## KAJI EKSPERIMEN MODEL 3D RODA GIGI HELIKS BERBASIS SCRIPT MENGGUNAKAN SOFTWARE AUTODESK FUSION 360®
Haris Setiawan 1) , Andri Pratama 1) , Rina 1) , M Yazid Diratama 1)*
1) Jurusan Teknik Manufaktur, Polteknik Manufaktur Bandung Jl.Kanayakan No.21, Dago, Kec. Coblong, Kota Bandung, Jawa barat 40135
* email corresponding: yazid.polman@gmail.com

## INFORMASI ARTIKEL ABSTRAK
Diperbaiki: Revised 16/04/2022 Diterima: Accepted 23/04/2022
Publikasi Online: Online-Published
30/04/2022
©2022 The Authors.  Published by AUSTENIT (Indexed in SINTA)
doi: 10.53893/austenit.v14i1.4561
Pemodelan  3D  suatu  produk  adalah  salah  satu  elemen  yang  penting  dalam proses manufaktur.  Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  membuat  pemodelan  3D roda gigi heliks berbasis script menggunakan softtware Autodesk Fusion 360® lalu membandingkannya dengan model 3D standar ISO T.E.A nomor part 0518. Metoda  penelitian  yang  digunakan  adalah  kaji  eksperimen.  Penelitian  dimulai dengan pembuatan script tipe A yang memiliki face (bidang gambar) tegak lurus dengan bidang XY. Sedangkan script tipe B menggunakan face yang tegak lurus dengan kurva heliks roda gigi. Profil roda gigi pada kedua script dibentuk dengan menggunakan  fitur  loft.  Jumlah  face  yang  di  analsis  berjumlah  3,5  dan  7  serta jumlah titik pada spline involute profil roda gigi adalah 5, 15 dan 25. Selanjutnya model roda  gigi  3D yang  dibuat dengan  script  A  dan  B akan  dianalisis  dan dibandingkan terhadap 3D roda gigi heliks standar ISO T.E.A nomor part 0518 berdasarkan volume serta geometrinya menggunakan software solidwork® dan geomagic®. Hasil analisis menunjukkan bahwa 3D model hasil script tipe A yang berisi jumlah face  7 merupakan  model  yang  paling  menyerupai  model  standar roda gigi heliks ISO T.E.A nomor part 0518, sedangkan 3D model hasil script tipe B yang berisi  jumlah  face  3 merupakan  model  yang  paling  menyerupai  model standar roda gigi heliks ISO T.E.A nomor part 0518. Berdasarkan batas toleransi yang  ditetapkan, 3D model  hasil  script  tipe  A  dan  B  sudah  memenuhi  standar toleransi umum.
Kata Kunci : Script; Loft; Roda gigi heliks; Common volume; Geometri

## ABSTRACT
3D modeling of a product is one of the most important element in manufacturing process. The purpose of this research is to create and compare script-based 3D  modeling  of  helical  gears  using Autodesk  Fusion  360® software  then compare  with  3D  helical  gear  model  from  ISO  T.E.A  standard  part  number 0518.  The  research  method  used  was  an  experimental  study.  The  research begins  with  the  creation  of  script  type  A  that  has  a  face (sketch  plane) perpendicular  to  the  XY  plane.  While  the type  B  script  uses  a  face  that  is perpendicular to its helical gear curve. For create the 3D gear profile in script A and B, the loft feature operation was used. The number of faces that analyzed here are 3.5 and 7 and the number of points on the gears involute spline that analyzed here are 5, 15 and 25. Furthermore, the model made by script A and B will  be  analyzed  and  compared  to  3D  helical  gear  model  from  ISO  T.E.A standard  part  number  0518  based  on  its volume  and  geometry  using solidwork® and  geomagic® software.  The  results  show  that  the  3D  model using script tipe A with total number of face is 7, is the model that most closely resembles the ISO T.E.A standard number part 0518 3D helical gear model, while 3D model using script tipe B with total number of face is 3, is the model that most closely resembles the ISO T.E.A standard number part 0518. Based on  the  specified  tolerance  limits,  both  models  have  met  general  tolerance standards.
