## CAKRAM

## Jurnal Teknik Mesin:

## SIMULASI PEGAS TARIK PADA MESIN HOT PRESS PAPAN KOMPOSIT MENGGUNAKAN SOFTWARE SOLIDWORKS
Mohamad Sjahmanto, Natal Nael Bobot Widarto *
Program Studi Teknik M esin,Universitas Pamulang Jl. Surya Kencana No.1, Tangerang Selatan, Indonesia

## Email : natalnael38@gmail.com
Masuk : 12 Agustus 2022 Direvisi :  18  September 2022 Disetujui : 30 September 2022
Abstrak : Komposit dipilih sebagai bahan alternatif pengganti kayu karena bahan pembuatannya relatif murah dan komposit yang terbuat dari serat kayu atau bambu lebih ringan serta mempunyai daya tahan korosi yang lebih bagus dari  pada  bahan  pembentuknya.  Dalam  pembuatan  komposit  masih  sering  ditemui  kesalah  dalam  pencetakakan, salah satu kesalahan yang sering terjadi yaitu terdapat gelembung udara pada hasil cetakan sehingga terdapat rongga atau keropos pada papan komposit. Desain dari rancangan mesin hot press ini adalah gambaran secara garis besar mengenai  mesin  press  hidrolik  yang  akan  dibuat  yang  terdiri  dari beberapa komponen. Solidwork  adalah program CAD  Dassault  Systemes  yang  digunakan  untuk  merancang  komponen  permesinan  atau  susunan  b  agian-bagian pemesinan dalam  bentuk  rakitan  dengan  tampilan  3D untuk  merepresentasikan bagian  sebelum bagian  sebenarnya dibangun  atau  tampilan  2D  (gambar)  untuk  gambar  proses  pemesinan  .  Salah  satu  hasil  simulasi  untuk  analisis beban  statis  linier  adalah  tegangan  von  Mises.  Batas  atas  kekuatan  material  di  bawah  beban  tarik  uniaksial  sering ditentukan dengan menggunakan tegangan Von Mises. Ketika mesin press papan komposit sedang dimuat, kekuatan eksternal  menekankan  material  struktural  dan  menghasilkan  ketidakseimbangan.  Untuk  beban  tekanan  masing- masing  50  psi,  75  psi,  dan  100  psi,  tegangan  kritisnya  adalah  19.423.104  psi,  29.134.652  psi,  dan  38.852.188 psi.Nilai tegangan Von Mises untuk beban tekanan 50 psi, 75 psi dan 100 psi berturut-turut adalah 19.423,104 psi, 29.134,652 psi dan 38.852,188 psi. Bagian yang memiliki tegangan paling kritis untuk semua variasi pembebanan adalah pada bagian tengah rangka Kata Kunci : Simulasi, Papan komposit, Mesin Press
Abstract:  Composites  were  chosen  as  an  alternative  material  to  replace  wood  because  they  are  relatively inexpensive to manufacture and composites made from wood or bamboo fibers are lighter and have better corrosion resistance  than  their  constituent  materials.  In  the  manufacture  of  composites,  printing  errors  are  still  often encountered, one of the mistakes that often occurs is that there are air bubbles in the printed results so  that there are  cavities  or  pores  on  the  composite  board.  The  design  of  this  hot  press  machine  design  is  an  outline  of  the hydraulic press machine that will be made which consists of several components. Solidwork is a Dassault Systemes CAD  program  that  is  used  to  design  machining  components  or  the  arrangement  of  machining  parts  in  assembled form  with  a  3D  view  to  represent  the  part  before  the  part  is  actually  built  or  a  2D  view  (drawing)  for  machining process  drawings.  One  of  the  simulation  results  for  linear  static  load  analysis  is  the  von  Mises  stress.  The  upper limit  of  material  strength  under  uniaxial  tensile  loads  is  often  determined  using  the  Von  Mises  stress.  When  the composite  board  press  is  loaded,  external  forces  stress  the  structural  material  and  produce  an  imbalance.  For pressure loads of 50 psi, 75 psi, and 100 psi, respectively, the critical stresses are 19,423,104 psi, 29,134,652 psi, and  38,852,188  psi.  Von  Mises  stress  values  for  pressure  loads  of  50  psi,  75  psi  and  100  psi  respectively  are 19,423,104  psi,  29,134,652  psi  and  38,852,188  psi.  The  part  that  has  the  most  critical  stress  for  all  variations  of loading is in the middle of the frame.
Keywords: Simulation, Composite Board, Press Machine.

