Terbit online pada laman web jurnal http://ejournal2.pnp.ac.id/index.php/jtm

## J URNAL T eknik M esin
Vol. 16 No. 2 (2023) 118 - 126      ISSN Media Elektronik: 2655-5670
Analisa Tegangan pada Desain Empat Mata Potong untuk Mesin Pencacah Plastik Menggunakan Metode Elemen Hingga
Hendra 1* , Syahril Al Qiram 2 , Sidik Susilo 3 , Kurnia Nugraha 4 , Hernadewita 5 , Frengki Hardian 6 1,2,3,4 Jurusan Teknik Mesin, Universitas Sultan Ageng Tirtayasa
5 Magister Teknik Industri, Universitas Mercubuana
6 Magister Kenotariatan, Universitas Yarsi
1 *hendra@untirta.ac.id

## Abstract
Excessive use of plastic materials eventually causes problems related to the accumulation of plastic waste. One way to deal with  plastic  waste  is  to  crush  it  into  smaller  pieces  using  a  plastic  chopper  machine.  The  purpose  of  this  research  is  to redesign the cutting blade of the crushing machine by varying the thickness of the cutting blade , the number of cutting blade s of the crushing machine, and varying the cutting tooth material to get maximum stress and displacement [1-3]. From previous research it was shown that stress and deformation occurred at the number of 2 and three cutting chisel blade s [1-2] and the tilt position  of  4  cutting  chisel blade s  [3].  In  this  research  uses  simulation  the  finite  element  method  by  a  solid  work  design application. The thicknesses variations are 5 mm, 7 mm, and 10 mm and the number of cutting blade s amounting four. The number  of  cutting blade s  used  is  four  because  of  the  simple  design  and  able  to  carry  out  more  cutting  processes.  The materials used are AISI 1045, HSS 18%, and JIS SKD 11. From the results is the recommended material thickness is 10 mm because it is able to accept less stress than 5 mm and 7 mm. The results in terms of the mechanical strength of the simulation state that all are safe to use. If it is based on mechanical strength, the recommended material is AISI 1045 coMPared to 18% HSS  STEEL  and  JIS  SKD 11.  However,  from  economic  factors,  18%  HSS  is  a  recommendation  to  be  chosen  as  a  cutting tooth material.
Keywords: deformation, cutting edge, crushing machine, stress, displacement

## Abstrak
Penggunaan bahan  plastik  yang  berlebihan pada  akhirnya  menimbulkan  permasalahan  terkait  penumpukan  sampah  plastik. Salah satu cara mengatasi sampah plastik adalah dengan menghancurkannya menjadi potongan-potongan kecil menggunakan mesin  pencacah  plastik.  Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  melakukan  perancangan  ulang  mata  pisau  pemotong  mesin pencacah  plastik  dengan  memvariasikan  ketebalan  mata  pisau  pemotong,  jumlah  mata  pisau  pemotong  mesin  penghancur, sudut  mata blade dan  memvariasikan  material  gigi  potong  untuk  mendapatkan  nilai  tegangan  dan  deformasi  [1-3].  Dari penelitian terdahulu ditunjukan stress dan deformasi  yang terjadi pada jumlah 2 dan tiga mata potong pahat [1-2] dan posisi kemiringan  4  mata  pahat  potong  [3].  Pada  penelitian  ini  menggunakan  simulasi  metode  elemen  hingga  dengan    aplikasi desain solid work. Ketebalan yang divariasikan adalah 5 mm, 7 mm, dan 10 mm dengan jumlah mata pisau pemotong empat. Jumlah  mata  pisau  pemotong  yang  digunakan  sebanyak  empat  buah  karena  desainnya  yang  lebih  sederhana  dan  mampu melakukan proses pemotongan lebih banyak. Material yang digunakan  adalah AISI 1045, HSS 18%, dan JIS SKD 11. Dari hasil  pengujian  didapatkan  ketebalan  material  yang  direkomendasikan  adalah  10  mm  karena  mampu  menerima  tegangan lebih kecil dari 5 mm dan 7 mm. Hasil dari segi kekuatan mekanik simulasi menyatakan semuanya aman untuk digunakan. Jika didasarkan pada kekuatan mekanik maka material yang direkomendasikan adalah AISI 1045 dibandingkan dengan HSS STEEL  18%  dan  JIS  SKD  11.  Namun  dari  faktor  ekonomi,  HSS  18%  menjadi  rekomendasi  untuk  dipilih  sebagai  bahan potong gigi.
Kata kunci: perancangan, mesin, press , kaleng, minuman.

