Perencanaan Komponen Dies Pipa PVC Jenis SNI-10 dengan

## Computer Aided Design and Drafting
Lydia Anggraini 1, a dan Tirta Kumala 2, b
1 Program Studi Teknik Mesin, Universitas Presiden, Bekasi, Jawa Barat, Indonesia
2 PT. Pralon, Cimanggis, Depok, Jawa Barat, Indonesia
a lydia.anggra@president.ac.id
Abstract. In  the  manufacturing  industry,  the  machine  components  are  not  only  able  to  process metallic materials but also other materials such as polymers, ceramics, and composites. Although, the PVC pipe is one of the many common types of polymers. This is because, the PVC pipe has several advantages such as light weight, high corrosion resistance, easy to install, and more economic. The process of creating an application program of machine elements for the manufacture of dies on a PVC  pipe,  the  process  parameters  need  to  be  planned  well.  Therefore,  the  analysis  of  these calculations  is  made  to  be  used  as  an  input  data  in  program  design  elements  of  the  planning application machines for the manufacture of dies on PVC pipe. This program uses a Computer Aided Design and Drafting (CADD) that use AutoLISP program for the imaging process and planning and also  Dialogue  Control  Language  to  do  the  selection  process,  from  materials  selection  to  the calculation until the image as required to be produced. An expected program designing application machine elements for the manufacture of dies on PVC pipe can be applied to improve the previous method which is time consuming and the accuracy of the imaging process.
Keywords. Designing, Drawing, Computer Aided Design and Drafting, PVC Pipe, AutoLISP.
Abstrak. Pada industri manufaktur, komponen mesin tidak hanya mampu mengolah material logam tetapi juga material lain seperti polimer, keramik, dan komposit. Bahkan pipa PVC , salah satu jenis polimer yang banyak dijumpai. Hal ini disebabkan karena pipa PVC memiliki beberapa keuntungan seperti  lebih  ringan,  tidak  berkarat,  pemasangan  relatif  lebih  mudah,  dan  lebih  ekonomis.  Proses pembuatan program aplikasi perencanaan elemen mesin untuk pembuatan dies pada pipa PVC , perlu direncanakan  parameter  prosesnya  dengan  baik.  Untuk  itu,  analisis  perhitungan  ini  dibuat  untuk digunakan sebagai data input dalam perancangan program aplikasi perencanaan elemen mesin untuk pembuatan  dies  pada  pipa PVC .  Program  ini  menggunakan Computer  Aided  Design  and  Drafting ( CADD ) yang menggunakan  program AutoLISP untuk  proses  penggambaran  dan  perencanaan  dan juga Dialogue  Control  Language untuk  melakukan  proses  pilihan,  mulai  dari  pemilihan  bahan sampai  dengan  perhitungan  hingga  menghasilkan  gambar  sesuai  dengan  yang  dibutuhkan  untuk diproduksi. Diharapkan program aplikasi perencanaan elemen mesin untuk pembuatan dies pada pipa PVC ini dapat diterapkan untuk memperbaiki metode sebelumnya yang banyak memakan waktu dan ketepatan proses penggambaran.
Kata  kunci. Perencanaan,  Penggambaran, Computer  Aided  Design  and  Drafting ,  Pipa PVC , AutoLISP .

