## PENERAPAN METODE ELEMEN HINGGA DALAM PEMILIHAN BAHAN PADA DESAIN PISAU MESIN PENCACAH PLASTIK

## AN APPLICATION FINITE ELEMENT METHOD IN MATERIAL SELECTION FOR PLASTIC BLADE CRUSHER MACHINE
Rizqi Ilmal Yaqin 1) , Bambang Hari Priyambodo 2) , Angger Bagus Prasetiyo 3) , Mega Lazuardi Umar 4)
1 Program Studi Permesinan Kapal, Politeknik Kelautan dan Perikanan Dumai, Dumai, Indonesia
2 Program Studi Teknik Mesin, Sekolah Tinggi Teknologi Warga Surakarta,  Sukoharjo, Indonesia
3 Jurusan Teknik Mesin, Institut Teknologi Nasional Yogyakarta, Sleman, Indonesia
4 Program Studi Teknik Mesin, Politeknik Negeri Banyuwangi, Banyuwangi, Indonesia email: r.ilmalyaqin@politeknikkpdumai.ac.id 1) *
Received: 31 Mei 2021 Accepted: 04 Agustus 2021 Published: 04 Agustus 2021 © 2021 SJME
Kinematika All Rights Reserved.

## Abstrak
Sampah  merupakan  masalah  yang  belum  terselesaikan  dimana  14%  dari jumlah  30%  sampah  anorganik  merupakan  sampah  plastik.  Upaya  dalam mengelola  sampah  plastik  yaitu  mengurangi  ukuran  sampah  plastik  untuk  di kelola.  Mesin  pencacah  plastik  merupakan  alat  yang  digunakan  untuk mengurangi ukuran sampah plastik. Salah satu komponen penting dalam mesin pencacah plastik yaitu pisau. Penentuan bahan pada penggunaan pisau adalah salah  satu  langkah  dalam  proses  pembuatan  pisau.  Simulasi  model  dalam pemilihan bahan dapat digunakan untuk memprediksi bahan yang tepat secara segi  mekanis.  Penelitian  yang  telah  dilakukan  memiliki  tujuan  menentukan bahan  yang  efektif  dengan  menggunakan  FEM  dari  segi  pemenuhan  standar karakteristik  desain  mekanis  dari  desain  pisau.  Hasilnya  semua  bahan  yang diajukan  memenuhi  syarat  desain  dalam  pembuatan  pisau  dengan  kondisi pembebanan operasi. Namun, bahan yang direkomendasikan secara segi teknis mekanik  dalam  pembuatan  pisau  pencacah  plastik  yaitu  JIS  SUP  9.  Hal tersebut  dikarenakan  memiliki  nilai Equivalent  (Von-Mises)  Stress (27,695  x 10 -2 MPa), Equivalent Elastic Strai n (12,882 x 10 -7 m/m), Total Deformation (17,722  x  10 -10 m)  dan Safety  Factor (15) hasil  simulasi  yang  optimal  dari bahan lainnya.
Kata Kunci: pisau, pemilihan bahan, FEA, mesin pencacah plastik

## Abstract
Garbage is an unresolved problem where 14% of the 30% inorganic waste is plastic waste. Efforts in managing plastic waste are reducing the size of plastic waste  to  be  managed.  The plastic  chopping  machine is  a tool  used  to  reduce the  size  of  plastic  waste.  One  of  the  important  components  in  a  plastic chopping machine is a knife. Determining the material used for the knife is one of  the  steps  in  the  knife-making  process.  Model  simulation  in  material selection can be used to predict mechanically correct materials. The research that  has  been  carried  out  has  the  aim  of  determining  the  effective  material using FEM in terms of meeting the standard mechanical design characteristics
of the blade design. As a result, all of the materials submitted meet the design requirements in the manufacture of knives under operating loading conditions. However,  the  recommended  material  in  terms  of  technical  mechanics  in making  plastic  chopping  blades  is  JIS  SUP  9.  This  is  because  it  has  an Equivalent  (Von-Mises)  Stress  value  (27,695  x  10 -2 MPa),  Equivalent  Elastic Strain (12,882 x 10 -7 m / m), Total Deformation (17,722 x 10 -10 m) and Safety Factor (15) optimal simulation results from other materials.
Keywords: blade, material selection, FEA, plastic crusher machine
DOI: 10.20527/sjmekinematika.v6i2.190
How to cite : Yaqin, R.I., Priyambodo, B.H, Prasetiyo, A.B, & Umar, M.L. , “Penerapan Metode Elemen Hingga  dalam  Pemilihan  Bahan  pada  Desain  Pisau  Mesin  Pencacah  Plastik” .  Scientific  Journal  of Mechanical Engineering Kinematika, 6(2), 85-98, 2021.