Keywords : Script, Loft, Helical gears, Common volume, Geometry
1 PENDAHULUAN Roda gigi sangat banyak digunakan sebagai elemen mesin untuk mentransmisikan daya dengan output yang beragam. Roda gigi banyak digunakan
dalam  dalam  berbagai  bidang  seperti  pertanian, otomotif,  manufaktur,  pembangkit  tenaga,  dan industri  kapal  laut (Maputi & Arora,  2019).  Salah satu  jenis  yang  paling  banyak  digunakan  dalam sistem  transmisi  adalah  roda  gigi  heliks ( helical gears ) dimana suara yang dihasilkan ketika bekerja tidaklah bising ( noisy ), dapat menahan beban yang besar,  dan  dapat  dioperasikan  dalam  kecepatan tinggi (Budynas  &  Nisbett,  2020)  (Gidado  et.al, 2014). Agar dapat bekerja sesuai dengan sifat yang disebutkan tersebut, maka saat proses perancangan  3D  model  roda  gigi  heliks  haruslah tepat  dan benar agar dapat dibuat roda  gigi heliks dengan geometri yang sesuai.
Proses pembuatan 3D roda gigi heliks dapat dilakukan secara  konvensional namun melewati beberapa  proses  yang  rumit  dan  repetitif. Loginovsky  &  Khmarova
(2016) melakukan perancangan  roda  gigi heliks menggunakan perangkat  lunak Solidworks yang membutuhkan  3 tahap dimulai dari menghitung parameter roda gigi, membuat sketch bakalan  ( blank ),  dan  membuat sketch profil  roda  gigi  sesuai  perhitungan  yang sudah  dilakukan. Hua (2007) membuat model  3D spiral  bevel  gear dengan  3  tahap  dimulai dari mengekstrak data hasil perhitungan menggunakan perangkat  lunak  MATLAB,  memasukannya ke dalam  perangkat  lunak  UG  ( Unigraphics ), lalu memodelkan  3D spiral  bevel  gear berdasarkan perhitungan yang didapatkan.
Merancang  dan  memodelkan 3D roda  gigi heliks secara  konvensional membutuhkan  waktu yang  lama.  Padahal  jaman  ini  proses  pemesinan sudah  berbasis mesin  perkakas  CNC.  Salah satunya dalam  proses  pemesinan  roda  gigi menggunakan mesin perkakas CNC. Hal ini pernah diujicoba  untuk  membuat double-helical  gears . Dalam  percobaan  tersebut, double-helical  gears yang dibuat dengan mesin perkakas CNC memiliki toleransi dalam jangkauan standard JIS kelas 5 dan layak digunakan (Kawasaki et.al, 2015).
Pemodelan 3D roda gigi heliks yang effisien (cepat  dan  tepat)  diperlukan  agar  pembuatan program  CAM  untuk  proses  pemesinan  roda  gigi khususnya  roda  gigi heliks menggunakan  mesin perkaaks CNC bisa cepat dan tepat dan profil roda gigi yang dihasilkan sesuai dengan  keinginan rancangan.  Untuk  mengurangi,  menyederhanakan proses,  dan  meminimalisir human  error dalam pemodelan 3D roda gigi secara konvensional, bisa dilakukan dengan metoda berbasis macro program atau  berbais script .  Hal  ini membuat  waktu merancang  lebih  cepat  dan  kesalahan  manusia ( human  error )  dalam  proses  pemodelan  bisa diminimalisir (Moreno  &  Bazan,  2017). Terdapat  2 metode  dalam perancangan &  pemodelan 3D model  menggunakan  perangkat  lunak CAD yaitu metode berbasis macro  program dan metode berbasis Script . Pemodelan  berbasis  macro  program sudah pernah  dilakukan  oleh Reddy  &  Theja (2021). Mereka melakukan  pemodelan  3D  roda  gigi spur
gear menggunakan  solidworks® berbasis macro program. Untuk bisa membuat otomatisasi tersebut, dibuatlah  sebuah interface terpisah  menggunakan VB  ( visual  basic ) untuk  membuat macro  program . Program  inilah  yang  akan  dihubungkan  dengan solidwork® melalui API yang sudah disediakan oleh solidwroks®.
Untuk  membuat  otomatisasi  dengan macro program, harus  membuat  dahulu  program  lain ( macro  program )  di  tempat  berbeda (contohnya Visual basic). Tidak seperti Autodesk Fusion 360® yang  menyediakan fitur scripting menggunakan bahasa  pemrograman python .  Selain  itu  dalam pembuatan script di  Fusion  360,  kita  cukup mengambil  modul – modul yang  disediakan  oleh Fusion 360 untuk pemodelan 3D yang kita butuhkan pada  saat pemebuatan script . Hal  itu  menjadikan metode ini lebih cepat, effisien, dan mudah karena bisa  menggunakan semua modul pemodelan  3D untuk scripting yang  disediakan  oleh  Autodesk Fusion  360®. Terdapat 3  (tiga) hal  penting dalam membuat script pada software  fusion  360 untuk pemmembuatan 3D  model yaitu object  model , spyder , serta script itu sendiri. Object  Model adalah suatu  akses  yang diberikan  oleh software 3D modelling untuk melakukan suatu perintah/command. Perintah akan dikelompokkan  dalam  suatu  submenu  atau  menu. Contohnya  dalam  membuat  sketsa ( sketch ) lingkaran, maka kita akan masuk ke menu sketch , lalu masuk ke submenu circle , kemudian baru bisa melakukan  perintah  untuk  membuat  sebuah lingkaran ( object model ) sesuai yang dibutuhkan.