## 1. Pendahuluan
Plastik  banyak  digunakan  dan  sering  ditemukan  pada kemasan  sebuah  produk.  Hal  ini  dikarenakan  plastik memiliki  keunggulan  berupa  sifatnya  yang  kuat,
ringan,  dan  kedap  air.  Namun  penggunaan  yang berlebihan  dan  kurangnya  kesadaran  akan  bahaya sampah plastik bagi lingkungan sehingga menimbulkan  masalah  yang  harus  segera  diatasi.
Hendra 1* , Syahril Al Qiram 2 , Sidik Susilo 3 , Kurnia Nugraha 4 , Hernadewita 5 , Frengki Hardian 6
Sampah plastik membutuhkan waktu yang lama untuk terurai.  Hal  ini  tentunya  berakibat  buruk  terhadap kondisi lingkungan.
Sampah  plastik  hendaknya  mendapatkan  pengelolaan melalui  penerapan  proses-proses  seperti Reduce (mengurangi), Reuse (menggunakan kembali), Recycle (mendaur  ulang),  dan Replace (mengganti bahan yang berpotensi menjadi sampah ke arah bahan recycle )  seperti  yang  dilakukan  saat  ini  yaitu mencacah  plastik  yang  nantinya  akan  digunakan kembali  [4].  Sampah  plastik  seperti  contohnya  dalam bentuk  gelas  ataupun  botol  berpotensi  memakan tempat ketika dalam proses pengangkutan. Salah satu cara  yang  efisien  adalah  dengan  menghancurkannya menjadi bentuk  yang  lebih  kecil  menggunakan  mesin pencacah  plastik  agar  mampu  mendapatkan  jumlah yang  lebih  banyak  namun  dengan  volume  yang  lebih kecil ketika proses pengangkutan [5-12].
Mesin  pencacah  plastik  yang  baik  pada  hakikatnya harus  memiliki  kemampuan  menghasilkan  cacahan plastik  yang  banyak  dan  halus  dalam  waktu  yang relatif singkat. Untuk mewujudkan hal tersebut, maka diperlukan  mesin  pencacah  yang  bekerja  secara optimal  dan  efisien.  Salah  satu  cara  untuk mendapatkan  mesin  pencacah  yang  baik  adalah dengan  mengoptimalkan  pemilihan  dan  rancangan mata  potong  mesin  pencacah  berupa  material,  desain bentuk mata potong, dimensi mata potong dan lainnya [13-17].  Pemilihan  material,  desain,  dimensi  dan pengaturan jarak antar mata potong yang kurang tepat akan menghambat proses pemotongan plastik (produksi)  sehingga  efisiensi  antara  konsumsi  daya dari  motor  dengan  produk  hasil  cacahan  menjadi rendah.
Penelitian  terdahulu  menggunakan  dua  dan  tiga  mata potong  serta  kemiringan  posisi blade mata  potong. Desain  dua  mata blade pahat  potong  plastik menunjukan adanya peningkatan efisiensi penghancuran  plastik  dan  umur  desain blade ini  jauh lebih  tinggi  dibandingkan  dengan  desain blade sebelumnya,  memerlukan  energi  yang  rendah, mengurangi waktu proses secara signifikan dibandingkan  dengan  pisau  lain  karena  memiliki ketahanan  yang  lebih  besar  terhadap  deformasi  dan tegangan  [1].  Untuk  tiga  mata blade dengan  analisis Elemen Hingga, didapatkan tegangan untuk menghancurkan bahan plastik PET jauh di bawah nilai tegangan  luluh  material blade [2].  Pengaruh kemiringan  sudut  mata blade pahat  potong  juga penting  dimana  ditunjukan  dengan  proses  pembuatan yang rumit untuk diproduksi dapat diatasi menggunakan modifikasi sederhana dan desain lubang sehingga  dapat  memproduksi  pemotong blade dalam satu  varian  dan  sudut blade pemotong,  mengurangi biaya produksi, memudahkan dalam proses penggantian blade pemotong [3].
Penelitian  ini  menggunakan  metode  elemen  hingga [18-21] untuk  mendapatkan desain  mata potong  yang lebih  baik  berdasarkan  aspek  material  mata  potong, tebal  mata  potong,  serta  desain  yang  berbeda berdasarkan  jumlah  mata  potong.  Pada  penggunaan mata  potong  yang  sebelumnya  telah  diaplikasikan  ke dalam  mesin  pencacah  plastik,  terjadi  beberapa kekurangan  yaitu  hasil  cacahan  yang  kurang  halus, waktu  proses  pencacahan  yang  masih  lama,  serta terjadi  stuck  ketika  proses  pencacahan.  Hal  tersebut diakibatkan belum tepatnya dalam pemilihan material, ketebalan mata potong, serta desain mata potong yang digunakan. Berdasarkan masalah tersebut, maka perlu adanya  proses  desain  ulang  serta  pengujian  dan perhitungan terkait mata potong pada mesin pencacah.
Material  yang  baik  umumnya  memiliki  harga  yang relatif  mahal  apabila  digunakan  pada  keseluruhan bagian  mata  potong.  Untuk  itu  dilakukan  inovasi dengan  membuat  desain  mata  potong  seperti  pada pahat  mesin  Frais  yang  memiliki  dua  bagian  yaitu bagian  utama  dengan  harga  yang  lebih  murah  namun memiliki kekuatan yang baik dan bagian mata potong yang berkontak langsung dengan material plastik yang memiliki  kekuatan  yang  lebih  baik.  Adanya  inovasi ini  diharapkan  dapat  dengan  mudah  dilakukan  proses pergantian  mata  pahat  tanpa  harus  mengganti semuanya  serta  mengurangi  biaya  produksi.  Dengan metode  ini  diharapkan  dapat  diperoleh  desain  mata potong  yang  optimal  dari  mesin  pencacah  plastik. Pada  penelitian  ini,  menggunakan  variasi  material untuk mata potong yaitu BAJA HSS 18%, AISI 1045, dan JIS SKD11. Untuk variasi ketebalan mata potong 5  mm,  7  mm  dan  10  mm  dan  jumlah  empat  mata potong.

