Didukung: IKPT, WIJAYA KARYA, JASA MARGA, CIREBON ELECTRIC POWER dan NINDYA KARYA

DARI REDAKSI

Alam, Inspirasi Keinsinyuran

2 Dengan kemitraan PII, kini Engineer Weekly didukung

IKPT, WIJAYA KARYA, JASA MARGA, CIREBON ELECTRIC POWER dan NINDYA KARYA

Alam menyediakan berbagai kebutuhan yang diperlukan oleh umat manusia, mulai kebutuhan sandang, pangan, papan, material, dan berbagai hal yang dapat ditiru atau diadopsi untuk menghasilkan produk-produk teknologi. Salah satu cara untuk mengembangkan teknologi atau produk keinsinyuran adalah dengan mengamati contoh atau model pada makhluk hidup, dan kemudian meniru sistem dan desainnya untuk menciptakan teknologi baru. Pendekatan seperti ini kemudian melahirkan biomimicry atau biomometics (biomimetika), cabang ilmu pengetahuan untuk menciptakan teknologi dengan meniru makhluk hidup yang ada di alam. Ilmu ini mengacu kepadaseluruh bahan, perlengkapan, cara kerja, dan sistem yang dibuat manusia untuk meniru sistem yang ada di alam. Saat ini, para insinyur, akademisi dan peneliti mulai merasakan kebutuhan yang besar terhadap jenis teknologi ini, terutama untuk bidang-bidang robotika, kecerdasan buatan, teknologi nano, militer dan kedokteran. Sejak pertama kali dikemukakan oleh Janine M. Benyus, seorang penulis dari Montana, Amerika Serikat, dalam bukunya Biomimicry: Innovation Inspired by Nature, gagasan ini telah banyak dikaji oleh berbagai kalangan yang kemudian dapat diterapkan untuk berbagai bidang. Pokok bahasan tentang biomimicry adalah bahwa kita dapat belajar banyak dari dunia makhluk hidup, sebagai acuan, rujukan, dan guru. “Alam adalah guru saya untuk bisnis dan desain, sebuah panutan cara hidup. Sistem yang dimiliki alam telah bekerja dengan baik selama jutaan tahun. Biomimicry adalah sebuah cara belajar dari alam,” kata David Oakey, perancang strategi produk Interface Inc. Cara kerja dan rancangan makhluk di alam ini berkemungkinan dikembangkan untuk memerkaya teknologi di berbagai bidang. Perkembangan ini

semakin cepat dari waktu ke waktu karena berbagai teknologi pendukungnya juga telah mengalami perkembangan yang luar biasa. Terutama teknologi informasi dan komunikasi. Berbagai hal dapat ditiru dari makhluk hidup. Seperti helikopter yang meniru sistem, desain dan pergerakkan capung. Para ilmuwan sanagt takjub ketika menyadari bahwa rancang bangun dan sistem tak tertandingi mereka temukan dan tersedia gratis di alam. Beragam produk keinsinyuran dan teknologi baru telah lahir dari alam. Dengan meniru dari alam, para peneliti sangat diuntungkan dalam hal waktu, dana dan tenaga. Semua dapat dilakukan dengan lebih hemat. Di masa lalu alam hanya ditiru dari segi keindahannya saja. Pelukis menggunakan alam menjadi berbagai tema dalam karya seninya. Para Arsitek menggunakan penampilan luar rancang bangun alam dan makhluk hidup untuk menciptakan karya arsitektur yang luar biasa. Kini, manusia telah melangkah lebih jauh dari itu. Alam dan makhluknya telah memberikan inspirasi yang luar biasa bagi perkembangan pengetahuan, teknologi dan keinsinyuran di dunia.*** Aries R. Prima Pemimpin Redaksi

Biomimicry untuk Inovasi Produk Industri Hari Agung Yuniarto, ST, MSc, PhD, IPU Staf Pengajar Teknik Industri UGM