## Jurnal Teknik Mesin: CAKRAM 2022
Muhamad Sjahmanto, Natal Noel Bobot Widarto, Simulasi Pegas Tarik Pada Mesin hot press Papan Komposit Menggunakan Software Solidworks

## PENDAHULUAN
Komposit  adalah  perpaduan  dua  material  atau  lebih  yang memiliki  sifat  mekanis  berbeda  dan  masing  masing materialnya  berperan  sebagai  penguat  dan  pengikat  Penggabungan  beberapa  material  tersebut  menjadi material  baru  dengan  sifat  yang  lebih  baik  dari  material  pembentuknya  dipengaruhi  oleh  factor  suhu, waktu, dan tekanan pengempaan [1].
Saat  ini  komposit  terus  dikembangkan  pembuatannya  untuk  kebutuhan  rumah  tangga,  industri  dan kebutuhan  lain  yang  bertujuan  untuk  mengurangi  limbah  hasil  industry  dan  memanfaatkan  limbah  tak terpakai.  Berdasarkan  pada  penguatnya,  Komposit  dibagi  menjadi  tiga  yaitu:  komposit  penguat  partikel (particulate  composite ),  Komposit  penguat  ( fibrous  composite ),  komposit  penguat  struktur  ( structural composite ).
Komposit dipilih sebagai bahan alternatif pengganti  kayu karena bahan pembuatannya relatif murah dan  komposit  yang terbuat  dari serat  kayu  atau  bambu  lebih  ringan  serta mempunyai  daya tahan  korosi yang lebih bagus  dari  pada  bahan  pembentuknya  [2]. Dalam  pembuatan komposit  masih  sering ditemui kesalah  dalam  pencetakakan,  salah  satu  kesalahan  yang  sering  terjadi  yaitu  terdapat  gelembung  udara pada  hasil  cetakan  sehingga  terdapat  rongga  atau  keropos  pada  papan  komposit.  Untuk  mengurangi kesalahan yang terjadi dalam pembuatan komposit perlu dilakukan penelitian dan pengujian.
Salah satu hal terpenting dalam pembuatan papan komposit adalah butiran partikel yang digunakan, kadar air pertikel dan jenis perekat yang digunakan , alat kempa dan temparatur pengempaan [3]. Berbagai tipe papan partikel sangat  berbeda  dalam  hal  ukuran  dan  bentuk  partikel,  jumlah  perekat  yang  digunakan,  dan  kerapatan  panil  yang dihasilkan [4].
Di Laboratorium Teknik Mesin Universitas Pamulang belum tersedia mesin hot pres untuk keperluan penelitian tentang papan komposit, Berdasarkan uraian diatas maka perlu dilakukan pembuatan mesin hot pres papan  komposit  berskala  kecil  yang  memiliki  ukuran  cetakan  10  cm  x  10  cm  untuk  kebutuhan penelitian, Perancangan mesin hot pres ini berbasis hidrolik kapasistas tekanan 6 ton yang dioperasikan secara  manual  dan  penambahan  elemen  panas  pada  cetakan  bertujuan  untuk  meminimalisir  terjadinya gelembung  udara  yang  terjadi  pada  saat  dilakukan  pencetakan  Dalam  penelitian  ini  akan  dirancang sebuah alat pres papan komposit guna sebagai penunjang dalam pembuatan papan komposit. Alat pres ini akan menggunakan sistem hidrolik untuk penekanan. Beberapa penelitian sebelumnya tentang pembuatan papan  komposit  menggunakan  mesin  hotpress,  diperoleh  alat  kempa  panas  untuk  pembuatan  papan komposit Berbahan dasar serbuk kayu dengan alat kempa panas yang didesain menggunakan dongkrak 2 unit dengan beban masing-masing 50 ton [1].

