Artikel Teknik Mesin dan Manufaktur
Perancangan dan analisis electric car frame “ Melumume t”
menggunakan software Autodesk Inventor 2016
Munir Amrulloh 1* ,Eko Nugroho 2 , Asroni 3
1 Prodi Magister Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Metro Jl. Ki Hajar Dewantara 15 A Kota Metro, Lampung, Indonesia
2, 3 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Metro Jl. Ki Hajar Dewantara 15 A Kota Metro, Lampung, Indonesia
* Corresponding author : muniramrulloh123@yahoo.com

## Abstrak
Frame atau  rangka  merupakan  bagian  penting  dalam  sebuah  alat  transportasi  yang menyatukan semua komponen dan guna menahan beban yang bertumpu pada frame tersebut kesalahan  dalam  perancangan  pembebanan  akan  mengakibatkan  ketidak  nyamanan  saat frame akan  diaplikasikan,  dan  juga  akan  mengurangi  faktor  keamanan,  kenyamanan pengemudi dan penumpang saat digunakan, perancangan frame yang tepat akan memberikan hasil yang optimal antara tingkat keamanan dan kenyamanan, tujuan perancangan rangka kali ini untuk mengetahui displacement yang terjadi pada pada electric car frame menggunakan software  autodesk  inventor 2016, mengetahui  tegangan minimal dan maximal yang  terjadi pada electric  car  frame menggunakan software  autodesk  inventor 2016, mengetahui safety factor yang terjadi  pada electric  car  frame menggunakan software  autodesk inventor 2016 dengan menggunakan fitur frame analysis , maka dapat diketahui fenomena yang terjadi pada struktur frame mobil listrik yang telah dirancang sebelumnya. Penelitian ini dilakukan dengan beberapa  tahap  metode  pengerjaan  yaitu  :  pemodelan frame dengan software  autodesk inventor 2016  dengan  cara  membuat  desain  2D  terlebih  dahulu,  lalu  merubahnya  kedalam 3D,  setelah  desain  selesai  masuklah  ketahap  simulasi,  setelah  melakukan  simulasi  dengan beban 230 kg, 280 kg, dan 330 kg terhadap frame didapat hasil berupa displacement 0,6677 mm, 0,7243 mm, dan 0,7809  mm, tegangan maximal 23,28 MPa,   25,2    MPa,    dan    27,12 MPa, tegangan minimal 0,04 MPa, 0,05 MPa, 0,06 MPa, dan angka keamanan yang diperoleh dari analisa tersebut adalah 10,3; 9,5; dan 8,8. Angka keamanan merupakan salah satu faktor utama apakah frame layak  diguanakan  atau tidak  jika hasil  yang didapat  pada safety factor yaitu kurang dari 1 maka frame tersebut tidak aman saat akan digunakan .
Kata kunci: Autodesk , frame , simulation , displacement , stress.

