan,  “Desain struktur alat pengangkat peti jenazah COVID- 19  dengan  mekanisme  gantry  crane,” J.  Tek. Mesin  Indones. ,  vol.  16,  no.  02,  hal.  12–18, Sep  2021,  Diakses:  Apr  18,  2022.  [Daring].
Tersedia pada: http://jurnal.bkstm.org/index.php/jtmi/article/ view/235. [8] S.  Zulaikah,  W.  H.  Rahmanda,  dan  F. Triawan,  “Foldable  Front  Child-Seat  Design for  Scooter  Motorcycle:  Strength  Analysis Under  Static  and  Dynamic  Loading,” Int.  J.
Sustain.  Transp.  Technol. ,  vol.  3,  no.  2,  hal. 37–44, Okt 2020, doi: 10.31427/IJSTT.2020.3.2.1. [9] Kajian  Pustaka,  “Kecelakaan  Lalu  Lintas (Definisi,  Jenis,  Dampak,  Penyebab  dan Perhitungan).” https://www.kajianpustaka.com/2020/05/kece lakaan-lalu-lintas.html  (diakses  Apr  12, 2022).
[10] “The  Physics  of  Traffic  Collisions  & Accidents: Minimizing The Impact.”
https://www.epermittest.com/drivers- education/physics-collisions (diakses Apr 12, 2022). [11] Grow Veggy, “How Many Cloves in a Garlic Head? How to measure garlic?” https://www.growveggy.com/b/how-many- cloves-in-a-garlic-head/  (diakses  Apr  12, 2022).
[12] Aqua, “Density of Garlic, raw in 285 units and reference  information.”  https://www.aqua- calc.com/page/density-
table/substance/Garlic-coma-and-blank-raw (diakses Apr 13, 2022).
[13] Custom-Pak  Inc.,  “What  Plastics  Are Approved  for  Food  Contact  Applications?  .” https://www.custom-pak.com/what-plastics- are-approved-for-food-contact-applications/
(diakses Apr 12, 2022).
[14] MightyNest, “Stainless Steel: All About Food Grade 304, 18/8 and 18/10.” https://mightynest.com/articles/stainless- steel-all-about-food-grade-304-188-and-1810 (diakses Apr 12, 2022). [15] Stasher, “Food Grade Silicone: What is it and Why is it Better Than Plastic?” https://www.stasherbag.com/blogs/stasher- life/food-grade-silicone-what-is-it-and-why- is-it-better-than-plastic  (diakses  Apr  12, 2022).
[16] PubChem,  “Polypropylene  |  C22H42O3.” https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/ POLYPROPYLENE (diakses Apr 13, 2022).
[17] World Stainless, “304 stainless steel  VS 403
stainless  steel.”  https://wldstainless.com/304- stainless-steel-vs-403-stainless-steel/  (diakses Apr 13, 2022).
[18] Addsil,  “SiSiB  SILICONES  Fluoro  Silicone Rubber,”  2015,  Diakses:  Apr  13,  2022. [Daring]. Tersedia pada: www.SiSiB.com.
[19] AZO Materials, “Properties: Stainless Steel - Grade 304 (UNS S30400).” https://www.azom.com/properties.aspx?Artic leID=965 (diakses Apr 13, 2022).
[20] 304  STAINLESS  STEEL,  “304  Stainless Steel  Yield  Strength  and  Tensile  Strength.” https://304stainlesssteel.org/304-stainless- steel-strength/ (diakses Apr 14, 2022).
[21] B. N. Lucci, W. Q. Lamas, F. J. Grandinetti, dan G. E. O. Giacaglia, “FINITE ELEMENT ANALYSIS  APPLIED  TO  A  METAL-TO- METAL  SEAL  DESIGN,” Brazilian  J.  Pet. Gas ,  vol. 14, no. 3, hal. 157–173, Okt 2020,
doi: 10.5419/BJPG2020-0013.
[22] Material  Properties,  “What  is  Strength  of Stainless  Steels  -  Yield  -  UTS  -  Definition.” https://material-properties.org/what-is- strength-of-stainless-steels-yield-uts- definition/ (diakses Apr 14, 2022).
[23] Q.  Bader  dan  E.  Kadum,  “Mean  Stress Correction  Effects  On  the  Fatigue  Life Behavior of Steel Alloys by Using Stress Life Approach  Theories  ,” Int.  J.  Eng.  Technol. , vol. 14, no. 04, hal. 50–58, Agu 2014.
[24] M.  Sri  Vidhya  dan  K.  V  Merlyn  Christina, “Fatigue Life, Fatigue Damage, Fatigue Factor of  Safety,  Fatigue  Sensitivity,  Biaxiality Indication  and  Equivalent  Stress  of  a  Radial Connecting Rod,” Int.  Res. J. Eng. Technol. , 2020,  Diakses:  Apr  14,  2022.  [Daring]. Tersedia pada: www.irjet.net.