## PENDAHULUAN
Sampah di Indonesia merupakan masalah  yang belum terselesaikan. Seiring dengan bertambahnya penduduk, volume sampah yang dihasilkan juga akan mengalami kenaikan. Komposisi  sampah  yang  dihasilkan  dari  kegiatan  manusia  yaitu  60-70%  sampah  organik dan 30-40% sampah non organik dengan 14% sampah non organik adalah sampah plastik [1].    Disisi  lain,  Indonesia  merupakan  negara  peringkat  kedua    dunia  yang  menghasilkan sampah  plastik  di  laut  dengan  laju  0,52  kg  sampah/  orang/  hari  atau  jika  dikalkulasikan menjadi  3,22  MMT/tahun  [2].    Beberapa  upaya  dalam  penanganan  sampah  plastik  yang melimpah  di  Indonesia  telah  dilakukan.  Salah  satu  upaya  yang  sering  dikenal  yaitu  3R ( Reuse,  Reduce dan Recycle ).  Upaya  3R  dilakukan  untuk  memanfaatkan  sampah  plastik sebagai  bahan  daur  ulang  agar  sampah  plastik  berkurang  karena  sampah  plastik  sangat berbahaya  bagi  lingkungan  dan  sulit  untuk  terurai  [3].  Upaya  awal  dalam  pengolahan limbah  plastik  agar  dapat  diolah  menjadi  bahan  baku  yaitu  dengan  memperkecil  ukuran plastik  tersebut  agar  seragam.  Mesin  pencacah  plastik  merupakan  langkah  awal  sebagai alat agar sampah plastik dapat diproses selanjutnya [4]. Mesin pencacah plastik merupakan alat  yang  sering  dimiliki  oleh  pengusaha  plastik  menengah  ke  atas.  Oleh  karena  itu, beberapa  peneliti  sedang  mengembangkan  jenis  mesin  pencacah  plastik  yang  efektif  dan efisien  dengan  biaya  yang  relatif  rendah.  Teknologi  pencacah  plastik  umumnya menggunakan  mesin  pencacah  yang  terdiri  dari  pisau-pisau  yang  bergerak  dan  diam. Beberapa mekanisme pencacahan dari mesin pencacah yaitu tipe penghancur  [5] dan tipe gunting [6]. Pisau mesin pencacah sangat diperhatikan dalam proses pembuatannya karena terhubung dengan poros mesin sehingga menimbulkan gaya potong akibat putaran tersebut [7].  Hal  ini  menjadikan  pisau  mesin  pencacah  sangat  diperhatikan  dalam  desain  dan pembuatannya.
Bahan merupakan salah satu aspek penting dalam desain suatu komponen mesin. Hal tersebut  dikarenakan  bahan  memiliki  peran  penting  terhadap  kekuatan,  kekakuan  dan karakteristik  lainnya  dari  sebuah  desain  komponen  penting  [8].  Pemilihan  bahan  adalah suatu tindakan awal yang mendasar dalam membuat desain suatu komponen. Hal tersebut dikarenakan terdapat 200.00 jenis bahan yang sulit untuk dipilih sesuai dengan persyaratan desain  dan  karakteristik  penggunaan  komponen  tersebut  [9].  Pemilihan  bahan  sendiri merupakan salah satu bagian dari proses manufaktur dari desain komponen mesin. Tujuan dari  pemilihan  bahan  untuk  mencari  bahan  yang  memiliki  sifat  yang  sesuai  dengan persyaratan  yang  dibutuhkan  dalam  proses  desain  komponen  mesin  [10].  Selain  itu pemilihan  bahan  juga  bertujuan  untuk  mencari  nilai  ekonomis  dari  desain  komponen mesin.  Beberapa  tahun  terakhir,  peneliti  banyak  menghasilkan  metode  yang  digunakan untuk  strategi  pemilihan  bahan  yang  lebih  baik  dengan  kebutuhan  sifat  dan  karakteristik yang  dibutuhkan.  Selain  itu  metode  pemilihan  bahan  yang  tepat  dapat  mengembangkan
jenis bahan baru yang dapat diaplikasikan pada desain [9].  Pemilahan bahan pisau mesin pencacah  plastik  merupakan  salah  satu  bagian  dari  proses  pembuatan  pisau  mesin pencacah  plastik.  Beberapa  penelitian  telah  menawarkan  bahan-bahan  yang  sering digunakan pada pisau mesin pencacah plastik antara lain AISI 1045 [11], JIS SKD 11 [12], HSS  18%  Cr,  DIN  885,  ST  37  [13]  dan  VCN  150.  Bahan  yang  sering  digunakan  untuk pisau  mesin  pencacah  ini  memiliki  kelebihan  dan  kekurangan  masing-masing  sehingga perlu  dikaji  lagi  tentang  efektifitas  dan  efisiensi  pada  mesin  pencacah  plastik.  Beberapa cara untuk pengambilan keputusan dalam pemilihan bahan sebagai pisau mesin pencacah plastik  telah  dilakukan.  Namun,  korelasi  dari  segi  teknis  dan  ekonomis  pemilihan  bahan masih belum diperhatikan.