## Pendahuluan
Frame atau rangka merupakan bagian penting  dalam  sebuah  alat  tranportasi  yang menyatukan  semua  komponen  seperti  body mobil,  sistem  kemudi,  roda  dan  sebagai komponen  utama    yang    berfungsi    untuk menopang  semua  bebana  yang  ada  pada kendaraan  seperti  body  mobil,  battery hingga  pengemudi  itu  sendiri,  pembebanan pada  rangka  merupakan  salah  hal  yang penting  dalam  perancangan,  kesalahan dalam  perancangan  pembebanan  akan mengakibatkan ketidaknyamanan saat rangka  akan  diaplikasikan,  dan  juga  akan
mengurangi  faktor  keamanan  pengemudi dan penumpang saat digunakan, perancangan  rangka  yang  tepat  akan memberikan  hasil  yang  optimal  antara tingkat  keamanan  dan  ukuran  konstruksi. Rangka  memiliki  bentuk  dan  ukuran  yang kompleks,  sehingga  apabila  dilakukan perancangan  secara  manual  akan  memiliki banyak  kendala. Autodesk  Inventor  (For Student) Adalah  salah  satu  produk  dari Autodesk Corp ,  yang diperuntungkan  untuk para  pelajar. Autodesk  Inventor merupakan produk  dari CAD setelah AutoCad dan Autodeks  Mechanical  Dekstop , Autodesk
Inventor Memiliki beberapa kelebihan  yang memudahkan Drafter [1].
Enginer dalam  mendesain  sebuah komponen  serta  material  yang  disediakan menyerupai    aslinya,  hingga  saat  ini Autodesk Inventor bersaing langsung dengan Solid Works dan Solid Edge , dimana Solid  Works dan Solid  Edge juga  dapat mendesain sebuah komponen, menggabungkan,  membuat  simulasi  pada setiap komponen yang akan diproduksi, dan juga dapat menganimasikannya.
Dari  semua  teknologi  pendukung kendaraan listrik, baterai merupakan teknologi  kunci  dalam  meningkatkan  unjuk kerja  kendaraan  listrik  khususnya  dalam jarak  tempuh.  Dengan  kondisi  teknologi sekarang  ini,  spesifikasi  baterailah  yang akan  menentukan  apakah  kendaraan  listrik akan bisa dikembangkan agar memiliki jarak tempuh yang panjang. Riset dan pengembangan   teknologi   baterai   saat   ini sudah      dan      sedang  berlangsung      untuk menghasilkan      baterai      yang      mampu memenuhi  kebutuhan  energi  kendaraan untuk  jarak  tempuh  320  hingga  563  mil untuk sekali  pengisian [2].
Gambar 1. Bagian – bagian motor listrik [3].

## Tinjauan Pustaka
Mobil Listrik
Mobil  listrik  ialah  mobil  yang digerakan dengan motor listrik, menggunakan  energi  listrik  yang  disimpan dalam  baterai  atau  tempat  penyimpanan lainnya.  Mobil  listrik  sangat  populer  pada akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, tapi kemudian  popularitas  meredup  karena teknologi  mesin  pembakran  dalam  yang semakin  maju  dan  harga  kendaraan berbahan  bakar  minyak  yang  semakin
murah.  Krisis  energi  pada  tahun  1970-an dan 1980-an pernah  membangkitkan  minat pada  mobil  listrik,  tapi  baru  pada  tahun 2000-an  para  produsen  kendaraan  baru menaruh  perhatian  yang  serius  pada kendaraan listrik. Hal ini karena disebabkan karena  harga  minyak  yang  melambung tinggi  pada  tahun  2000-an  serta  banyak masyarakat  dunia  yang sadar  akan dampak buruknya emisi gas rumah kaca [4].