Gambar 1. Object Model Autodesk Fusion User Interface
Gambar 2. Object Model Guide Autodesk Fusion 3609®
Tujuan penelitian ini adalah membuat model
3D  roda  gigi  heliks berbasis script menggunakan software Autodek Fusion 360® serta
membandingkan  hasilnya  dengan  model  standar ISO  T.E.A Transmission  Australia dengan  nomor part 0518.

## 2. BAHAN DAN METODA
Metode  penelitian  dilakukan  dengan  cara membandingkan  model  3D  hasil  dari script yang dibuat  dengan  model  standar  yang  telah  ada. Tahapan  penelitian  diperlihatkan  oleh  Gambar  3 sebagai berikut.
Gambar 3 . Tahapan penelitian
Script roda  gigi  heliks  dibuat  dengan  cara memanfaatkan script spur  gear yang  tersedia  di perangkat lunak Autodesk Fusion 360®. Kemudian diubah dan diedit untuk dimanfaatkan menjadi script roda  gigi  heliks.  Beberapa  perubahan  untuk kebutuhan script roda gigi heliks yang dibuat terlihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Perbandingan Script No Script Spur Gear Script Helical Gear 1. Standar yang tersedia yaitu standar metrik dan standar inggris. Standar yang tersedia yaitu standar metrik. 2. Constrain yang tersedia adalah diametral pitch dan modul. Constrain yang tersedia adalah diameter luar dan modul. 3. Proses pemodelan dengan sistem penambahan. Proses pemodelan dengan sistem pengurangan. 4. Sketsa profil gigi yang digunakan adalah sketsa profil gigi sesungguhnya. Sketsa profil gigi yang digunakan adalah sketsa profil gigi negatif. 5. Roda gigi lurus. Roda gigi heliks, sehingga ada tambahan command input dan keterangan Gambar untuk parameter sudut heliks. 6. Tersedia lubang untuk poros, sehingga ada command input untuk diameter lubang. Tersedia lubang untuk poros dan pasak, sehingga ada tambahan command input untuk diameter lubang dan ukuran pasak, beserta Gambar keterangannya. 7. Command input terdiri dari satu tab. Command input terdiri dari tiga tab , yaitu tab untuk pilihan general , sudut heliks dan untuk lubang poros dan pasak 8. Menggunakan fitur extrude , dan pattern dalam pemodelan. Menggunakan fitur extrude , sweep , dan pattern dalam pemodelan.
Tahapan pada isi script untuk  membuat model 3D mengadopsi tahapan pembuatan dengan metode konvensional. Tahapan – tahapan tersebut akan menjadi alur/algoritma pemrograman script .
Tahapan  yang dilakukan dalam proses pemodelan secara konvensional yaitu menentukan parameter,  membuat base  extrude diameter  luar, membuat  sketsa  negatif  dari  profil  gigi,  membuat garis  sebagai  referensi  kemiringan  sudut  heliks, membuat  plane  baru  untuk  sketsa  loft,  membuat sketsa baru untuk fitur loft, memotong base extude menggunakan sketsa loft dengan fitur cut-loft untuk mengeliminasi base extrude , kemudian fitur di array menggunakan circular pattern untuk
memperbanyak fitur cut-loft .
Untuk  menjalankan  suatu  fungsi  tertentu, script akan memanggil serangkai kode yang dibuat untuk  melaksanakan  perintah  yang  telah  dibuat. Pada  Gambar  4  berikut  dijelaskan  proses  yang dilalui script sehingga  bisa  melakukan  perintah pemodelan.

## Gambar 4. Diagram Alir Script
Tahap pertama pembuatan script adalah mendefinisikan  parameter.  Kemudian  parameter yang  ada  di  kelompokkan  kedalam  parameter fix (contohnya  parameter  standard) dan  parameter berubah.  Untuk  alur  kerja command  input ditunjukkan oleh Gambar 5.
Gambar 5. Diagram Alir Command
Data yang tersimpan dalam script akan diolah untuk perhitungan  pemodelan.  Salah  satu  contoh perhitungan yang dilakukan adalah untuk menghitung koordinat titik involute .