Dewasa  ini,  pemilihan  bahan  pada  komponen  mesin  dengan  mengembangkan menggunakan  simulasi  pemodelan  mendapat  ketertarikan  para  rekayasawan  dan  peneliti. Perancangan  dari  komponen  yang  bertujuan  untuk  masa  pakai  yang  lama  perlu  adanya pemilihan  bahan  yang  serius.  Metode  yang  mudah  dalam  pemilihan  bahan  secara pemodelan  yaitu Finite  Element  Method  (FEM) [14] . FEM  merupakan  sebuah  alat  yang baik  untuk  memprediksi  sistem  mekanik,  kondisi  tegangan  dan  juga  cara  dasar  dalam pemilihan bahan. Metode Elemen Hingga atau FEM menggunakan persamaan matematika sistematis  untuk  menghasilkan  karakteristik  dengan  bantuan  pemodelan  komputer  [15]. FEM  pada  dasarnya  dapat  digunakan  untuk  analisis  statis  komponen  yang  menghasilkan tegangan  maksimum,  deformasi  dan  regangan  maksimum  pada  model.  Pemodelan  FEM terdiri dari beberapa bagian kecil elemen yang dipisahkan dengan node. Hubungan elemen dan node tersebut yang dapat dianalisis secara matematik. Semakin banyak jumlah elemen maka  semakin  akurat  nilainya.    FEM  sendiri  memiliki  fasilitas  untuk  mengetahui  sifat pembebanan  dan  prediksi  dari  perhitungan  umur  kelelahan  suatu  desain  komponen  [16]. Beberapa  penelitian  telah  dilakukan  dalam  penggunaan  pemilihan  bahan  pada  desain komponen  menggunakan  metode  FEM.  Metode  pemilihan  dan  verifikasi  bahan  pada excavator’s  boom dapat  menggunakan  metode  FEM  dan  secara  teoritis.  Hasil  analisis boom excavator yaitu dengan desain merek tertentu dan bahan yang digunakan memenuhi syarat  desain  dengan  menggunakan  metode  FEM  [8].  FEM  juga  dapat  digunakan  untuk pemilihan bahan pembuatan gearbox casing  [16]. Penggunaan FEM juga digunakan pada dunia biomedis untuk menentukan bahan dari komponen biomedis. Hasilnya penggunaan FEM  dalam  memprediksi  bahan  cukup  optimal  secara  karakteristik  mekanis  dan mendapatkan rekomendasi bahan untuk pembuatan alat bantu biomedis [9], [14]. Selain itu penggunaan  FEM  dapat  memprediksi  kekuatan  rangka  dari  komponen  mesin  sehingga dapat menentukan bahan yang cocok digunakan [10]. Oleh karena itu metode FEM dapat digunakan  untuk  rekomendasi  pemilihan  bahan  pada  suatu  komponen  mesin  secara karakteristik desain mekanis.
Berdasarkan paparan permasalahan diatas penggunaan FEM dapat digunakan dalam merekomendasikan bahan yang digunakan pada pembuatan pisau mesin pencacah plastik. Tujuan  dari  penelitian  ini  yaitu  untuk  menentukan  bahan  yang  efektif  dengan menggunakan FEM dari segi pemenuhan standar karakteristik desain mekanis dari desain pisau mesin pencacah plastik. Analisis FEM sendiri digunakan untuk pemilihan dilakukan untuk  mengukur tegangan Von Misses ,  regangan, jumlah deformasi  dan  angka keamanan penggunaan pisau mesin pencacah plastik.

## METODE PENELITIAN
Pembuatan  model  3D  pisau  pencacah  plastik  menggunakan  software  Autodesk Inventor  2019  dengan  mempertimbangkan  spesifikasi  teknis  yang  digunakan  pada dudukan  mekanisme  pencacah  plastik  tipe  gunting  yang  akan  digunakan.  Gambar  1. menunjukkan  gambar  mekanisme  pemotongan  mesin  pencacah  plastik.  Desain  dari  pisau
mesin  pencacah  plastik  menyesuaikan  dari  dudukan  pisau  dan  mekanisme  pencacah plastik.  Penggunaan  desain  pisau  mesin  pencacah  plastik  disesuaikan  dengan  tingkat kemudahan  pembuatan  dari  bahan  baku  dan  tingkat  kemudahan  modifikasi  dari  pisau pencacah. Bentuk dan geometri dari desain pisau pencacah plastik dapat ditunjukkan pada Gambar  2.  Dan  Tabel  1.  Pemodelan  simulasi  pemilihan  bahan  menggunakan software Workbench ANSYS R17.2 dengan convert desain dari Inventor 2019 ke ANSYS R17.2.