## 2. Metode Penelitian
Penelitian  ini  menggunakan  metode  simulasi  untuk mendapatkan tegangan dan displacement pahat potong untuk  mesin pencacah limbah plastik.  Alur penelitian dapat  dilihat  pada  Gambar  1.  Diawali  dari pengamatan  mata  potong  mesin  pencacah  plastik, pembuatan  desain  model  mata  potong  pencacah plastik, pembuatan mesh dan memasukan syarat batas, menjalankan program dan menganalisis hasil pemograman.
2.1.  Rancangan Desain Mata Potong
Perancangan desain mata potong dilakukan menggunakan CAD. Rancangan mata potong merupakan  penggabungan  dari  dua  material  yang berbeda.  Adanya  penggabungan  dari  kedua  material ini dimaksudkan agar mudah dalam proses pergantian mata  potong,  serta  mengurangi  biaya  pengeluaran tanpa  mengurangi  fungsi  dan  tujuan  yang  ingin dicapai.  Kedua  bagian  digabungkan  menggunakan sambungan tidak tetap dengan baut agar mudah untuk pergantian  pahat  potong  tanpa  mengurangi  kekuatan sambungan.  Jumlah  mata  potong  yang  digunakan
Hendra 1* , Syahril Al Qiram 2 , Sidik Susilo 3 , Kurnia Nugraha 4 , Hernadewita 5 , Frengki Hardian 6
Jurnal Teknik Mesin (JTM)  Vol . 16 No. 2 (2023) 118 - 126
adalah  empat  buah  mata blade dengan  ketebalan  tiap jenisnya  memiliki  variasi  sebesar  5  mm,  7  mm,  serta 10 mm. Material  utama  yang  digunakan  yaitu  ASTM A36  dan  variasi  material  potong  yaitu  AISI  1045, HSS  18%,  dan  JIS  SKD  11.  Bentuk  mata  potong dapat  dilihat  pada  Gambar  2,  spesifikasi  geometrinya pada Gambar 3 dan ukuran mata potong pada Gambar 4.
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian
Gambar 2 . Mata Potong dengan Variasi Empat Buah Mata potong dan Tebal 10mm
Gambar 3. Geometri Mata Potong secara utuh
Adapun  bentuk  dimensi  gigi  potong  yaitu  sebagai berikut.

## Gambar 4 Geometri Gigi Potong
2.3.  Spesifikasi Motor Listrik
Adapun  spesifikasi  motor  listrik  yang  digunakan yaitu:
Jenis = Motor Listrik Induksi Spesifikasi daya = 1100 W Tegangan = 220 V Kuat arus = 9.8 A Putaran mesin rata-rata = 1480 rpm Bobot = 22.5 kg
2.4.  Metode Elemen Hingga
Metode  yang  digunakan  yaitu  metode  elemen  hingga [18-21].  Proses  pengolahan  data  diawali  dengan mendesain  mata  potong  menggunakan  aplikasi  solid work. Dilanjutkan dengan simulasi untuk mendapatkan nilai tegangan, dan deformasi maksimum  menggunakan  berbagai  material  dan pembebanan  pada  empat  mata blade pahat  potong limbah plastik.
2.5   Kriteria Desain
Kriteria desain dari mata pisau untuk mesin pencacah limbah botol plastik.
a. Kuat:  Material  yang  dipilih  memiliki  kekuatan serta  sifat  mekanik  material  lain  yang  baik seperti  memiliki  tegangan  maksimum  yang tinggi, kekuatan Tarik, deformasi.
b. Keras: Material  yang  dipilih  memiliki  tingkat kekerasan  yang  tinggi.  Kekerasan  berpengaruh pada  ketahanan  aus  material  sehingga  memiliki daMPak pada umur mata potong.
c. Faktor Ekonomis: Material yang dipilih memiliki tingkat kekerasan yang tinggi. Kekerasan  berpengaruh  pada  ketahanan  aus
Hendra 1* , Syahril Al Qiram 2 , Sidik Susilo 3 , Kurnia Nugraha 4 , Hernadewita 5 , Frengki Hardian 6
material  sehingga  memiliki  dampak  pada  umur mata potong.