## Perancangan dan Analisis
Perancangan    adalah    perencanaan dan    pembuatan    desain    atau  pengaturan dari  beberapa  elemen  yang  terpisah dalam  satu  kesatuan  yang  utuh  dan berfungsi. Perancangan sistem dapat dirancang  dalam  bentuk  bagan  alir  sistem ( system  flowchart ),  yang  merupakan  alat bentuk grafik  yang dapat digunakan untuk menunjukan  urutan-urutan  proses  dari sistem [5] .
Perencanaan suatu produk merupakan bagian  yang  sangat  penting  dan  sangat menentukan      kualitas      produk      tersebut, perencanaan   merupakan kegiatan awal dari rangkaian  kegiatan  sampai  ke  proses pembuatan produk sehingga dalam tahap ini juga  ditentukan  apa  yang  harus  dilakukan dan bagaimana cara melakukannya termasuk merencanakan tahapan pembuatan produk  agar  mendapatkan  kualitas  yang diinginkan, apabilah pada tahap perencanaan  sudah  ditentukan  kemudian dilanjutkan ketahap desain.
Sedangkan  untuk  proses  desain  itu sendiri  adalah  langkah  dalam  suatu  fase pengembangan  bagi  setiap  produk  atau sistem  yang sudah  ada maupun yang belum ada.  Desain  hasil  rancangan  produk  adalah hasil  akhir  proses  perancangan    yang nantinya    akan    menjadi    acuan    untuk membuat  sebuah produk  yang  diinginkan, gambar  rancangan  produk  berupa  gambar teknik yang dibuat pada kertas dua dimensi yang  distandarkan  atau  dalam  bentuk modern  yang  disimpan  dalam  memori komputer. Secara umum proses perancangan  suatu  produk  melibatkan beberapa  proses  yang  cukup  panjang.
Pengertian Frame
atau Rangka Kendaraan
Frame atau  rangka  adalah    sebuah kontruksi    yang berfungsi    sebagai penopang  beban  kendaraan,  mesin,  serta penumpang.  Biasanya  rangka  dibuat  dari besi  atau  baja,  syarat  utama  yang  harus terpenuhi  adalah  material  tersebut  harus memiliki  kekuatan  untuk  menopang  beban dari  kendaraan.  Rangka  juga  berfungsi untuk menjaga agar mobil tetap rigid, kaku, dan  tidak  mengalami  bending    atau deformasi    saat    digunakan    nantinya. Rangka  adalah  suatu struktur   yang   ujung- ujungnya      disambung      kaku,      semua batang   yang disambung secara kaku dilas, dibaut, atau dikeling mampu menahan gaya aksial,  gaya  normal,  dan  momen.  Elemen rangka    merupakan    elemen    dua  dimensi dan  kombinasi  antara   elemen  truss  dan beam,    sehingga    ada    tiga  macam simpangan  pada  setiap  titik  nodal   yaitu simpangan    horisontal,  vertikal,  dan  rotasi. Oleh  karena  itu  dibutuhkan  material  yang kuat  untuk  memenuhi  spesifikasi  tersebut. Pada  umumnya  rangka  mobil  mempunyai kontruksi yang sederhana terdiri dari bagian yang membujur dan melintang, bagian yang membujur  umumnya  untuk    mengikat bagian  yang  melintang agar kontruksi dari rangka  tersebut  kokoh  dan  kuat  untuk menahan beban.

## Metode Penelitian
Proses desain dalam proses pembuatan desain rangka hal pertama yang harus    dilakukan    ialah  menentukan  sudut pandang  atau angel dalam    inventor    yaitu Start    skect    2D lalu    menggunakan    line untuk membuat pola pada rancangan frame . Adapun  beberapa  hal  dalam  membuat  pola yang sulit menggunakan plane and geometry yang  berfungsi  untuk  membuat pola  pada  bagian  yang  berlawanan  dengan plane sebelumnya.
Gambar 2. Desain frame 2D
Proses selanjutnya setelah membuat desain  2D  yaitu  proses  membuat  3D.  Pada proses    ini    desain    2D    di- save terlebih dahulu  lalu  membuka  pada Tab  My  home pilih new    skecth dan  pilih  assembly standard.
Gambar 3. Menu New Skect
Lalu  masuk  dalam design dan memilih insert    frame pada insert    frame terdapat menu material yang akan digunakan  seperti  pipa,  persegi  4  dan  lain- lain.
Gambar 4. Insert Frame
Setelah  masuk  ketahap  pemilihan material  dan  bahan  material  yang  akan digunakan masuklah pada proses 3D dengan
cara meblock atau  mengklik satu   persatu desain   2D    yang    akan  dirubah  kedalam 3D.
Gambar 5. Desain frame 3D Proses simulasi yaitu dengan
memberi fixed dan  beban,  setalah  itu  akan diketahui fenomena yang terjadi pada frame yang  akan  digunakan  nantinya  yaitu displacement , tegangan maximal dan minimal . Pada proses ini tidaklah sulit hanya dengan  meng-klik  simulate  pada  menu frame  analysis maka  dengan  otomatis simulsi  akan  memproses  data-data  yang sudah dimasukan.