Gambar 1. Mekanisme dudukan pisau pencacah plastik
Gambar 2. Desain bentuk pisau mesin pencacah plastik Tabel 1. Ukuran geometri desain pisau pencacah plastik
Geometri Nilai Panjang (mm) 210 Lebar (mm) 30 Tebal (mm) 3 Sudut Mata Pisau 45 o Panjang Mata Pisau (mm) 3
Analisa  simulasi  pemodelan  menggunakan  metode  elemen  hingga  dengan  bantuan software ANSYS  R17.2.  Pemilihan  bahan  pada  model  desain  pisau  pencacah  plastik menjadi  perhatian  khusus  pada  simulasi  model  3D  pisau  pencacah  plastik.  Penggunaan beberapa pilihan jenis bahan berdasarkan hasil survei pasar penggunaan bahan pada proses manufaktur pisau. Bahan yang sering digunakan sebagai pisau pencacah plastik yaitu SKD 11, VCN 150, JIS SUP 9 dan HSS 18%. Parameter masukan yang digunakan dalam analisa model  pisau  pencacah  plastik  ditunjukkan  pada  Tabel.  2.  Semua  bahan  yang  digunakan menggunakan  bentuk  isotropik.  Analisa  pemodelan  juga  dipengaruhi  dengan  sistem distribusi meshing pada model. Meshing pada model pisau pencacah plastik menggunakan tipe refinement dengan  bentuk tetrahedral .  Jumlah  Node  yang  dihasilkan  yaitu  30211 sedangkan  jumlah  Element  sebanyak  14887.  Bentuk meshing dan  distribusi  nya menggunakan  skala  halus  di  bagian  yang  memerlukan  detail  analisa.  Bagian  tersebut
berada  pada  bagian  belokan  yang  tajam.  Hal  tersebut  digunakan  agar  mendapatkan  hasil perhitungan  yang  maksimal.  Bentuk mesh dari  pemodelan  desain  pisau  pencacah  plastik dapat ditunjukkan pada Gambar 3.
Tabel 2. Sifat dari bahan pisau pada simulasi model
Sifat Mekanik SKD 11 [11] VCN 150  JIS SUP 9  HSS 18% [13] Densitas (kg/m 3 ) 7700 7850 7800 8670 Position Ratio 0,30 0,29 0,29 0,27-0,30 Modulus Young’s (GPa) 200 205 215 190-210 Yield Strength (MPa) 330 470 1079 154 Tensile Strength (MPa) 785 745 1226 231 Shear Modulus (GPa) 76,92 79,45 83,33 77,82
Gambar 3. Meshing pada model pisau pencacah plastik.
Gambar 4. Penentuan parameter (a) kondisi awal fixed support , (b) pembebanan pada model
Gambar  4.  (a)  menunjukkan  penentuan  parameter  kondisi  awal  model  pisau  mesin pencacah  plastik.  Penentuan  kondisi  awal  proses  simulasi  model  pisau  mesin  pencacah plastik menggunakan fixed support atau tumpuan tetap pada bagian sisi atas model pisau. Hal  ini  menunjukkan  pada  sisi  pisau  yang  menerima  tumpuan  tetap  merupakan  bagian yang  memiliki  kontak/  tertempel  langsung  dengan  sisi  bagian  tumpuan  penggerak  pisau mesin dinamis mesin pencacah plastik. Bagian tumpuan tersebut yang memiliki hubungan
(a) (b) Penentuan kondisi awal fixed support Penentuan gaya yang bekerja
dengan  mesin  penggerak.  Sedangkan  kondisi  pembebanan  berada  pada  bagian  sisi sebaliknya  dari  bagian  kondisi  awal.  Gambar  4  (b)  memperlihatkan  bagian  sisi  yang terkena  pembebanan  sampah  plastik.  Model  pembebanan  yang  digunakan  pada  simulasi model yaitu Force atau gaya. Kapasitas pembebanan pada kondisi simulasi menggunakan pembebanan terbesar kapasitas mesin yaitu 50 kg/jam. Kondisi kerja pada mesin pencacah pisau menggunakan kondisi sebenarnya dengan parameter yang di tunjukkan pada Tabel 3. Persamaan 1 menunjukkan konversi pembebanan terhadap  gaya  yang disimulasikan pada model pisau pencacah plastik.
(2)
Keterangan F = Gaya pembebanan (N) m = Massa plastik yang terbeban (kg) g = Konstanta gaya gravitasi (m/s 2 )
Hasil dari konversi pembebanan sesuai dengan persamaan 1 memiliki nilai sebesar 500 N. Pembebanan 500 N digunakan untuk masukan nilai pada bagian pembebanan model pisau.
Tabel 3. Kondisi kerja pisau mesin pencacah plastik Spesifikasi Nilai Kecepatan Putar (RPM) 650 Daya (HP) 6,5
Hasil dari simulasi pemodelan atau bagian dari post processing pada simulasi pisau mesin  pencacah  plastik  dengan  beberapa  parameter  yaitu Equivalent  (Von  Mises)  Stress, Equivalent  Elastic  Strain,  Total  Deformation, dan Safety  Factor. Hubungan  antara  nilai Tegangan dan Regangan secara teoritis dapat direpresentasikan pada persamaan 2.
{ } { } (2)
Keterangan  = Tegangan yang terjadi (Pa)

= Regangan (m/m)
= Poison ratio
= Modulus Young bahan (GPa)
Sedangkan untuk perhitungan angka keamanan atau safety factor dari hasil simulasi model dapat menggunakan persamaan 3 [17].