## METODOLOGI
Metodologi  penelitian  adalahTeknik  rinci  untuk  menemukan  atau  memperoleh  suatu  data.  Pada penelitian  simulasi  ini  dilakukan  dengan  kondisi  nyata  dengan  bahan  pegas  SUP4  dengan  ukuran diameter kawat 2 mm, diameter lingkaran 25 mm, dan jumlah lilitan 48 lilitan, dengan variasi beban tarik 50  psi,  75  psi  dan  100  psi.  Dalam  pengujian  Analisa  kekuatan  pegas  Tarik  ini  menggunakan Software CAD  solidworks  premium 2020.  Sumber-sumber  yang  dipakai  untuk  referensi  atau  tinjauan  pustaka diambil dari jurnal terdahulu, buku-buku terkait, serta masukan dosen pembimbing dalam mengumpulkan data penelitian.
Pada  tahap  perancangan  pegas  tarik  ini  penulis  akan  melakukan  desain  konstruksi  menggunakan software solidworks premium 2020, kemudian menghitung kekuatan hidrolik saat dilakukan pengepresan, tekana  pada  hidrolik  sebagai  beban  yang  akan  ditahan  oleh  pegas.  Setelah  itu  menghitung  Panjang maksimal hidrolik saat dilakukan pengepresan.
Pada  penelitian  simulasi  ini  tentu  membutuhkan  sejumlah  alat  untuk  menunjang  keberhasilan  saat dilakukan  proses  simulasi,  alat-alat  yang  dibutuhkan  antara  lain  laptop  HP  14-bs742TU  intel  core  i3- 6006U  Processor  2.0  GHz,  Windows  10  digunakan  untuk  desain  3D  seperti  yang  ditampilkan  pada Gambar 1. mesin hot press papan komposit. Flashdisk digunakan untuk menyipan data yang sudah dibuat.

## Jurnal Teknik Mesin: CAKRAM 2022
Simulasi  diawali  dengan  pembuatan  3D  geometri  secara  keseluruanm  mesin  hot  press  papan komposit  dibuat  dengan  dimensi  ukuran  panjang  x  lebar  x  tinggi  yaitu  600  mm  x  400  mm  x  700  mm. tahapa  selanjutnya  adalah  proses  simulasi  dengan  memilih new  study jenis  simulasi  static.  Selanjutnya menginput jenis material yang mendekati dengan jenis material asli pegas tarik yaitu material sup4 seperti yang terdapat pada tabel 2. Proses simulasi dilakukan dengan riga variasi pembebanan untuk mengetahui kekuatan  maksimal  yang  dapat  ditahan  oleh  pegas  yang  digunakan  pada  mesin hot  press. Jika  simulasi kekuatan pegas tidak memenuhi faktor keamanan yang diijinkan, maka pembebanan akan diperbahrui dan di analisis ulang.
Mesin press adalah mesin yang mempunyai prinsip kerja penekanan dengan melakukan pemotongan, pembentukan atau gabungan dari keduanya yang dirancang untuk menghasilkan lembaran metal dan juga untuk membengkokan lembaran logam dengan sudut tertentu sesuai dengan kebutuhan [5]. Mesin press terdiri dari tiga komponen dasar yaitu rangka yang menopang mesin secara keseluruhan, ram; yang dapat bergerak secara translasi dan menerapkan gaya tekan ke benda kerja dan alas, yang menahan benda kerja sambil menyerap gaya tekan.
Gambar 1. Mesin hot  press papan komposit
Tabel 1 Keterangan Bagian Rangka
Nama Bagian Jumlah Panjang Material Total Panjang Material 1. Tiang rangka kanan & kiri 2 65 cm 130 cm 2. Rangka atas 2 70 cm 140 cm 3. Rangka Tengah 2 70 cm 140 cm 4. Rangka Bawah 2 54 cm 108 cm 5. Rangka Kaki-kaki 2 50 cm 100 cm 6. Plat Besi 2 15 x 15 x 0.5 = 112.5 225 7. Alumunium pemanas 2 15 x 15 x 50 = 11.250 22.500 8. Alumunium cetakan 2 15 x 15 x 15 = 3.375 6.750 9. Strip Heater(pemanas) 2 10 x 10 x 0.3 = 30 60 10. Besi AS 4 30 cm 120 cm
Rangka pada sebuah mesin umumnya memiliki fungsi sebagai penahan, penopang dan dudukan dari  semua  komponen.  Oleh  karena  itu  konstruksi  rangka  harus  dibuat  kokoh  dan  kuat  baik  dari  segi bentuk serta dimensinya [6].

## Jurnal Teknik Mesin: CAKRAM 2022
Muhamad Sjahmanto, Natal Noel Bobot Widarto, Simulasi Pegas Tarik Pada Mesin hot press Papan Komposit Menggunakan Software Solidworks
Tabel 2 Spesifikasi Pegas Parameter Keterangan Material SUP4 Diameter Kawat 2 mm Diameter Lingkaran 25 mm Jumlah Lilitan 48 Lilitan Panjang Awal 22 cm Panjang Maksimal 42 cm Modulus Geser 8000kg/
Pegas adalah suatu benda yang bersifat elastis berbentuk spiral dan biasanya terbuat dari baja. Pegas dapat merenggang ketika terdapat beban dan akan kembali ke bentuk semula ketika beban dihilangkan. [7]