## Latar Belakang
Peranan komputer sebagai salah satu alat bantu manusia untuk mempercepat dan mempermudah dalam menyelesaikan masalah dewasa ini semakin meningkat. Masalah yang dihadapi juga semakin beragam, dari hal yang sederhana sampai pada hal-hal yang sulit. Satu keuntungan yang pasti didapat dari penggunaan komputer ini adalah waktu pengerjaannya yang relatif lebih singkat dibandingkan dengan  mengerjakan  masalah  yang  sama  dengan  cara  manual  (tanpa  menggunakan  alat  bantu
komputer).  Demikian  pula  halnya  dengan  perencanaan  elemen  mesin,  bila  dikerjakan  dengan  alat bantu komputer maka pekerjaan menjadi lebih mudah, selain itu juga cepat dan dapat dibuat secara berulang-ulang sesuai dengan kebutuhan perancangan.
Seseorang  yang  terjun  dibidang  perencanaan  dan  penggambaran  elemen  mesin  menyadari bagaimana sulitnya menuangkan ide menjadi sebuah gambar yang merupakan alat komunikasi antara seorang perancang dengan pembuat komponen, dalam hal ini dapat disebut pabrik. Hal ini apabila dilakukan  tanpa  menggunakan  alat  bantu  komputer  memerlukan  waktu  yang  cukup  lama  untuk memperoleh  desainnya.  Untuk  itu  diperlukan  suatu  aturan  perencanaan  yang  dapat  mempercepat proses perancangan dan penggambaran yang diperoleh dari ide yang dimiliki perancang dalam suatu aplikasi komputer yang disebut CADD ( Computer Aided Design and Drafting ).
Prinsip dasar penggambaran dengan CADD ini sebenarnya tidak dilakukan secara otomatis dimana perintah-perintah  penggambaran  sudah  diprogramkan.  Dengan  memberikan  perintah-perintah tertentu  pada CADD seperti  membuat  garis,  lingkaran  dan  membuat  huruf,  maka  diperoleh  suatu susunan  komponen  penggambaran  yang  terdiri  dari  bentuk-bentuk  sederhana  tersebut  diatas. Bentuk-bentuk  sederhana  tersebut  diatas  dapat  menjadi  bentuk  yang  lebih  rumit  dan  membentuk suatu susunan gambar yang kompleks detail dan akurat. CADD dapat digunakan untuk penggambaran benda  yang  sangat  kecil  sampai  pada  benda  yang  sangat  besar  sehingga  pemakaiannya  untuk penggambaran menjadi lebih luas. Pemakaiannya dalam hal merencanakan suatu desain juga tidak terbatas pada desain teknik mesin saja, tetapi meliputi semua bidang. CADD dapat digunakan untuk merancang  suatu  mesin  yang  kompleks  sampai  hanya  pada  merancang  sebuah  komponen  yang sederhana. Sebenarnya bukan hanya sebuah gambar yang diperoleh, tatapi juga memperoleh database yang mengandung posisi titik-titik gambar yang akurat, ukuran, warna dan keterangan tambahan dari benda  yang  digambar.  Data-data  ini  dapat  diolah  dan  diteliti  sedemikian  rupa  sehingga  dapat diperoleh hasil yang melebihi cara penggambaran biasa, seperti dapat diketahuinya bahan benda yang akan  dirancang,  biaya  produksi  dari  benda  yang  dibuat,  data  control  numerik  dan  lain-lain. Penggambaran dengan CADD tidak terbatas pada penggambaran 2 dimensi saja, CADD juga dapat digunakan  untuk  penggambaran  3  dimensi.  Pada  penggambaran  3  dimensi  ini  dapat  lebih dikembangkan lagi menjadi apa yang disebut dengan solid modeling yaitu gambar 3 dimensi dalam bentuk padat dan berisi. Pembuatan gambar solid modeling ini juga mencerminkan bagaimana benda yang akan digambar dan nantinya akan diproduksi.
Dengan  menggunakan CADD maka  proses  perencanaan  dapat  dibuat  dengan  waktu  yang  lebih singkat dan hasil yang lebih teliti serta dapat dilakukan koreksi apabila terjadi suatu kesalahan dalam mendesain.
Tujuan  dari  pembuatan  tugas  akhir  ini  adalah  untuk  menjelaskan  lebih  dalam  mengenai penggunaan aplikasi dari CADD dalam proses perencanaan dan penggambaran elemen mesin yang berguna dalam merencana dan mendesain dies pada pipa PVC jenis SNI-10 untuk kebutuhan dunia industri di Indonesia pada umumnya dan PT. Pralon Corp. pada khususnya. Selain itu bertujuan untuk melakukan proses CAM ( Computer Aided Manufacture ) yang merupakan aplikasi lanjut dari tugas akhir  ini,  sehingga  hasil  perencanaan  bukan  hanya  berupa  kertas  atau  hitungan  saja,  tetapi  dapat komponen nyata yang dapat digunakan untuk aplikasi tertentu.