(3) Keterangan N = Angka keamanan = Tegangan yield yang diijinkan bahan (Pa)
= Tegangan maksimum yang diterima bahan (Pa)

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Equivalent (Von Mises) Stress
Simulasi model pisau mesin pencacah plastik dengan menggunakan metode elemen hingga  dapat  memperhitungkan  nilai  suatu  parameter  secara  sistematika.  Hasil  dari simulasi model pisau mesin pencacah plastik menggunakan analisa analisa tegangan statis dengan  tidak  menggunakan  pengaruh  dari  getaran  dan  dinamika.  Analisa  tegangan  pad desain sangat diperlukan menentukan posisi jika terjadi kegagalan pada desain komponen
mesin. Teori tersebut dapat diperkuat dengan menggunakan von mises. evaluasi dari teori von  mises  memprediksi  pembebanan/  tegangan  yang  diterima  pada  bahan.  Hasil  dari pemodelan  simulasi  3D  menunjukkan  adanya  bentuk  sebaran  tegangan von  mises pada model pisau mesin pencacah plastik dengan perbedaan jenis bahan  yang digunakan dapat di tunjukkan pada Gambar 5. Bentuk sebaran dari tegangan von mises setiap variasi bahan menunjukkan daerah yang memiliki nilai tertinggi (max) pada simulasi pemodelan berada pada  sisi  dalam  dan  luar  desain  [18].  Fenomena  ini  dikarenakan  memiliki  dimensi  yang lebih kecil dari pada bagian lainnya [19].
Hasil  perbandingan equivalent  (von-mises)  stress dari  berbagai  bahan  ditunjukkan Gambar  6.  Berdasarkan  hasil  dari  simulasi  model  terdapat  nilai equivalent  (von-mises) stress maksimum  pada  setiap  jenis  bahan  HSS  18%,  SKD  11,  JIS  SUP  9  dan  VCN  150 secara berturut-turut yaitu 27,191 x 10 -2 MPa; 28,733 x 10 -2 MPa; 27,695 x 10 -2 MPa dan 27,695  x  10 -2 MPa.  Sedangkan  untuk  nilai  minimum equivalent  (von-mises)  stress setiap bahan secara berturut-turut  yaitu  0,055 x 10 -2 MPa;  0,054 x 10 -2 MPa;  0,055  x 10 -2 MPa dan 0,055 x 10 -2 MPa. Nilai maksimum equivalent (von-mises) stress ditunjukkan dengan gambar warna merah sedangkan nilai minimum ditunjukkan dengan warna biru. Tegangan von mises dapat ditentukan dengan persamaan 4 [17].
√ [ ] (4)
Proses perancangan pisau mesin pencacah plastik membutuhkan analisa kriteria tegangan von  mises untuk  menentukan  tegangan  pada  titik  tertentu  pada  daerah  desain  pisau  yang menyebabkan  kegagalan.  Nilai  efektif  dari  simulasi equivalent  (von-mises)  stress berada pada  bahan  HSS  18%  dengan  nilai  maksimum  yang  diterima  pada  bahan  paling  yaitu sebesar  28,733  x  10 -2 MPa.  Fenomena  itu  menunjukkan  bahan  dengan equivalent  (von- mises)  stress maksimum  yang  rendah,  maka  bahan  mampu  memperkecil  terjadinya kegagalan  saat  beroperasi  [10].  Namun  semua  bahan  yang  disimulasikan  masih  pada keadaan aman karena masih berada di atas nilai batas tegangan bekerja yang diijinkan [20] pada bahan pisau mesin pencacah plastik.
(a) (b)
Gambar 5. Hasil simulasi equivalent (von mises) stress pada model pisau dengan bahan (a) HSS 18% Cr, (b) SKD 11, (c) JIS SUP 9 dan (d) VCN 150.
Gambar 6. Perbandingan equivalent (von-mises) stress pada berbagai jenis bahan

## Equivalent Elastic Strain
Equivalent  Elastic  Strain merupakan  luaran  dari  simulasi  model  dari  pisau  mesin pencacah  plastik.  Nilai  dari Equivalent  Elastic  Strain sangat  dipengaruhi  oleh  tegangan dan  ukuran  dari  suatu  model.  Hasil  dari Equivalent  Elastic  Strain hasil  simulasi  model pisau mesin pencacah plastik dengan variasi berbagai bahan ditunjukkan pada Gambar 7. Bentuk sebaran dari regangan tidak jauh dari hasil dari simulasi tegangan yang dihasilkan oleh simulasi dari pemodelan. Fenomena hasil simulasi model dikarenakan hubungan erat antara  pembebanan  yang  bekerja  dengan  hasil  tegangan  dan  regangan  pada  model  [21]. Hal  tersebut  adanya  korelasi  dari  hukum  hooke  pada  suatu  bahan  [22]  yang  dapat ditunjukkan pada persamaan 4
(4)
Dimana adalah  tegangan  pada  model,  E  adalah  modulus  young  dari  bahan  dan regangan  yang  dihasilkan  dari  model.  Persamaan  hukum  hooke  membuktikan  adanya perbandingan lurus antara tegangan dan regangan hasil simulasi model.