3 Dengan kemitraan PII, kini Engineer Weekly didukung

IKPT, WIJAYA KARYA, JASA MARGA, CIREBON ELECTRIC POWER dan NINDYA KARYA

Hari-hari ini kata ‘inovasi’ diyakini seolah seperti kata sakti yang membuat suatu produk (dan tentu pula, jasa layanan), hasil dari sebuah kegiatan industri, dipastikan mampu selalu diterima oleh konsumennya sehingga proses bisnis yang melingkupinya pun diyakini pula akan mampu bertahan berkelanjutan serta lestari. Sayangnya, fakta hari ini akan keyakinan di atas masih menyisakan adanya ketidakpastian dan ketidakberhasilan. New Coke - misalnya - yang gagal menggantikan minuman ringan saudara tuanya, Coke (atau, Coca Cola), di 1990an. Microsoft Zune yang ‘gatot’ kejar - apalagi saingi bahkan kalahkan - iPod nya Apple di tahun 2008. Motor Honda CS1 yang juga di tahun 2008 was badly beaten by sales of other Honda’s own models. Atau Toyota Nav1 di 2014, ataupun smartphone windows ‘Lumia’ dan sony ‘Xperia’ di tahun lalu, atau pula tak sedikit kegagalan penjualan produk-produk industri lainnya. Adakah salah, dengan innovation? Tentu, tidak. Kegiatan itu, wajib adanya. Hanya, bagaimanakah kita meng-inovasi produk, di situ permasalahannya. Sudah jamak kita bisa paham dari banyak majalah ilmiah maupun populer tentang, what to adopt approaches to innovating products. Klein K, peneliti dari Kansas State University pada tahun 2009, menekankan pentingnya inovasi menggunakan pendekatan ‘alam’ ataupun ‘hal yang alami’ di dalam proses perancangan pengembangan sebuah produk karena jika tidak maka akan mudah dimengerti apabila produk tersebut hanyalah akan menjadi sebuah unsustainable design. Tidak akan mungkin sustain, bertahan. Karenanya, pendekatan biomimicry perlu mulai dipakai untuk meng-inovasi produk industri di tanah air. Biomimicry dalam makna literal adalah ‘meniru kehidupan’, yang berasal dari bahasa Yunani bios (kehidupan) dan mimikos (tiruan). Oleh karena itu, pendekatan inovatif ini dilakukan dengan mempelajari sistem dan mekanisme serta aspek biologis yang dimiliki oleh alam ataupun mahluk hidup dalam mempertahankan dirinya terhadap lingkungan yang ada untuk kemudian pemahaman

yang diperoleh tersebut diharapkan mampu menginspirasi proses perancangan produk (dan tentu pula, jasa layanan) industri yang lebih baik, yang reliable serta sustainable. Dengan kata lain, “Biomimicry refers to studying nature’s most successful developments and then imitating these designs and process to solve human problems. Biomimicry can be thought of as ‘innovation inspired by nature’ “, seperti yang dikatakan oleh Sean Kennedy pada tahun 2004, seorang peneliti dari Kanada. GeckskinTM hanyalah salah satu saja dari sekian contoh produk yang dikembangkan menggunakan pendekatan biomimicry dimana terinspirasi dari struktur kulit telapak kaki seekor reptil ‘gecko’ (tokek, dalam Bahasa Indonesia) yang kakinya mampu menempel kuat menahan beban tubuhnya di permukaan bidang sekaligus mudah pula dalam melepaskannya tanpa meninggalkan jejak sedikitpun saat dibutuhkan ketika berjalan. GeckskinTM adalah produk bahan kain perekat tipis yang hanya dengan seukuran kartu nama saja bahan ini mampu menahan beban lebih dari 300 kg jika ditempelkan pada permukaan yang halus dan bersih dan kemudian mudah dilepaskan tanpa adanya residue apapun pada permukaan bidang tersebut. Produk biomimicry dimaksud diilustrasikan dalam Gbr 1. Contoh lain adalah prototype mobile Mercedes-Benz yang diluncurkan tahun 2005 dengan design of body ‘meniru’ ikan Boxfish seperti yang diperlihatkan oleh Gbr 2 yang mampu meminimalkan drag coefficient menjadi hanya 0,06 saja!

Gambar 1. GeckskinTM (Sumber: https://geckskin.umass.edu/)

4 Dengan kemitraan PII, kini Engineer Weekly didukung

IKPT, WIJAYA KARYA, JASA MARGA, CIREBON ELECTRIC POWER dan NINDYA KARYA

Biomimicry untuk Inovasi Produk Industri (lanjutan) Hari Agung Yuniarto, ST, MSc, PhD, IPU Staf Pengajar Teknik Industri UGM

Penerapan Biomimicry dalam industrial design tentunya harus dimungkinkan oleh a multidisciplinary team of experts yang melibatkan para biologist, ahli ilmu kedokteran dan ahli ilmu hayati lainnya disamping pastinya para engineer. Tingkat penerapan biomimicry ada 3 seperti yang ditunjukkan oleh Gbr 3. Yang paling ‘sederhana’ (reductive biomimicry) adalah tingkat pertama yang disebut dengan mimicking of natural form. Pada tingkatan pertama ini, biomimicry diterapkan hanyalah untuk menyelesaikan permasalahan yang specific ada pada sebuah desain suatu produk tanpa memperhatikan pengaruh buruknya terhadap lingkungannya. Pada tingkatan kedua, mimicking of natural process, baik proses produksi maupun produk yang dihasilkannya ‘should not harm the nature’ (contoh GeckskinTM, ketika dilepas tidak meninggalkan bekas residue apapun yang bisa memberi pengaruh buruk ke lingkungan sekitar). Pada tingkatan yang ketiga yang disebut dengan mimicking of natural ecosystem ini, perancangan yang ‘kompleks’ (holistic biomimicry) harus memperhatikan tiap attribute perancangan yang ada sebagai sebuah bagian dari

suatu sistem, sehingga pendekatan biomimicry pada tingkat ini memungkinkan diterapkan mulai sejak dari pemilihan bahan mentah produk dan kemudian proses pembuatannya hingga produk tersebut nantinya di-disposal dengan memastikan bahwa semua tahapan life-cycle tersebut harus ramah terhadap lingkungan. Jika perancangan produk didasarkan pada hal natural yang terdapat pada alam, sudah semestinyalah harus mampu ramah terhadap alam lingkungan dengan sendirinya. Pada tingkatan ini, biomimicry diaplikasikan untuk mampu menghasilkan eco-design.