## 3.   Hasil dan Pembahasan
3.1 Langkah Pengujian (Simulasi)
Pengujian  dilakukan  menggunakan Solid  works. Adapun  tahapan  proses  pengujian  dilakukan  dalam tiga  tahap,  yaitu pre-processing,  computation, dan post-processing
3.1.1 Pre-Processing
Tahapan  ini  berisi  pembuatan  model,  mencari  data yang  diperlukan  untuk  simulasi  berupa  gaya  serta memasukkan  data  material, fixture (tumpuan),  serta gaya  dan meshing .  Adapun  tahapannya  yaitu  sebagai berikut.
A. Tahap pembuatan model.
a. Membuat bagian utama blade Langkah pembuatan blade :
1. membuat  sketsa  2D.  Sketsa  dibuat  dengan memilih front plane dan sketch .
2. melakukan extrude-boss sesuai  sketsa  yang telah dibuat dengan panjang 10 mm
3. membuat  lubang  berbentuk  segienam  untuk poros dengan extrude-cut
4. membuat  lubang  sebagai  jalur  baut  pada  gigi potong dengan extrude-cut
5. melakukan  sketching  pada  bagian  depan blade untuk  dudukan  gigi  potong  lalu  pilih extrude-cut.
b. Membuat Gigi Potong. Langkah pembuatan gigi potong:
1. membuat sketsa 2D gigi potong.
2. melakukan extrude-boss dengan tinggi 10 mm
3. extrude - cut untuk bagian yang akan digunakan sebagai jalur untuk baut.
c. Melakukan Assembly Part
Proses  penyatuan  komponen  terjadi  antara blade dengan gigi potong yang dihubungkan oleh baut.
B. Memilih Material.
Langkah  awal  simulasi  yaitu  memilih simulation dan Create  New  Study ,  dan static .  Dilanjutkan  dengan pemilihan  material  yaitu  ASTM  A36,  AISI  1045, BAJA  HSS  18%,  dan  JIS  SKD  11.  Adapun material properties dari setiap material ditunjukan oleh Tabel 1 yaitu:
Tabel 1. Material Properties dari Tiap Material yang Diuji
Jenis Material Massa Jenis (kg/m 3 ) Kekuatan Tarik (MPa) Kekuatan Luluh (MPa) Modulus Elastisitas (MPa) ASTM A36 7850 400 250 200000 AISI 1045 7850 625 530 205000 HSS 18% 8670 231 154 210000 JIS SKD 11 7700 785 330 200000
C. Melakukan Setting Contact Set Contact  set yaitu  melakukan  set  up  antara  dua permukaan  yang  saling  bertemu,  hal  ini  bertujuan untuk menentukan jenis kontak yang terjadi. Ada tiga jenis kontak yang ada pada solid works yaitu bounded , no  penetration ,  dan allow  penetration . Kontak  set yang dipilih pada simulasi ini yaitu no penetration .
D. Menentukan Tumpuan Menentukan  bagian  sisi  yang  bertumpu  pada  bagian lain  yang  dalam  simulasi  kali  ini  yaitu  sisi  yang berkontak  dengan  bagian  poros.  Cara  melakukannya yaitu  dengan  klik  kanan  pada Fixtures>  fixed geometry.

## E. Menentukan Beban
Pembebanan  dilakukan  pada  bagian  daerah  yang melakukan kontak langsung dengan plastik. Pembebanan  menggunakan  besarnya  gaya  potong. Adapun  spesifikasi  dari  perancangan  perhitungannya yaitu:
1.Luas Penampang Masukan
A=
= 1 mm × 41.3 mm
= 41.3 mm 2
Keterangan: A = luas penampang masukan (mm 2 ) t = ketebalan material plastik (mm)
L = panjang daerah pemotongan (mm)
2. Tegangan Geser Plastik Tegangan  geser  plastik  adalah  sebesar 0.577  dari  ultimate  yield  strength  material plastik.  Adapun  besarnya yield  strength dari material PET yaitu 40 MPa.
Adapun  perhitungan  besarnya  tegangan geser material PET yaitu fs = =
= = N/mm 2
Besarnya  gaya  pemotongan  yaitu  sebagai berikut.
F = A × fs = 41.3 𝑚 m 2 ×
N/mm 2 = 953 N Keterangan: A = Luas Penampang Pastik (mm 2 ) fs = Tegangan Geser Plastik (N/mm 2 ) F = Gaya Potong Pisau (N)
F. Melakukan set up connectors
Karena  pada  pengujian  kali  ini  menggunakan  tipe assembly yang  terdiri  dari  dua  komponen  yang  pada perencanaannya  dihubungkan  oleh  buat,  maka  tipe connectors dipilih Bolt dengan tipe counterbore screw dengan material alloy steel .
G. Meshing Mesh dimaksudkan  untuk  membagi  komponen menjadi  elemen-elemen  kecil. Meshing yang  tepat
Hendra 1* , Syahril Al Qiram 2 , Sidik Susilo 3 , Kurnia Nugraha 4 , Hernadewita 5 , Frengki Hardian 6
menentukan  hasil  tegangan  yang  akan  didapat.  Maka dari itu diperlukan uji konvergensi pada ukuran mesh. Hal  ini  bertujuan  untuk  melihat  apakah  ukuran mesh yang  digunakan  sudah  tepat  dan  menuju  kearah konvergen.  Adapun  variasi  ukuran mesh yaitu  5;  4.8; 4.6; 4.4; 4.2; 4.0; dan 3.8 mm dengan tipe solid mesh.
H. Mesh and Run
Setelah  proses meshing selesai,  maka  simulasi  bisa dimulai dengan klik mesh and run. Adapun hasil yang nantinya  di  capai  yaitu  tegangan  akibat  gaya  normal pada sumbu X Y dan sumbu Z, dan displacement serta safety factor.