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Percobaan  Pemodelan 3D Roda Gigi Heliks dengan Script A
Script yang  dibuat  terdiri  dari  dua tipe yaitu  tipe A dan tipe B. Pada script tipe A bidang gambar/ face untuk profil involute tegak lurus dengan sumbu roda gigi namun berada pada garis sudut roda gigi heliks.
Gambar 6. Bidang gambar/ sketch script tipe A sehingga  model  3D  yang  dihasilkan  akan  seperti pada Gambar 7.
Gambar 7. Hasil model 3D tipe A
3.2 Percobaan  Pemodelan 3D Roda Gigi Heliks dengan Script B
Model  3D  tipe  B  dibuat  dengan  cara bidang gambar/ face tegak  lurus  dengan  sudut  heliks seperti terlihat pada Gambar 8.
Gambar 8. Bidang gambar/ sketch script tipe B
Sehingga model  3D  yang  dihasilkan  akan  seperti pada Gambar 9.
Gambar 9. Hasil model 3D tipe B 3.3 Analisis Perbandingan Volume Menggunakan Metode Solid Compare
Dengan  menggunakan  perangkat  lunak solidwork ®, dilakukan  analisis  volume pada 3D model yang dihasilkan menggunakan script A dan B terhadap model  dari  ISO  T.E.A Transmission Australia nomor part 0518  dengan melakukan assembly kedua  3D  part,  lalu  menggunakan solid compare untuk  melihat common  volume yang dihasilkan. Hasil  akan  berupa  presentase  dimana semakin tinggi presentase, maka semakin mirip 3D model yang dibandingkan tersebut dengan pembandingnya. Hasil yang didapat dari perbandingan  roda  gigi  heliks  hasil script A terhadap  roda  gigi  ISO  T.E.A tertera  pada  grafik Gambar 10 berikut.
Gambar 10. Grafik Perbandingan Presentase volume Roda Gigi Heliks Script A Terhadap Roda Gigi ISO T.E.A
Pada  analisis  perbandingan  volume  untuk 3D  model  hasil script A,  nilai  presentase  tertinggi bisa  dicapai  apabila jumlah face 7  dan  jumlah  titik involute 5. Pada  model script tipe  B  data  hasil perbandingan volume terlihat pada Gambar 11.
Gambar 11. Grafik Perbandingan Persentase volume Roda Gigi Heliks Script B Terhadap Roda Gigi ISO T.E.A.
Pada  analisis  perbandingan  volume  untuk  3D model hasil script B, nilai presentase tertinggi bisa dicapai  apabila  jumlah face 3  dan  jumlah  titik involute 5,15, dan 25.
3.4 Analisis  3D  model dengan  metode Best  Fit Alignment Menggunakan Software Geomagic
Dengan menggunakan fitur best fit alignment pada  Geomagic, maka akan didapatkan  data akurasi  dari  geometri  part yang  di  komparasi tersebut.
Gambar  12 memperlihatkan contoh hasil analisis best fit alignment profil roda gigi heliks.
Gambar 12. Hasil 3D Compare Best fit Aligment
Dari  beberapa 3D model hasil script A  &  B yang  telah  dilakukan best  fit  alignment dengan jumlah face 3, 5 dan 7 serta jumlah titik pada kurva involute 5,15  dan 25 dibutalah drafik dengan Root Mean  Square  Error (RMSE)  atau  rata-rata penyimpngan  yang  terjadi.  Semakin  kecil  nilai RMSE yang ada, maka akan semakin akurat model tersebut. Hasil RMSE 3D model hasil script A dapat dilihat pada gambar 13 berikut.
Gambar 13 Grafik RMSE 3D model sricpt A
Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa pada jumlah face untuk loft 7 dan jumlah involute point 15 terlihat  nilai  RMSE  menurun atau  semakin  kecil yang  menandakan bahwa  hasil  semakin  akurat.
94.90% 95.00% 95.10% 95.20% 5 15 25 Pe rs e n ta s e Jumlah Involute Point Perbandingan Persentase dan Involute Point
Jumlah Face 3 Jumlah Face 5 Jumlah Face 7 81.46% 81.48% 81.50% 81.52% 81.54% 5 15 25 P e rs e n ta s e Jumlah Involute Point Perbandingan Persentase dan Involute Point
Jumlah Face 3 Jumlah Face 5 Jumlah Face 7 0.03
0.031 0.032 0.033 0.034 0.035 0.036 0.037 3 5 7 RM S E Jumlah Face Loft Nilai RMSE Script A Involute Point 5
Involute Point 15
Involute Point 25
Sedangkan untuk  model script B  dihasilkan  data seperti yang terlihat pada Gambar 14 berikut.