## Metode Penelitian
Sebelum  dilakukan  proses  perhitungan  maka  terlebih  dahulu  dibutuhkan  suatu  perencanaan. Dalam  perencanaan  ini  dibutuhkan  data-data  teknis  yang  berhubungan  dengan  perencanaan  dan perhitungan yang akan dilakukan, dalam  hal  ini  adalah  perencanaan  dies  dan  core  pada  pipa PVC jenis SNI-10. Dalam perencanaan dies dan core ini diperlukan:
1.  Pemilihan bahan, antara lain meliputi pemilihan bahan dies dan pemilihan bahan core . 2.  Data teknis, antara lain meliputi dimensi-dimensi yang terdapat pada dies dan core .
Setelah data-data tersebut di atas diperoleh, maka proses perhitungan dapat dilakukan. Perhitungan dies dan core menggunakan rumus-rumus berikut:
Pipe Production Forecast (Peramalan Produksi Pipa)
Dalam memproduksi pipa karena terdapat  banyak kondisi,  maka sebaiknya mempertimbangkan kemungkinan-kemungkinan. Apakah ini mudah untuk diproduksi atau tidak.  Kemungkinan ini dapat dihitung dengan menggunakan resistance number pada:
Gambar 1. Penampang Die
Perhitungan resistance number pada die adalah :
Keterangan:
K 1 : resistance number untuk die
L : panjang bagian parallel pada die (mm)
D m : diameter rata-rata pada bagian parallel (mm) t : clearance (mm)
Resistance Number pada Breaker plate
) 1 ( . . . 12 3 1 t D L K m  
Breaker plate terletak diantara barrel dan die, yang berfungsi untuk menyaring partikel berlebih seperti kotoran. Hal ini sangat  penting guna mencegah kerusakan die, menghasilkan tekanan kerja akibat  adanya  hambatan breaker  plate terhadap  aliran  polimer  dari metering  section dan menghilangkan turning  memory dari  polimer  cair  seperti  diketahui  polimer  sebelumnya  melewati jalur yang berputar, sehingga polimer cair ini cenderung berpuntir. Dengan adanya breaker plate ini, maka polimer cair tersebut disediakan jalur yang lurus dengan harapan kecenderungan memuntir akan hilang. Rumus yang digunakan untuk mendapatkan resistance number pada breaker plate adalah :
Keterangan:
K 2 : resitance number breaker plate
L 1 : tebal breaker plate (mm)
D : diameter lubang (mm)

## Diameter Core
Faktor  penting  dalam core adalah  diameter core dan  diameter  lubang.  Perancangan core bergantung  pada  diameter  lubang  yang  terdapat  pada die ,  sehingga  dapat  memperoleh clearance ( gap ) yang sesuai. Faktor lain yang tidak kalah pentingnya adalah wall thickness ( t n ). Setiap diameter luar  yang  berbeda  pada dies ,  mempunyai wall  thickness ( t n )  yang  berbeda  pula  (Tabel  1),  sesuai dengan  standar.  Sehingga  diperoleh clearance ( gap )  dan  diameter core yang  lebih  presisi,  dengan menggunakan rumus berikut:
Gambar 3. Penampang Core
  ) 2 ( 4 . 128 4 1 2 D D L K   ) 6 ( 1 1 t OD D m   ) 7 ( 1 1 t OD D m       3 . 85 , 0 / 8 , 0 n t d s t      5 . 85 . 0 2 n t t      4 . 8 , 0 1 n
t t 

## Tabel 1.
Outside Diameter ( OD ) (mm) Wall Thickness ( t n ) (mm)
110 + 0,4 140 + 0,5 200 + 0,6 250 + 0,8 315 + 1,0
5,3 + 0,4 6,7 + 0,5 9,6 + 0,6
11,9 + 0,7 15,0 + 0,9