## 3.1.2 Simulation and Computation Process
Pada  tahap  ini  dilakukan  simulasi  dan  analisa konvergensi  untuk  melihat meshing yang  dilakukan pada penelitian ini telah benar.
3.1.3 Post Processing
Hasil  dari  simulasi  yaitu  berupa  tegangan  dan displacement maksimum dari tiap jenis material  yang diuji.
3.2 Uji Konvergensi mesh Pembagian  elemen  ( sizing  element )  yang  dilakukan saat tahap pre-processing akan menentukan hasil pada tahap post-processing .  Selain  itu,  elemen  yang digunakan juga berpengaruh pada hasil akhir simulasi. Adapun  jenis  elemen  yang  digunakan  yaitu Solid Mesh dengan  bentuk tetrahedron .  Adapun sizing elemen  yang  dilakukan  yaitu  5,0;  4,8;  4,6;  4,4;  4,2; 4,0;  dan  3,8  mm.  Tabel  2  menunjukan  hasil  dari konvergensi meshing .
Tabel 2. Konvergensi Meshing Ukuran Elemen (mm) Tegangan (MPa) 5,00 30,00 4,80 32,29 4,60 32,94 4,40 33,94 4,20 34,85 4,00 35,35 3,80 35,51
Gambar  5  menunjukan  grafik  visualisasi  dari  tabel hasil  konvergensi  meshing  yang  dapat  dilihat  pada gambar di bawah ini:
Pada  Gambar  5  terlihat  bahwa  kurva  konvergensi meshing semakin  melandai.  Hal  ini  menunjukkan bahwa  semakin  melandai  kurva,  maka  analisa  pada solid  works dapat  diterima.  Apabila  ditemukan  kurva yang  melandai  lalu  turun  secara  drastis  ataupun  naik secara  drastis,  maka  hasil  yang  diterima  adalah  hasil kurva  yang  melandainya karena  antara sizing element yang  satu  dengan  yang  lain  berdekatan  (konvergen). Hasil  komputasi  yang  didapat  dengan  menggunakan mesh  elemen  5,0;  4,8;  4,6; 4,4;  4,2; 4,0;  dan  3,8  mm hasilnya sudah menunjukkan konvergen.
3.3 Penentuan Ketebalan Material
Tebal material yang akan dilakukan pengujian yaitu 5 mm, 7 mm dan 8 mm. Besarnya gaya yang diberikan sama  dan  material  yang  digunakan  yaitu  AISI  1045 dengan  jumlah  mata  potong  yang  digunakan berjumlah empat buah. Gambar 6-8 menunjukan hasil simulasi  menggunakan  3  variasi  ketebalan  material potong yang berbeda pada meshing size 3.8 mm.
a. Mata potong dengan ketebalan 5 mm

## Gambar 6. Tegangan Pada mata potong 5 mm
Besarnya tegangan maksimum yang terjadi pada mata potong  dengan  ketebalan  5  mm  yaitu  sebesar  55,82 MPa  yang  terdapat  pada  bagian  lengkungan  mata pahat potong seperti ditunjukan oleh Gambar 6.
b. Mata potong dengan ketebalan 7 mm

## Gambar 7. Tegangan Pada mata potong 7 mm
Besarnya  tegangan  maksimum  yang  terjadi  pada mata  potong  dengan  ketebalan  7  mm  yaitu  39,89 MPa  dengan  posisi  yang  sama  pada  ketebalan  5 mm seperti terlihat pada Gambar 7.
Hendra 1* , Syahril Al Qiram 2 , Sidik Susilo 3 , Kurnia Nugraha 4 , Hernadewita 5 , Frengki Hardian 6
Jurnal Teknik Mesin (JTM)  Vol . 16 No. 2 (2023) 118 - 126
c. Mata potong dengan ketebalan 10 mm
Berikut  ini  merupakan  hasil  simulasi  pada  mata potong dengan ketebalan 10 mm.

## Gambar 8. Tegangan pada Mata Potong 10 mm
Pada  Gambar  8  di  atas  terlihat  besarnya  tegangan maksimum  yang  terjadi  pada  motong  dengan ketebalan  5  mm  yaitu  sebesar  27,51  Mpa.  Dari  hasil simulasi  ditunjukan  bawah  semakin  tebal  mata blade pahat  potong  yang  digunakan  akan  menghasilkan penurunan tegangan maksimal pada mata blade pahat potong  tersebut.  Hal  ini  disebabkan  oleh  tegangan maksimal  yang  terjadi  dipengaruhi  oleh  inersia  dan luas penampang material blade pahat potong. Gambar 9  menunjukan  grafik  hubungan  antara  perbedaan ketebalan material dengan besarnya tegangan maksimum yang terjadi.
Gambar 9. Grafik Hubungan Perbedaan Tebal Material dengan Tegangan Maksimum
Dari  Gambar  9  terlihat  bahwa  kenaikan  ketebalan berbanding  terbalik  dengan  besarnya  tegangan maksimum  yang  diperoleh.  Semakin  tebal  desain blade mata  potong  maka  akan  menyebabkan menurunnya  tegangan  yang  terjadi.  Pernyataan  ini sesuai  dengan  konsep  rumus  Tegangan  yang menyatakan  bahwa  luas  penampang  berbanding terbalik  dengan  besarnya  tegangan.  Hal  ini  berarti material  dengan  tebal  10  mm  (27,51  MPa)  menjadi desain  yang  mampu  menahan  tegangan  lebih  baik dibandingkan  dengan  desain  mata  potong  dengan ketebalan 5 mm (55,82 MPa) dan 7 mm (39,89 MPa).
3.4 Penentuan Variasi Material Pada Mata Potong Pengujian  dilakukan  pada  model  spesimen  berupa gabungan dua  material  yang  berbeda dengan  material blade yaitu  ASTM  A36  dan  variasi  material  yang akan  diuji  pada  proses  simulasi  yaitu  AISI  1045, BAJA HSS 18%, dan JIS SKD 11.
A. Tegangan
Besarnya tegangan yang dihasilkan dengan variasi material  AISI  1045,  ASTM  A36,  HSS  dan  JIS SKD 11 dapat dilihat pada Gambar 10-12.
1. Tegangan pada AISI 1045
Gambar  10    menunjukan  besarnya  tegangan  von Mises yang dihasilkan yaitu 37,81 MPa.