## Hasil dan Pembahasan
Pada  penelitian  kali  ini  dalam perancangan  rangka  mobil  listrik  memliki dimensi  yaitu  panjang  keseluruham  rangka mobil  2200  mm,  lebar  rangka  total  1400 mm, tinggi rangka  pada  bagian  depan  300 mm,  dan    tinggi    rangka    pada    bagian belakang  yaitu  1300  mm Pada  hasil perhitungan    analisis    pembebanan  beban yang   bertumpu   pada   rangka depan yaitu 83,385 N, pada bagian rangka  tengah  yaitu 1662,7  N,  dan pada bagian rangka belakang beban yang   bertumpu   sebesar   510,12   N. Pada  perhitungan  gaya  yang  dialami roda belakang  pada  titik  C  yaitu  3007  N,  dan pada gaya yang dialami roda bagian   depan pada   titik   A   sebesar 1504 N, untuk hasil pengujian  displacement  dengan  beban  230 kg  diketahui  displacement  yang  terjadi sebesar 0,6677 mm.
Gambar 6. Displacement Yang Terjadi Pada Rangka (Beban 230 kg)
Hasil  pengujian  stress  diketahui tegangan  maximal  yang  terjadi  pada  beban 230 kg 23,28 MPa pada gambar 7.
Gambar 7. Tegangan Maximal Yang Terjadi Pada Rangka (Beban 230 kg) Selanjutnya pada gambar 8
tegangan  minimal yang terjadi sebesar  0,04 MPa.
Gambar 8. Tegangan Minimal Yang terjadi pada rangka (beban 230)
Hasil  dari  proses  pembebanan  pada 280  kg  displacement  yang  terjadi  0,7243 mm.

## Gambar 9. Displacement Yang Terjadi
Pada Rangka (Beban 280 kg)
Pada  pengujian  dengan  beban  280 kg  tegangan  maximal  yang  terjadi  sebesar 25,2 Mpa, tegangan  minimal  yang  terjadi yaitu 0,05 MPa.
Gambar 10. Tegangan Maximal Yang Terjadi Pada Rangka (Beban 280 kg)
Gambar 11. Tegangan Minimal Yang Terjadi Pada Rangka (Beban 280 kg)
Untuk    pengujian    dengan    beban 330  kg  displacement  yang  terjadi  sebesar 0,7809  mm.  Pada  pengujian  dengan  beban 330 kg  diketahui  tegangan  dialami  sebesar 27,12  MPa  dan  tegangan  minimal  yang terjadi sebesar 0,06 MPa.
Gambar 12. Displacement Yang Terjadi Pada Rangka (Beban 330 kg)
Gambar 13. Tegangan Maximal Yang Terjadi Pada Rangka (Beban 330 kg)
Gambar 14. Tegangan Minimal Yang Terjadi Pada Rangka (Beban 330 kg)
Pada  hasil  perhitungan  analisis pembebanan  beban  yang  bertumpu  pada rangka depan yaitu 83,385 N, pada bagian rangka  tengah  yaitu  1662,7  N,  dan  pada bagian  rangka  belakang  beban  yang bertumpu sebesar 510,12 N. Pada perhitungan  gaya  yang  dialami  roda belakang  pada  titik  C  yaitu  3007  N,  dan pada gaya yang dialami roda bagian depan pada  titik  A  sebesar  1504  N,  untuk  hasil
pengujian displacement dengan beban 230 kg  diketahui  displacement  yang  terjadi sebesar  0,6677    mm,  pada  beban  280  kg displacement yang terjadi 0,7243 mm, dan untuk  pengujian  dengan  beban  330  kg displacement  yang  terjadi  sebesar  0,7809 mm.
Hasil  pengujian  stress  diketahui tegangan maximal yang terjadi pada beban 230  kg  23,28  MPa  dan  tegangan  minimal sebesar  0,04  MPa,  pada  pengujian  dengan beban  280  kg  tegangan  maximal  yang terjadi sebesar 25,2 MPa, tegangan minimal yang  terjadi  yaitu  0,05  MPa,  dan  pada pengujian  dengan  beban  330  kg  diketahui tegangan  dialami  sebesar  27,12  MPa,  dan tegangan minimal yang terjadi sebesar 0,06 MPa.Pada hasil safety factor dengan beban 230  kg  didapat  nilai  faktor  keamanan sebesar 10,3, pada pengujian dengan beban 280  kg  didapat  faktor  keamanan  dengan nilai sebesar 9,5, dan pada faktor kemanan dengan  beban  330  kg  didapat  faktor keamanan sebesar 8,8 pada hasil perhitungan safety factor di atas didapatkan hasil  faktor  keamanan  dengan  nilai  lebih dari 1 yang  artinya  rangka  ini  aman  saat akan  digunakan  nantinya.  Rancangan dikatakan  baik  dan  layak  produksi apabila hasil  pengujian  pada safety  factor sudah berwarna biru yaitu dengan nilai minimal 3. Safety  factor  minimal  4  merupakan kebijakan  yang  diterapkan    dalam    dunia industri [6].