(c) (d)
Gambar 7. Hasil simulasi equivalent strain pada model pisau dengan bahan (a) HSS 18% Cr, (b) SKD 11, (c) JIS SUP 9 dan (d) VCN 150
Gambar 8. Perbandingan equivalent elastic strain pada berbagai jenis bahan
Hasil  simulasi  model pada Equivalent Elastic Strain dengan variasi  berbagai  bahan ditunjukkan  Gambar  8.  Berdasarkan  hasil  dari  simulasi  model  didapatkan  nilai  dari Equivalent Elastic Strain yang maksimum pada setiap jenis bahan HSS 18%, SKD 11, JIS SUP  9  dan  VCN  150  secara  berturut-turut  yaitu  13,595  x  10 -7 m/m;  14,366  x  10 -7 m/m; 12,882  x  10 -7 m/m  dan  13,510  x  10 -7 m/m.  Sedangkan  untuk  nilai  minimum Equivalent Elastic Strain hasil simulasi pada setiap bahan secara mendekati 0 m/m. Nilai terbesar dari
(a)
(b)
(c) (d)
Equivalent  Elastic  Strain pada  simulasi  model  pisau  mesin  pencacah  pisau  yaitu  pada bahan SKD 11 dengan nilai Equivalent Elastic Strain sebesar 14,366 x 10 -7 m/m.

## Total Deformation
Deformasi  merupakan  salah  satu  bentuk  dari  perubahan  model  simulasi  sebagai adanya pembebanan saat beroperasi. Deformasi pada perancangan pisau digunakan untuk mengukur  ketangguhan  dari  bahan  ketika  menerima  beban  [10].  Deformasi  pada  proses perancangan menggunakan deformasi elastis karena tegangan maksimum yang digunakan dibatasi  di  bawah  tegangan  luluh.  Gambar  9  menunjukkan  hasil  simulasi  bentuk persebaran deformasi pada pisau mesin pencacah plastik pada semua bahan. Nilai terbesar deformasi berada pada ujung dari pisau. Namun, bentuk persebaran deformasi pada model pisau  pencacah  plastik  menunjukkan  ketidak  signifikan  dari  model  ketika  beroperasi menerima beban. Hal ini menunjukkan beban yang diterima pada bahan masih berada pada daerah elastis bahan [23] pada seluruh variasi bahan.
Gambar 9. Hasil simulasi total deformation pada model pisau dengan bahan (a) HSS 18% Cr, (b) SKD 11, (c) JIS SUP 9 dan (d) VCN 150
Hasil simulasi model total deformation dengan variasi berbagai bahan ditunjukkan Gambar  10.  Berdasarkan  hasil  dari  simulasi  model  didapatkan  nilai  dari total  deformasi yang maksimum  pada  setiap  jenis  bahan  HSS  18%,  SKD  11,  JIS  SUP  9  dan  VCN  150 secara  berturut-turut  yaitu  18,923  x  10 -10 m;  19,312  x  10 -10 m;  17,722  x  10 -10 m;  dan 18,587 x 10 -10 m. Sedangkan untuk nilai minimum Equivalent Elastic Strain hasil simulasi pada seluruh bahan yaitu 0 m. Nilai maksimum pada total deformation pada variasi bahan terkecil  yaitu  pada  JIS  SUP  9  sebesar  17,722  x  10 -10 m.  Namun  untuk  semua  bahan
(a) (b) (c) (d)
memiliki  nilai total  deformation sangat  kecil.  Hasil  dari  analisis  simulasi  model menunjukkan  bahwa  tegangan  yang  diberikan  pisau  mengakibatkan  deformasi  yang dihasilkan  dapat  diabaikan  sehingga  deformasi  hampir  tidak  terjadi.  Fenomena  ini dikarenakan  deformasi  masih  berada  pada  daerah  elastik  yang  mengakibatkan  pengaruh perubahan  benda  saat  pembebanan  sangat  kecil  [23],  [24].  Perubahan  bentuk  dari  model yang  sangat  kecil  menunjukkan  bahwa  model  simulasi  tidak  akan  rusak  dan  dapat diterapkan  pada  mesin  [25].  Deformasi  menjadi  aspek  yang  penting  dalam  analisa dikarenakan  dapat  merubah  bentuk  komponen  yang  menjadikan  adanya  gangguan  pada kegunaannya [18].
Gambar 10. Perbandingan total deformation pada berbagai jenis bahan

## Safety Factor
Faktor  keamanan  atau safety  factor merupakan  perbandingan  antara  kekuatan  luluh bahan  dengan  tegangan  yang  terjadi.  Tegangan  yang  terjadi  pada  penelitian  ini  yaitu tegangan von mises maksimum. Umumnya faktor keamanan didasari dari batas luluh dari suatu bahan [10]. Hasil simulasi model pisau mesin pencacah plastik dengan variasi semua bahan  ditunjukkan  pada  Gambar  11  dengan  nilai  minimum  dan  maksimum  angka keamanan  sebesar  15.  Distribusi  hasil  simulasi  pemodelan  menunjukkan  kemerataan  dari nilai  angka  keamanan  pada  seluruh  bagian  dari  model  pisau  mesin  pencacah  plastik. Angka  keamanan  hasil  dari  simulasi  model  menunjukkan  keamanan  pada  model perancangan pisau mesin pada saat pembebanan.  Syarat keamanan suatu komponen dapat ditunjukkan  dengan  nilai safety  factor yang  didapatkan  harus  >  1  dari  tegangan  yang bekerja [26]. Hasil dari analisa didapatkan nilai faktor keamanan dari simulasi model pisau mesin pencacah memenuhi syarat untuk mampu menahan beban yang beroperasi.