## II.2.3 Perhitungan Extruder Capacity
Gambar 4. Penampang Barrel untuk Twin Screw
Perhitungan kapasitas  yang didasarkan pada mesin Krauss  -  Maffei  KMD  2  –  130  /  23  dengan poros ulir ganda ( twin screw ) memiliki putaran maksimum N = 28 rpm. Kapasitas twin screw dengan mengabaikan faktor gesekan :
Faktor gesekan :
Dengan memperhitungkan faktor gesekan yang terjadi, dapat diperoleh kapasitas maksimum :
Perhitungan pitch :
Kecepatan fluida pada dinding dalam arah axial :
Dari hasil perhitungan diatas, maka didapat head pressure maksimum :
Keterangan : Q c : kapasitas twin screw (m 3 /s)
  ) 8 ( . . 2 . . sin . . . . H D D N H D Q c      ) 9 ( . 5 , 0 c Q q  ) 10 ( q Q Q c maks   ) 11 ( tan . .   D S 
) 12 ( . S N w  ) 13 ( . . . 6 2         e m S a w P maks 
D   : diameter lubang (m) H   : kedalaman channel (m)
 : sudut flight (º)
N   : putaran screw (rpm) q    : faktor gesekan (m 3 /s)
Gambar 5. Bagian-bagian dalam Screw

## Hasil dan Diskusi
Pada  bagian  ini  akan  diperlihatkan  contoh  tampilan  pada  layar  komputer  dari  program perencanaan,  dan  penggambaran  dies  dan  core  pipa  PVC.  Berikut  ini  adalah  data-data  teknis  dari default yang ditentukan dan yang akan digunakan:
1.   Kapasitas mesin
=  298 kg/jam
2.  Diameter lubang =  110 mm
3.  Clearance =  4,5 mm 4.  Kedalaman channel  =  24,6 mm 5.  Sudut flight =  39°
6.  Putaran maksimum  =  28 rpm
7.  Head pressure maks =  19988,09 Pa 8.  Faktor gesekan =  4,85 . 10-4 m3/s
9.  Type dies & core =  SNI-10
10.  Bahan dies dan core =  ST-42
Untuk menjalankan program  aplikasi  dies dan core pipa PVC, tekan file  pada  pull  down  menu AutoCAD  akan  memanggil  program  acadorg.mnu  yang  terdapat  di  directory  C:\Program Files\AutoCAD R14\SUPPORT untuk menampilkan pull down menu baru, yang terdiri dari Tugas Akhir, Aplikasi, Tampilan Layar, Edit, Setup Program, Utility. Pilih TUGAS, kemudian akan muncul pilihan  perencanaan  rodagigi,  kopling,  rem,  konversi  energi,  dan  teknik  manufaktur.  Pilih  PIPE DIES.
Kemudian akan muncul kotak dialog yang didalamnya terdapat tombol Dies dan Core Pipa PVC . Untuk  menjalankan  program  tersebut  tekan  tombol Dies  dan  Core  Pipa  PVC ,  dan  di command prompt akan  muncul  tulisan Aplikasi  Perencanaan  Dies  dan  Core  Pipa  PVC .  Ini  berarti program-program yang akan digunakan sedang dipersiapkan. Setelah persiapan selesai, akan muncul tulisan  dapat  digunakan,  dan  selanjutnya  sebuah  kotak  dialig  akan  muncul  seperti  pada  gambar berikut.

## Gambar 6. Kotak dialog pemilihan perencanaan
Setelah memilih Dies dan Core Pipa PVC akan muncul sebuah kotak dialog untuk memasukkan data-data input. Untuk melakukan perubahan pada data tersebut, gerakan pointer menuju bagian yang akan dirubah. Sedangkan untuk merubah data-data yang ada pada sebelah tombol tekan tombol itu sendiri.
Gambar 7. Kotak dialog untuk memasukkan data input
Kemudian  apabila  tombol-tombol  tersebut  ditekan  akan  muncul  sebuah  kotak  dialog  lagi  yng menyediakan pilihan-pilihan data. Setelah memilih data yang diinginkan, tekan “ OK ’. Setelah itu akan kembali ke kotak dialog sebelumnya. Jika semua memasukkan data sudah benar, tekan HITUNG...