## Kesimpulan
Berdasarkan hasil perancangan dan analisis pada rangka mobil listrik menggunakan software  autodesk  inventor 2016 maka dapat diambil kesimpulan bahwa perancangan  rangka  dan  simulasi    didapat hasil    yang  berupa displacement pada beban  230  kg  sebesar  0,6677  mm,  pada beban  280 kg 0,7243  mm,  dan pada  beban 330  kg  yaitu  sebesar 0,7809 mm.
Pada  rangka  diketahui  tegangan maximal yang  terjadi  pada  rangka  dengan beban      230      kg      sebesar  23,28    MPa, sedangkan    pada  beban  280  kg  tegangan yang terjadi  sebesar  25,2  MPa,  dan pada
beban 330 kg  sebesar  27,12  MPa. Sedangkan  pada  tegangan minimal yang terjadi  pada  rangka  dengan  beban  230  kg, 280  kg,  dan  330    kg    sebesar    0,04    MPa, 0,05 MPa, 0,06 MPa.
Pada  perhitungan safety  factor didapat  angka  keamanan  dengan beban 230 kg sebesar 10,3 , pada beban 280 kg didapat angka keamanan sebesar 9,5, dan pada beban 330   kg   didapat   safety factor sebesar 8,8.

## Referensi
[1] Setyono     Bambang,     dan     Setyo Gunawan. Perancangan
dan Analysis  Mobil  “Semut”  Abang Menggunakan  Software  Autodesk Inventor    2013. Jurusan    Teknik Mesin,    Institut    Teknologi    Adhi Tama    Surabaya    ISBN    978-602- 98569-1-0.
[2] Kumara  S  Nyoman,  dan  I  Wayan Sukerayasa. 2009. Tinjauan
Perkembangan  Kendaraan  Listrik Dunia   Hingga   Sekarang Vol.   8 No.1 Januari - Juni.
[3] Syaifulah  Arif  Reza, Mobil  Listrik „ Zeon‟  (Zero  Polution)  Sebagai Sarana Wisata Di Ekowisata Mangrove Wonorejo . [4] Fauzi      Helmi.      2013. Analisa Tegangan Pada Frame Mobil Listrik sinosi Menggunakan Metode Elemen Hingga . Universitas Jember. [5] Purwanto      Heri      Andi.      2015. Rancang  Bangun  Kendaraan  EEC (Eelctric  City  Car) .  Politeknik Negeri Madiun.
[6] Sadikin   Ali.   2013. Perancangan Rangka  Chasis Mobil  listrik  Untuk 4 Penumpang Menggunakan Software 3D Siemens NX8 .
Universitas Negeri Semarang.