Gambar 11 . Hasil simulasi safety factor pada model pisau dengan bahan (a) HSS 18% Cr, (b) SKD 11, (c) SUS 9 JIS dan (d) VCN 150
Hasil  dari  analisa  simulasi  model  pisau  pencacah  plastik  dengan  aspek Equivalent (Von-Mises) Stress, Equivalent Elastic Strain, Total Deformation dan Safety Factor bahan yang  direkomendasikan  dari  segi  kekuatan  mekanis  secara  berturut  turut  yaitu  bahan  JIS SUP  9,  HSS  18%,  VCN  150  dan  SKD  11.  Hal  ini  dilihat  dari  nilai  simulasi  yang dihasilkan dan faktor keamanan. Disisi lain hasil menunjukkan bahwa semua variasi bahan memiliki  nilai  faktor  keamanan  yang  aman  sehingga  pada  dasarnya  semua  bahan  dapat digunakan  [10]  dalam  penggunaan  pisau  mesin  pencacah.  Namun  dari  segi  ekonomis bahan  HSS  18%  merupakan  bahan  yang  paling  ekonomis  dan  mudah  didapatkan.  Bahan HSS 18% di lapangan dijual bebas dan sudah terstruktur dari segi model desain nya. Oleh karena itu HSS 18% dapat juga digunakan sebagai alternatif bahan pisau mesin pencacah plastik dari segi ekonominya.

## KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  dan  pembahasan  penelitian  yang  telah  dilakukan  dapat disimpulkan  bahwa  bahan  yang  direkomendasikan  secara  segi  teknis  mekanik  dalam pembuatan  pisau  pencacah  plastik  yaitu  JIS  SUP  9.  Hal  tersebut  dikarenakan  memiliki nilai Equivalent (Von-Mises) Stress (27,695 x 10 -2 MPa) , Equivalent Elastic Strain (12,882 x 10 -7 m/m) , Total  Deformation (17,722 x 10 -10 m) dan Safety Factor (15) hasil simulasi yang  optimal  dari  bahan  lainnya.  Namun  untuk  bahan  yang  lain  masih  dapat  digunakan dalam  pembuatan  pisau  mesin  pencacah  plastik  dengan  pembebanan  pengoperasian  yang
(a) (b) (c) (d)
sesuai  dengan  simulasi.  Hal  tersebut  dikarenakan  semua  bahan  masih  memenuhi  syarat dari segi mekanis simulasi model yang dilakukan.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan  terima  kasih  ditunjukkan  kepada  Workshop  Teknologi  Mekanik  Politeknik Kelautan  dan  Perikanan  Dumai  yang  telah  memberikan  kesempatan  dalam  melakukan penelitian.  Selain  itu  penulis  juga  mengucapkan  kepada  tim  teknis  pembuatan  mesin pencacah  plastik  yang  telah  membantu  penulis  dalam  menentukan  parameter  bahan  yang digunakan dalam pembuatan mesin pencacah plastik khususnya pada komponen pisau.

## REFERENSI
[1] P. Purwaningrum, “Upaya Mengurangi Timbulan Sampah Plastik Di Lingkungan,” Indones. J. Urban Environ. Technol. , vol. 8, no. 2, p. 141, 2016.
[2] J. R. Jambeck et al. , “Plastic waste inputs from land into the ocean,” 2015.
[3] D.  Yantony,  H.  L.  Tosaleng,  and  K.  Taslim,  “Rancang  Bangun  Mesin  Pencacah Plastik  Tipe  Sumbu  Menyudut  untuk  Usaha  Mikro,” JTERA  (Jurnal  Teknol. Rekayasa) , vol. 4, no. 1, p. 47, 2019.
[4] N. D. Anggraeni, “Analisa Kinerja Mesin Pencacah Botol Plastik Tipe Pet,” Mach. J. Tek. Mesin , vol. 5, no. 2, pp. 31–35, 2019.
[5] S. Reddy and T. Raju, “Design and Development of mini plastic shredder machine,” in IOP Conference Series: Materials Science and Engineering , 2018, vol. 455, pp. 1–6.
[6] N. D. Anggraeni and A. E. Latief, “Rancang Bangun Mesin Pencacah Plastik Tipe Gunting,” J. Rekayasa Hijau , vol. 2, no. 2, pp. 185–190, 2018.
[7] E.  K.  Orhorhoro,  A.  E.  Ikpeand,  and  R.  I.  Tamuno,  “Performance  Analysis  of Locally  Design  Plastic  Crushing  Machine  for  Domestic  and  Industrial  Use  in Nigeria,” EJERS, Eur. J. Eng. Res. Sci. , vol. 1, no. 2, pp. 26–30, 2016.
[8] S. Bin Wu and X. B. Liu, “A Material Selection Method Based on Finite Element Method,” Adv. Mater. Res. , vol. 887–888, pp. 1013–1016, 2014.