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 2 Tegangan Von Mises pegas pada mesin press dengan beban tarik 50 Psi
Gambar 3 Tegangan Von Mises pegas pada mesin press dengan beban tarik 75 Psi
Gambar 4 Tegangan Von Mises pegas pada mesin press dengan beban tarik 100 Psi

## Jurnal Teknik Mesin: CAKRAM 2022
Muhamad Sjahmanto, Natal Noel Bobot Widarto, Simulasi Pegas Tarik Pada Mesin Hot Press Papan Komposit Menggunakan Software Solidworks
Salah  satu  hasil  simulasi  untuk  analisis  beban  statis  linier  adalah  tegangan von  mises. Batas  atas kekuatan material  di  bawah  beban  tarik  uniaksial  sering  ditentukan  dengan  menggunakan  tegangan von mises .  Gambar  4.6,  4.7,  dan  4.8  menampilkan  hasil  simulasi  tegangan von  mises pada  komposit  press terhadap variasi pembebanan yang berbeda. Ketika mesin press papan komposit sedang dimuat, kekuatan eksternal  menekankan  material  struktural  dan  menghasilkan  ketidakseimbangan.  Untuk  beban  tekanan masing-masing 50 psi, 75 psi, dan 100 psi, tegangan kritisnya adalah 19.423,104 psi, 29.134,652 psi, dan 38.852,188 psi
Grafik 1. Von mises pada mesin press
Grafik 1. Von mises pada mesin press
Gambar 5. Deformasi pegas pada mesin press dengan beban tarik 50 psi
Gambar 6 Deformasi pegas pada mesin press dengan beban tarik 75 psi
Gambar 7 Deformasi pegas pada mesin press dengan beban tarik 100 psi
Deformasi  pegas  mesin  press  komposit  adalah  parameter  lain  dari  hasil  simulasi.  Penerapan  beban menyebabkan  material  struktur  berubah  bentuk,  Suatu  material  menyerap  energi  pada  saat  yang  sama
19 [] 38 18 23 28 33 38 50 75 100 V o n M is e s ( P s i )
Tekanan ( Psi )

## Jurnal Teknik Mesin: CAKRAM 2022
ketika  berubah  bentuk  sebagai  respons  terhadap  beban  tertentu.  Sebesar  apapun  beban,  akan  selalu mengakibatkan perubahan bentuk dan ukuran material. Deformasi plastis dan deformasi elastis adalah dua jenis perubahan bentuk fisik. Hasil simulasi parameter deformasi tekan terhadap pembebanan ditunjukkan pada  Gambar  4.6,  4.7  dan  4.8.  Untuk  setiap  variasi  beban  Tarik  50  psi,  75  psi,  dan  100  psi,  nilai deformasi maksimum berturut-turut adalah 16,671 mm, 25,006 mm, dan 33,343 mm.
Grafik 2. Deformasi pada mesin press
Gambar 8 Safety Factor pegas pada mesin press dengan beban tarik 50 Psi
Gambar 9 Safety Factor pegas pada mesin press dengan beban tarik 75 Psi
Gambar 10 Safety Factor pegas pada mesin press dengan beban tarik 100 Psi
Hasil simulasi pengaturan safety factor pegas pada mesin press terhadap pembebanan ditunjukkan pada  Gambar  4.9,  4.10,  dan  4.11.  Untuk  setiap  variasi  beban  tekanan  50  psi,  75  psi,  dan  100  psi,  nilai
16,7 [] 33,3 16,0 21,0 26,0 31,0 36,0 50 75 100 D ef o rm a si ( m m ) Tekanan ( Psi )