## Gambar 10. Tegangan Pada ASTM A36 dan AISI 1045
Tabel 3 menunjukan data hasil tegangan yang terjadi, dimana  pada  Tabel  3  terlihat  tegangan  maksimal terdapat  pada  arah  sumbu  X  sebesar  36,36  MPa, sumbu  Y  sebersar  38,92  MPa  dan  sumbu  Z  sebesar 13,43  MPa.  Dari  data  yang  diperoleh  pada  Tabel  3 terlihat  gabungan  antara  material  ASTM  A36  dan AISI 1045 aman digunakan karena memiliki tegangan maksimum yang masih di bawah batas aman dari tiap material.
Tabel 3. Tegangan Pada ASTM A36 dan AISI 1045 Sumbu Hasil Tegangan Tegangan Min. (MPa) Tegangan Max. (MPa) Sumbu X 1,25 36,36 Sumbu Y 4,38 38,92 Sumbu Z 1,93 13,43
2. Tegangan pada ASTM A36 dan BAJA HSS 18% Gambar  11    menunjukan  besarnya  tegangan  von Mises yang dihasilkan yaitu 37,68 MPa.

## Gambar 11. Tegangan Pada ASTM A36 dan BAJA HSS 18%
Pada  Tabel  4  terlihat  tegangan  maksimal  terdapat pada  arah  sumbu  X  sebesar  36,79  MPa,  sumbu  Y sebersar 38,82 MPa dan sumbu Z sebesar 14,27 MPa. Dari Tabel 4 terlihat gabungan antara material ASTM
Hendra 1* , Syahril Al Qiram 2 , Sidik Susilo 3 , Kurnia Nugraha 4 , Hernadewita 5 , Frengki Hardian 6
A36  dengan  material  BAJA  HSS  18%  aman digunakan karena memiliki tegangan maksimum yang masih di bawah batas aman dari tiap material.
Tabel 4. Tegangan Pada ASTM A36 dan BAJA HSS 18%
Sumbu Hasil Tegangan Tegangan Min. (MPa) Tegangan Max. (MPa) Sumbu X 1,32 36,79 Sumbu Y 4,03 38,82 Sumbu Z 2,22 14,27
3. Tegangan pada ASTM A36 dan JIS SKD 11 .
Gambar  12    menunjukan  besarnya  tegangan  von Mises yang dihasilkan yaitu 37,48 MPa.
Gambar 12. Tegangan Pada ASTM A36 dan JIS SKD 11
Tabel 5 menunjukan hasil tegangan yang terjadi pada material  JIS  SKD  11.  Pada  Tabel  5  terlihat  tegangan maksimal  terdapat  pada  arah  sumbu  X  sebesar  36,73 MPa,  sumbu  Y  sebersar  39,01  MPa  dan  sumbu  Z sebesar 14,20 MPa.
Tabel 7. Tegangan Pada JIS SKD 11 Sumbu Hasil Tegangan Tegangan Min. (MPa) Tegangan Max. (MPa) Sumbu X 1,62 36,73 Sumbu Y 4,11 39,01 Sumbu Z 0,08 14,20
Gambar 13. Grafik Perbandingan Maximum Stress dan Yield Strength Material
Letak  tegangan  maksimum  yang  terjadi  berada  area sekitar sambungan dari kedua material. Adapun untuk kekuatan luluh dari material ASTM A36 dan JIS SKD 11  yaitu  masing-masing  sebesar  250  MPa  dan  330
MPa. Hal ini berarti gabungan antara material ASTM A36  dengan  material  JIS  SKD  11  aman  digunakan karena  memiliki  tegangan  maksimum  yang  masih  di bawah batas aman dari tiap material.
Grafik  perbandingan  besarnya  tegangan  maksimum dan  minimum  serta yield  strength dari  tiap  material ditunjukan oleh Gambar 13.
Dari  Gambar  13  terlihat  bahwa  ketiga  spesimen  uji dinyatakan  aman  digunakan  untuk  diaplikasikan sebagai  material  empat  mata  potong  mesin  pencacah plastik,  hal  ini  dikarenakan  besarnya  tegangan maksimum hasil simulasi masih berada di bawah yield strength dari  tiap-tiap spesimen  uji.  Pada  penelitian lain, untuk desain dua mata blade pahat potong plastik menunjukan  memiliki  ketahanan  yang  lebih  besar terhadap  deformasi  dan  tegangan  [1]  dan  untuk  tiga mata blade didapatkan tegangan untuk menghancurkan bahan plastik PET jauh di bawah nilai tegangan luluh material blade [2].
Tegangan  maksimum  yang  terjadi  pada  tiap  material mendekati angka yang sama dan memiliki selisih yang cukup  kecil.  Tegangan  tertinggi  terjadi  pada  material HSS  18%  dengan  nilai  tegangan  sebesar  51,94  MPa dan disusul oleh JIS SKD 11 sebesar 51,85  MPa dan AISI  1045  sebesar  51,42  MPa.  Namun  apabila dibandingkan dengan besarnya yield strength dari tiap material,  maka  material  AISI  1045  menjadi  material dengan  perbandingan  antara  tegangan  dengan yield strength yang  lebih  kecil,  disusul  oleh  JIS  SKD  11 dan material Baja HSS 18%.
B. Displacement Besarnya  nilai displacement yang  terjadi dari  tiap material ditunjukan oleh Gambar 14-16.
1. Displacement pada material ASTM A36 dan AISI 1045
Gambar 14. Displacement pada ASTM A36 dan AISI 1045
Dari  Gambar  14  terlihat  besarnya Displacement maksimum  yang  terjadi  pada  gabungan  antara material ASTM A36 dan AISI 1045 yaitu 0.0154 mm yang  berada  pada  bagian  ujung  mata  potong.  Hal  ini berarti  besarnya  displacement  masih  dalam  kategori yang diizinkan.
2. Displacement pada  material  ASTM  A36  dan BAJA HSS 18%
Hendra 1* , Syahril Al Qiram 2 , Sidik Susilo 3 , Kurnia Nugraha 4 , Hernadewita 5 , Frengki Hardian 6
Jurnal Teknik Mesin (JTM)  Vol . 16 No. 2 (2023) 118 - 126
Gambar 15. Displacement Pada ASTM A36 dan HSS 18%
Besarnya displacement maksimum  yang  terjadi  pada gabungan  material  ASTM  A36  dan  BAJA  HSS  18% yaitu 0.0154 mm yang berada pada bagian ujung mata potong  seperti  ditunjukan  oleh  Gambar  15.  Besarnya displacement yang  terjadi masih dalam kategori  yang diizinkan.
3. Displacement pada  material  ASTM  A36  dan  JIS SKD 11
Besarnya Displacement maksimum  yang  terjadi  pada material JIS  SKD  11 yaitu  0.0154  mm  yang  berada pada  bagian  ujung  mata  potong  seperti  yang ditunjukkan  pada  Gambar  16.  Besarnya  displacement yang terjadi masih termasuk ke dalam kategori aman.
Gambar 16. Displacement Pada ASTM A36 dan JIS SKD 11