Gambar 14. Grafik RMSE model script B
Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa pada jumlah face unutk loft 3 dan jumlah involute point 25 terlihat  nilai  RMSE  menurun atau  semakin  kecil yang menandakan bahwa hasil semakin akurat.

## 4. KESIMPULAN
Beberapa  kesimpulan  yang  didapatkan  dari penelitian yang dilakukan sebagai berikut:
 Pemodelan  3D  roda  gigi  heliks  menggunakan script pada software Autodesk  Fusion  360® berhasil dilakukan.
 Dari  hasil  analisis perbandingan  volume menggunakan software Solidworks®, untuk  3D model hasil script A yang paling optimum adalah script dengan  jumlah face 7  dan  jumlah  titik involute 5. Sedangkan  3D  model  hasil script B yang paling optimum dengan jumlah face 3 dan jumlah titik involute 5,15, dan 25.
 Dari hasil analisis best fit alignment menggunakan  software  Geomagic®,  untuk  3D model hasil script A yang paling optimum adalah script dengan  jumlah face 7  dan  jumlah  titik involute 15. Sedangkan 3D model hasil script B yang paling optimum dengan jumlah face 3 dan jumlah titik involute 25.
 Dari kedua analisis  yaitu dengan perbandingan volume  dan best  fit  alignment ,  didapatkan bahwa untuk pembentukan 3D model menggunakan Script A  yang  paling  optimum adalah dengan  menggunakan  jumlah face 7.
Sedangkan
pembentukan
3D model menggunakan Script B  yang  paling  optimum adalah dengan menggunakan jumlah face 3.

## 5. UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak khususnya seluruh dosen dan staf di
jurusan teknik Manufaktur POLMAN Bandung atas ijin  penggunaan  segala  fasilitas  serta  bahan  pada penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
E.  S.  Maputi dan R.  Arora.  2019.  Design Optimization  of  a  Three-Stage  Transmission Using Advanced Optimization Techniques. Int. J. Simul. Multidisc. Des. Optim .10: A8. R.  G.  Budynas dan J.K  Nisbett, 2020, Shigley’s Mechanical  Engineering  Design , Edisi  10, McGraw-Hill Education, New York.
A.  Y.  Gidado,  I.  Muhammad,  A.  A.  Umar.  2014. Design,  Modeling  and  Analysis  of  Helical  Gear According  Bending  Strength  Uding  AGMA  and ANSYS. International  Journal  of  Engineering Trends  and  Technology  (IJET) . Vol.  8(9),  pp. 495-499.
A.N Loginovsky dan L.I Khmarova. 2016. 3D Model of  Geometrically  Accurate  Helical-Gear  Set. Procedia Engineering . 150. pp. 734 – 741. Z.  Hua. 2007.  A  Method  for  Three-dimensional precise  modelling  of  spiral  bevel  gear. IOP Conference.Series:  Materials  Science and Engineering . Vol. 382: 042048.
K.  Kawasaki,  I.  Tsuji,  H.  Gunbara.  2015. Manufacturing  method  of  double-helical  gears using CNC machining center. Proceedings of the Institution  of  Mechanical  Engineers,  Part  C: Journal of Mechanical Engineering Science . Vol 230, pp. 1149 – 1156.
R.  Moreno dan A.  M.  Bazán.  2017.  Design Automation  Using  Script  Language.  High-Level CAD  Templates  in  Non-Parametric  Programs. IOP  Conf.  Series:  Materials  Science  and Engineering . 245: 062039. Autodesk. Product Documentation.
https://help.autodesk.com/view/fusion360/ENU/ ?guid=GUID-D93DF10F-4209-4073-A2A0- 4FA8788C8709 (diaskses 05 September 2021). Makridakis,  S.  et  al.1982. The  Accuracy  of Extrapolative (Time Series Methods): Results of a Forecasting Competition. Journal of
Forecasting , Vol. 1. pp. 111 – 153. Novry, Harryadi. Metrologi Roda Gigi. https://www.scribd.com/doc/40307139/METRO LOGI-RODA-GIGI (diakses  02  September 2021).
E.J  Reddy  dan  M.B  Theja.  2021.  Developing A Basic  CAD  Model  Of  Spur  Gear  Using  An
Automated  Approach. International  Journal  On “Technical and Physical Problems of Engineering” , Vol.13.No 3. 20-24.
0.085 0.09 0.095 0.1 5 15 25 RM SE Jumlah Involute Point Nilai RMSE Script B
Jumlah Face 3 Jumlah Face 5 Jumlah Face 7