## Jurnal Teknik Mesin: CAKRAM 2022
Muhamad Sjahmanto, Natal Noel Bobot Widarto, Simulasi Pegas Tarik Pada Mesin Hot Press Papan Komposit Menggunakan Software Solidworks
safety  faktor  terkecil  berturut-turut  adalah  2,1,  1,4,  dan  1,1.  Tegangan  esensial  yang  terjadi  pada  ujung pegas selama proses pembebanan pada kekuatan tarik pegas mesin press diwakili oleh faktor terendah ini.
Grafik 3. Faktor keamanan pada mesin press
Tabel 3. Hasil Simulasi
Hasilnya,  dengan  beban  maksimum,  pegas  dapat  berfungsi  dengan  aman  dan  tidak  mengalami kerusakan.  Material  pegas  dapat  mengalami  deformasi  plastis  jika  mesin  press  dibebani  lebih  besar secara  signifikan  hingga  nilai  faktor  keamanannya  turun  di  bawah  1,0.  Hal  ini  dapat  mengakibatkan ketidak  mampuan  pegas  untuk  bekerja  sesuai  dengan  fungsi  awalnya,  atau  kondisi  pegas  dapat mengalami  kelelahan  ketika  dikenai  beban.  Semakin  tinggi  nilai  faktor  keamanan  maka  semakin  baik tingkat  keamanan  suatu  struktur  saat  menerima  beban.  Akibatnya,  bahkan  dengan  beban  maksimum, pegas  dapat  berfungsi  dengan  aman  dan  tidak  terluka.  Jika  pers  dimuat  lebih  jauh  sampai  nilai  faktor keamanan turun di bawah 1,0, bahan pegas dapat melentur secara plastis. Hal ini dapat mencegah pegas bekerja  sesuai  dengan  tujuan  yang  dimaksudkan  atau  dapat  menyebabkan  pegas  menjadi  lelah  saat berada  di  bawah  tekanan.  Tingkat  keamanan  suatu  struktur  saat  menerima  beban  meningkat  seiring dengan nilai faktor keamanannya.

## KESIMPULAN
Berdasarkan analisis di atas dapat diperoleh beberapa kesimpulan, yaitu:
(1) Nilai  tegangan Von  Mises untuk  beban tekanan  50  psi,  75  psi  dan  100  psi  berturut-turut adalah 19.423,104 psi, 29.134,652 psi dan 38.852,188 psi. Bagian yang memiliki tegangan paling kritis untuk semua variasi pembebanan adalah pada bagian tengah rangka.
(2) Nilai  deformasi  maksimal  dari  masing-masing  variasi  50  psi,  75  psi  dan  100  psi  berturut-turut yaitu  0.147  mm,  0.221  mm  dan  0.295  mm.  Deformasi  maksimal  terjadi  di  bagian  ujung  atas pegas.
(3) Nilai faktor keamanan yang terkecil untuk masing-masing variasi beban 50psi, 75 psi, dan 100 psi berturut-turut  yaitu  2.6,  1.7  dan  1.3  Pada  pembebanan  terbesar  yaitu  100  Psi,  nilai  faktor
Nama Tekanan 50 Psi Tekanan 75 Psi Tekanan 100 Psi 1. Von Mises 19.423,104 Psi 29.134,652 Psi 38.852,188 Psi 2. Diplacement 16,671 mm 25,006 mm 33,343 mm 3. Safety Factor 2,1 1,4
1,1 2,1 [] 1,1 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 50 75 100 S a fe ty F a ct o r Tekanan ( Psi )

## Jurnal Teknik Mesin: CAKRAM 2022
Muhamad Sjahmanto, Natal Noel Bobot Widarto, Simulasi Pegas Tarik Pada Mesin hot press Papan Komposit Menggunakan Software Solidworks
keamanan di coil pegas masih lebih besar dari 1,0 yaitu 1,1. Desain pegas pada mesin hot press papan komposit dinyatakan aman dan tidak terjadi kegagalan jika diberikan variasi beban 50-100 Psi.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Junaidi, J. (2020). Pengembangan Alat Kempa Panas (Hot Press) Penekanan Dongkrak Hidrolik untuk Pembuatan  Papan  Komposit  ukuran  25  cm  x  25  cm.  Jurnal  Teknik  Mesin,  13(1),  25–31. Https://doi.org/10.30630/jtm.13.1.266
[2] Rizal Hanifi, Marno, Kardiman, E. W. (2019). Rancang bangun mesin hotpress untuk pembuatan papan komposit berbasis limbah sekam padi dan plasik hdpe. Journal of Infrastructure & Science Engineering, 2(1), 38–44
[3]Ayu, D. S., & Kurniadi, E. (2019). Ketahanan Papan Partikel Terhadap Suhu Tinggi, Serapan Air dan Perilaku Patah. Jurnal Nasional Teknologi Terapan (JNTT), 2(3), 230.
Https://doi.org/10.22146/jntt.44941
[4] Sudarisman, Muhammad Budi Nur Rahman, A. D. (2018). Sifat-sifat Lentur Papan Partikel Komposit Kulit Kacang Tanah/Epoksi. The 7th University Research Colloqium 2018, 2011, 6.
[5] Gibson, R. F. (1994). Principles Of Composite Material
[6] Muhammad Bagas Anggoro. (2020). Rancang bangun alat pres hidrolik kapasitas 5 ton. 2, 39.
[7] Wiranegara, H., & Abdurahman, M. (2017). Analisis Kekuatan Lelah Pegas Sekunder Bogie NT-