## 4.   Kesimpulan
Kesimpulan  dari  penelitian  ini  yaitu:  desain  empat mata  potong  pada  mesin  pencacah  plastik  dilakukan dengan  menggabungkan  dua  jenis  material  berbeda menggunakan sambungan baut. Material blade dipilih material  ASTM  A36  berdasarkan  pada  aspek kekuatan, ketersediaan jumlah material dipasaran, dan harga  yang  ekonomis.  Hasil  simulasi  menunjukan kekuatan  mekanis  material  AISI  1045  lebih  baik dibanding  dengan  material  BAJA  HSS  18%  dan  JIS SKD 11.
Mata potong berjumlah empat dengan ketebalan blade bervariasi  antara  5  mm  hingga  10  mm  didapatkan hasil  tegangan  semakin  besar  dengan  menurunnya ketebalan mata blade pahat potong. Penambahan tebal mata  potong  mampu  menurunkan  tegangan  yang terjadi pada mata potong.

## Daftar Rujukan
[1] M.  F.  Nasr,  and  K.  A.  Yehia,  2019, Stress  Analysis  of  a Shredder  Blade  for  Cutting  Waste  Plastics ,  Journal  of International  Society  for  Science  and  Engineering  Vol.  1,  No. 1, 09-12.
[2] S.  Ravi,  2018,  “ Utilization  of  Upgraded  Shredder  Blade  and Recycling  the  Waste  Plastic and  Rubber  Tire ”, in Proceedings of  the  International  Conference  on  Industrial  Engineering  and Operations Management Paris, France.
[3] Pratik Dattatraya Raut, Siddharth Manoj Bhalgat, 2020, Cutter blade  design  for  Shredder  Machine ,  International  Journal  of Scientific and Research Publications, Vol. 10, Issue 6, p. 1022- 1027.
[4] Karuniastuti,  Nurhenu,  2013,  Bahaya  Plastik  Terhadap Kesehatan Dan Lingkungan. Forum Teknologi, Vol.. 3, No. 1. Hal: 6-14.
[5] D.R.B  Syaka,  A.  Kholil,  A.  Aminingsih,  A.  Siswaldi  and  I. Gunandi,  2016,  “Disain  dan  Analisis  Mesin  Pencacah  Gelas Plastik dengan Penggerak Manual”, Jurnal Konversi Energi dan Manufaktur, Edisi III, pp. 117-12.
[6] H.  Upingo,  Y.  Djamalu  and  S.  Botutihe,  2016,  “Optimalisasi Mesin Pencacah Plastik Otomatis”, Jurnal Teknologi Pertanian Gorontalo, Volume 1, Nomor 2, pp. 122-139.
[7] Nur,  Ichlas  et  al.  2014.  Pengembangan  Mesin  Pencacah Sampah/Limbah  Plastik  dengan  Sistem  Crusher  dan  Silinder Pemotong  Tipe  Reel.  Seminar  Nasional  Sains  dan  Teknologi. ISSN: 2407-1846. Hal: 1-8.
[8] Almukti,  L.  Habib  dan  Aladin  Eko  Purkuncoro.  2018. Perancangan  Konstruksi  Mesin  Pencacah  Limbah  Plastik. Spark:  Jurnal  Mahasiswa  Teknik  Mesin  Itn  Malang.  Vol.  01, No. 01, pp. 18-22.
[9] Adhiarto,  Riky,  2019,  Studi  Rancang  Bangun  Mesin  Plastik Waste Shredder dengan Kapasitas 15 Kg/Hari dengan Aplikasi Metode VDI 2222. Jurnal Ilmiah Berkala. Vol. 13. No. 1. pp.1- 13.
[10] Adam  Kamil,  Hendra,  Sidik  Susilo,  Erny  Listijorini, Hernadewita,  2022, Test  Performance  of  Plastic  Waste Shredder  Machine  and  Analyze  the  Quality  of  the  Shredded Plastic  Product  Using  the  Taguchi  Method ,  Jurnal  Sistem Mekanik dan Termal. Vol. 6 No. 2. 77-83.
