PERANCANGAN DAN ANALISIS KEKUATAN STRUKTUR CARGO BOX UAV VTOL TERHADAP VARIASI MATERIAL DAN BEBAN MENGGUNAKAN FINITE ELEMENT ANALYSIS
Authors: Wokanubun Damianus Alexander , Sofyan Edi , Setiawan Ferry , Adam Kevin 
Published: January 2024

Unmanned Aerial Vehicle (UAV) Vertical Takeoff Landing (VTOL) atau UAV VTOL dirancang memiliki kapasitas untuk membawa muatan. Cargo box adalah komponen penting dengan tujuan agar mampu menahan beban muatan juga menjaga stabilitas atau central of gravity pada UAV VTOL dan memastikan keamanan selama pengangkutan. Penelitian ini menggunakan metode eksperimen, dengan melakukan permodelan dan simulasi menggunakan alat bantu, yaitu Solidworks. Masalah yang terjadi pada penelitian ini yaitu perancangan yang aman, pemilihan material yang kuat dan ringan untuk digunakan pada cargo box UAV VTOL. Permodelan desain 3D cargo box pada UAV VTOL berbentuk persegi panjang, dengan ukuran Panjang (P) x Lebar (L) x Tinggi (T), yaitu 260 mm x 248 mm x157 mm dengan ketebalan material 2 mm. Data parameter tersebut disesuaikan dengan ukuran tinggi dan lebar dari fuselage. Perancangan dan permodelan cargo box UAV VTOL terdiri dari bebarapa komponen, yaitu kotak cargo, penutup cargo box, engsel penutup, toogel latches sebagai pengunci penutup serta bracket dan midlock sebagai pengunci kestabilan cargo box pada saat terbang, masing-masing part dirancang berdasarkan geometri dan dimensi yang telah ditentukan. Mekanisme pengunci penutup cargo box menggunakan toggle latches dan stabilitas cargo box di dalam fuselage dengan bracket yang terpasang pada lantai fuselage dan pengunci midlock adalah kombinasi yang efektif untuk mengamankan muatan dan menjaga stabilitas UAV VTOL selama terbang. Toggle latches memberikan kemudahan dan kecepatan dalam mengakses muatan, sementara bracket dan pengunci midlock memastikan cargo box tetap stabil dan terkunci dengan baik selama penerbangan. Analisis yang dilakukan pada struktur cargo box menggunakan finite element analysis. Hasil yang diperoleh berupa stress (tegangan) maksimum yang terjadi, displacement (perpindahan) dan safety factor. Pengujian cargo box dilakukan pada variasi material dan beban dimana material yang di gunakan yakni alluminium alloy 6061, carbon fiber, fiberglass, juga variasi pembebanan pada cargo box dengan beban sebesar 25 kg dan 50 kg dengan ketebalan material 2 mm. Pada material carbon fiber pembebanan 25 kg hasil analisis tegangan sebesar 5,1 MPa, displacement atau perpindahan sebesar 0,008 mm sedangkan nilai safety factor sebesar 107, pada pembebanan 50 kg hasil analisis tegangan sebesar 10,2 MPa, displacement atau perpindahan sebesar 0,01 mm sedangkan nilai safety factor sebesar 53 untuk material carbon fiber. Pada material aluminium alloy 6061 pembebanan 25 kg hasil analisis tegangan sebesar 5 MPa, displacement atau perpindahan sebesar 0,12 mm sedangkan nilai safety factor sebesar 11, pada pembebanan 50 kg hasil analisis tegangan sebesar 10 MPa, displacement atau perpindahan sebesar 0,24 mm sedangkan nilai safety factor sebesar 5,5 untuk material aluminium alloy 6061. Pada material carbon fiber, cargo box memiliki berat yang lebih ringan yakni 0,64 kg dari cargo box aluminium alloy yang beratnya 1,22 kg dan fiberglass. Maka carbon fiber lebih ringan dan memiliki struktur yang kuat,akan tetapi berdasarkan factor of safety semua material dikatakan aman berdasarkan Standar SOF masing- masing yang di tetapkan.