## Gambar 9. Kotak dialog bahan dies dan core pipa PVC

## Gambar 8. Kotak dialog pemilihan variasi dies dan core pipa PVC
Pada masing-masing button yang terdapat pada kotak dialog bahan dies dan core pipa PVC dapat dipilih satu-persatu bahan yang akan digunakan untuk mendesain dies dan core pipa PVC. Setelah data  –  data  dimasukkan  dengan  benar,  proses  selanjutnya  adalah  menghitung.  Untuk  menjalankan proses ini tekan tombol hitung, yang selanjutnya muncul adalah kotak dialog hasil Perencanaan Dies dan  Core  Pipa  PVC .  Disini  disediakan  pilihan  kertas  gambar.  Sebuah  kotak  dialog  baru  akan muncul seperti yang tampak pada gamber berikut.

## Gambar 10. Kotak dialog hasil perhitungan
Pada kotak dialog ini dapat dilihat hasil perhitungan. Sedangkan untuk melihat dimensi dari dies dan core yang dihitung dapat dilakukan setelah menekan tombol – tombol yang tersedia pada kotak dialog tersebut.
Gambar 11. Kotak dialog dimensi dies dan core ukuran 110 mm
Perhitungan Dies Diameter 110 mm
Data teknis : Panjang bagian parallel pada die :
L = 64 mm
Wall thickness pada die : t n = 5,3 mm
Clearance : t = ( 0,8 – 0.85 ) . t n t 1 = 0,8 . 5,3
= 4,24 mm
t 2 = 0,85 . 5,3
= 4,5 mm t 1-2 = 4,24 mm – 4,5 mm
Tebal breaker plate :
L 1 = ( 277 – 133 ) mm
= 144 mm
Diameter lubang :
D = 110 mm
Diameter rata–rata pada bagian parallel die :
Dm 1 = 110 – 2. t 1 = 110 – 2 (4,24) = 101,5 mm Dm 2 = 110 – 2. t 2 = 110 – 2 (4,5) = 101 mm
Dm = 101 mm – 101,5 mm
Resistance number pada dies 110 mm :
Resistance number pada breaker plate dies 110 mm :
) 14 ( . . . 12 3 1 t D L K m       3 5 , 4 . 97 . 64 . 12   0277 , 0    ) 15 ( 4 . 128 4 1 2 D D L K       4 110 ) 110 ( 4 144 . 128  
4 10 . 106 , 5  

## Kesimpulan
Dari penjelasan-penjelasan mengenai perencanaan dan penggambaran komponen dies pipa PVC dengan CADD ini,  maka  dapat  ditarik  kesimpulan  bahwa  dibandingkan  dengan  pekerjaan perencanaan yang dilakukan secara manual (tanpa menggunakan komputer):
1. Merencana  dan  menggambar  dengan  menggunakan Computer  Aided  Design  and  Drafting ( CADD ) ini pekerjaan menjadi lebih cepat dan lebih akurat dibandingkan dengan cara manual. 2. Hasil dari suatu perencanaan dan penggambaran dengan CADD dapat segera diperoleh, sehingga apabila  terdapat  kesalahan  dalam  perencanaan  dan  penggambaran  dapat  segera  diketahui  dan diperbaiki.

## Daftar Pustaka
[1]  Sato, G. Takeshi dan N. Sugiarto Hartanto. Menggambar Mesin Menurut Standar I.S.O. Jakarta: P.T. Pradnya Paramita, 1983.
[2]  Tedjakumala,  Indra.  Computer  Aided  Design  and  Drafting  Pemrograman  dengan  Autolisp. Universitas Trisakti.
[3]   Tedjakumala, Indra. PVC Resin. P.T. Pralon Corp.
[4]  Yogyakarta:  Andi.  Panduan  Praktis  Pemrograman  CAD  dengan  AutoLISP  2000.  Semarang: Wahana Komputer. 2001.