[11] F.  Burlian,  I.  Yani,  Ivfransyah  and  J.  Aries,  2019,  ”Rancang Bangun  Alat  Penghancur  Sampah  Botol  Plastik  Kapasitas ±33 Kg/Jam”, Teknoka, Vol. 4, pp. M17-M23.
[12] N.D.  Anggraeni  and  A.E.  Latief,  2018,  “Rancang  Bangun Mesin Pencacah Plastik Tipe Gunting”, Jurnal Rekayasa Hijau, Vol. 2, No.2, pp. 185-190.
[13] Asroni,  Mochtar,  2018,  Pengaruh  Model  Pisau  Pada  Mesin Sampah  Botol  Plastik.  Jurnal  Aplikasi  dan  Inovasi  Ipteks “Solidaritas”. Vol. 1. No. 1. pp. 29-33.
[14] Hamarung,  Mukhlis  A,  Jasman,  Pengaruh  Kemiringan  dan Jumlah  Pisau  Pencacah  terhadap  Kinerja  Mesin  Pencacah Rumput  untuk  Kompos.  Jurnal  Engine:  Energi,  Manufaktur, dan Material, 2019, 3.2: pp.53-59.
[15] Kholil,  Ahmad,  2018,  Hubungan  Diameter  Mata  Pisau  dan Ring  terhadap  Hasil  Cacahan  Mesin  Pencacah  Gelas  Plastik 220 mL dengan Metode VDI 2221. Jurnal Konversi Energi dan Manufaktur UNJ. p-ISSN : 2339-2029.
[16] A.  E.  Latief,  N.D.  Anggraeni  dan  Hermawan,  2016 Perancangan  Poros  dan  Mata  Pisau  Mesin  Pencacah  Plastik. Proceeding  Seminar  Nasional  Tahunan  Teknik  Mesin  XV (SNTTM XV). pp. 1095-1100.
[17] N.  D.  Anggraeni  and  A.  E.  Latief,  2017,  "Modifikasi  Mata Pisau  Mesin  Pencacah  Plastik  Tipe  Polyethylene,"  in  Seminar
Hendra 1* , Syahril Al Qiram 2 , Sidik Susilo 3 , Kurnia Nugraha 4 , Hernadewita 5 , Frengki Hardian 6
Nasional  Rekayasa  dan  Aplikasi  Teknik  Mesin  di  Industri, Bandung.
[18] Hendra,  A.  Indriani,  Hernadewita,  A.  Mardian,  N.  Kholik, Rispandi, Y. Suhartini, 2021, Analisis Tegangan Pada Struktur Mesin Pencacah Plastik Menggunakan Metode Elemen Hingga (MEH)  Dan  Uji  Kerja  Mesin  Pencacah  Plastik,  Jurnal  Sistem Mekanik dan Termal. Vol. 5 No. 1. pp. 9-16.
[19] A.  Indriani,  Hendra,  Y.  Suhartini,  Aswata,  Rispandi, Hernadewita  and  A.  Tanjung,  2020,  “ Stress  Analysis  On  The Frame Holder Of Generator Translation Motion On Horizontal Direction  For  Sea  Wave  Power  Plant  Using  Finite  Element Method  (FEM) ”,  International  Conference  on  Advanced Mechanical  and  Industrial  engineering,  Cilegon,  IOP
ConSeries:  Materials  Science  and  Engineering  909-012033, 2020, doi:10.1088/1757- 899X/909/1/012033.
[20] Y.  Suhartini,  A.  Indriani,  Hendra,  Rispandi  and  Hernadewita, 2021,  “ Finite  Element  Method  For  Stress  Analysis  In  The Frame Holder Of Generator Translation And Rotation Motion On Vertical Direction Mechanism For Sea Wave Power Plant ”, iCOMERA,  Malang,  IOP  Conf.  Series:  Materials  Science  and Engineering
1034-012008, doi:10.1088/1757- 899X/1034/1/012008.
[21] Hendra,  Syukriah,  M.  Silalahi  and  Hernadewita,  Hermiyetti, 2019,  “ Finite  Element  Method  Analysis  for  Manufacturing Design  Drum  Dryer  of  Rotary  Dryer  Machine ”,  ICIME,
Medan,  IOP  Conference  Series:  Materials  Science  and Engineering 505 Issue: 1.