[9] A. T. Şensoy, M. Çolak, I. Kaymaz, and F. Findik, “Optimal Material Selection for Total Hip Implant: A Finite Element Case Study,” Arab.  J.  Sci.  Eng. ,  vol.  44,  no. 12, pp. 10293–10301, 2019.
[10]  L. A. N. Wibawa, “Pengaruh Pemilihan Material Terhadap Kekuatan Rangka Main Landing Gear Untuk Pesawat UAV,” J. Teknol. Dan Terap. Bisnis , vol. 2, no. 1, pp. 48–52, 2019.
[11]  C.  P.  Yepes,  R.  M.  A.  Pelegrina,  and  M.  G.  J.  Pertuz,  “Analysis  by  means  of  the finite  element  method  of  the  blades  of  a  PET  shredder  machine  with  variation  of material and geometry,” Contemp. Eng. Sci. , vol. 11, no. 83, pp. 4113–4120, 2018.
[12]  N. D. Anggraeni and A. E. Latief, “Modifikasi Mata Pisau Mesin Pencacah Plastik Tipe  Polyethylene,”  in Seminar  Nasional  Rekayasa  dan  Aplikasi  Teknik  Mesin  di Industri – XVI , 2017, pp. 69–78.
[13]  Widjanarko,  “Pemilihan  Pisau  Potong  Mesin  Perajang  Limbah  Plastik  Dengan Metode  Quality  Function  Deployment  (  Qfd  )  Dan  Value  Engineering  (  Ve  ) Sebagai Alternatif Peningkatan Taraf Hidup,” Rotor , vol. 8, no. April, 2015.
[14]  D. Annur et  al. , “Material selection based on finite element method in customized iliac implant,” Mater. Sci. Forum , vol. 1000 MSF, pp. 82–89, 2020.
[15]  J.  Böhme,  V.  Shim,  A.  Höch,  M.  Mütze,  C.  Müller,  and  C.  Josten,  “Clinical implementation  of  finite  element  models  in  pelvic  ring  surgery  for  prediction  of implant behavior: A case report,” Clin. Biomech. , vol. 27, no. 9, pp. 872–878, 2012.
[16]  P. Dodkar, “Influence of material selection on finite element analysis and weight of
gear box casing,” vol. 7, no. 7, pp. 1094–1098, 2016.
[17]  S.  Jokowiyono  and  S.  Mulyadi,  “Analisa  Tegangan  Von  Mises  Pada  Alat  Bantu Jalan ( Walker),” ROTOR , vol. 5, no. 2, pp. 34–41, 2012.
[18]  S. H. Pranoto, S. Yatnikasari, M. N. Asnan, and R. I. Yaqin, “Desain dan Analisis Mata  Pisau  Pencacah  Untuk  Pengolahan  Sampah  Plastik  Menggunakan  Finite Element Analysis,” Infotekmesin , vol. 11, no. 2, pp. 147–152, 2020.
[19]  P. Kumaran, N. Lakshminarayanan, A. V. Martin, R. George, and J. JoJo, “Design and analysis of shredder machine for e - Waste recycling using CATIA,” IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. , vol. 993, no. 1, pp. 0–7, 2020.
[20]  D.  Djumhariyanto,  “Analisa  Tegangan  Poros  Roda  Mobil  Listrik  Dengan  Metode Elemen Hingga,” J-Proteksion , vol. 1, no. 1, pp. 8–14, 2016.
[21]  M.  S.  Ramadhan,  L.  K.  Mangalla,  and  Samhuddin,  “Perancangan  Dan  Simulasi Frame Mobil Gokart,” ENTHALPY-Jurnal Ilm. Mhs. Tek. Mesin Peranc. , vol. 3, no. 2, pp. 1–10, 2018.
[22]  K.  M.  Erokhin,  E.  S.  Kalachnikov,  and  N.  P.  Kalashnikov,  “Relation  between  the Young’s  Modulus  in  Hooke’s  Law  and  the  Binding  Energy  of  a  Single  Atom  in Solid,” Int. J. Adv. Res. Phys. Sci. , vol. 5, no. 12, pp. 38–40, 2018.
[23]  Z. Yin and L. Xu, “Finite element analysis and optimization design of paper cutter cutting  blade  based  on  ANSYS,”  in Proceedings  International  Conference  on Robots and Intelligent System , 2018, pp. 475–478.
[24]  Z. Abidin and B. R. Rama, “Analisa Distribusi Tegangan Dan Defleksi Connecting Rod  Sepeda  Motor  100  Cc  Menggunakan  Metode  Elemen  Hingga,” J.  Rekayasa Mesin Univ. Sriwij. , vol. 15, no. 1, pp. 30–39, 2015.
[25]  J.  Pratama  and  M.  Mahardika,  “Finite  element  analysis  to  determine  the  stress distribution,  displacement  and  safety  factor  on  a  microplate  for  the  fractured  jaw case,” AIP Conf. Proc. , vol. 1941, pp. 1–7, 2018.
[26]  S.  H.  Pranoto  and  M.  Mahardika,  “Design  and  finite  element  analysis  of  micro punch  CNC  machine  modeling  for  medical  devices,” AIP  Conf.  Proc. ,  vol.  1941, 2018.