Gambar 3. Tingkat penerapan Biomimicry (Sumber: Volstad dan Boks, 2012)

Tentu, kita tidak harus terinspirasi dengan ‘hasil’ berupa produk-produk biomimicry seperti yang berhasil diproduksi para negara maju di atas. Tapi rasanya kita wajib harus mampu terinspirasi dengan ‘proses’ mereka mendekatkan biomimicry dalam berinovasi produk industri mereka. Sudah saatnya, IKM Indonesia kenal dan mulai adopsi biomimicry untuk produk inovatif ‘khas’ Indonesia! An Innovative & unique product inspired by Wonderful Indonesia®. Selamat berkarya.***

Gambar 2. Purwarupa mobil “Boxfish like” Mercedes-Benz

(Sumber: http://www.the-scientist.com)

5

Terinspirasi Dari Makhluk Hidup Aries R. Prima – Engineer Weekly

Dengan kemitraan PII, kini Engineer Weekly didukung IKPT, WIJAYA KARYA, JASA MARGA, CIREBON ELECTRIC POWER dan NINDYA KARYA

Biomimicry telah memberikan dampak yang luar biasa pada ilmu pengetahuan dan teknologi yang berkembang sejak abad ke 20. Berikut adalah berbagai teknologi yang tercipta karena inspirasi dari makhluk hidup. Tenaga Matahari Bagi banyak peneliti, lebah oriental masih merupakan misteri. Tidak seperti jenis yang lain, lebah ini cenderung sangat aktif saat matahari berada pada titik terpanas. Hal ini bertentangan dengan konsep yang dikenal selama ini bahwa untuk memertahankan energi, maka makhluk hidup harus berada pada di titik panas terendah. Sebuah penelitian yang dilakukan di Tel Aviv University berhasil menemukan adanya garis-garis berwarna cokelat pada lebah ini yang ternyata merupakan alur lampu perangkap yang dapat membiaskan cahaya matahari dan bercampur dengan pigmen xanthopterin alami untuk meniptakan listrik. Dengan demikian, lebah ini memunyai kemampuan untuk mengubah radiasi matahari menjadi listrik yang dapat digunakan sebagai sumber energinya. Yang menariknya lagi adalah konversi listrik tersebut dapat digunakan untuk mengembangkan sistem pendingin di dalam tubuhnya sehingga mereka dapat bertahan diterpa sinar matahari tanpa merasa kepanasan. Dari hewan inilah terinspirasi penciptaan energi listrik dari tenaga matahari yang meniru sistem pada lebah oriental. Radar/Sinyal Banyak orang mengira bahwa radar dan sinyal terinspirasi dari kelelawar. Kenyataannya, teknologi ini terinspirasi dari lebah yang memakan belatung yang tersembunyi di pepohonan dan kayu yang sulit terlihat dari luar. Dari hasil penelitian dan pengamatan, lebah ini diketahui menggunakan radat yang dapat menembus tanah dengan menggunakan antena yang terdapat di tubuhnya. Mereka menyadap berbagai sinyal yang ada dari mangsanya dengan meantulan sinyal itu kembali ke kakinya. Perangkat Lunak Antivirus Teknologi ini terinspirasi dari tumbuhan jamur

mikoriza yang terdapat di dalam tanah. Saat tumbuhan ini terserang penyakit atau kutu daun, jamur ini akan melepaskan sebuah bahan kimia khusus untuk memeringatkan tanaman lain, terutama jenis jamur, untuk lebih meningkatkan pertahanan mereka. Sehingga ketika serangan kuman penyakit ini datang, mereka siap untuk melawan Protokol Internet Anda mungkin sudah mengetahui apa itu alat pengukur lalu lintas internet yang dikenal sebagai Transmission Control Protocol (TCP). Semakin cepat sinyal-sinyal kembali dipantulkan dengan lebih banyak bandwith, semakin cepat pula TCP mengirim data. Teknologi ini terinspirasi dari makhluk kecil yang sering juga dianggap pengganggu. Para peneliti telah menemukan bahwa semut permen melakukan cara yang sama pada saat mencari makan. Koloni semut mementau kecepatan semut pekerja kembali ke sarang, apabila kembali dengan cepat maka ini menandakan banyak makanan yang ditemukan di suatu tempat. Sehingga mereka akan mengirim lebih banyak lagi semut pekerja untuk mengambil makanan yang tersedia. Inframerah Seekor kumbang arang atau kumbang melanophila telah menginspirasi pengembangan sensor inframerah. Kumbang ini mencari dan kemudian mendatangi tempat-tempat potensi arang meski terletak jauh dari habitatnya melalui sensor inframerah. Kemampuan menjelajah jauh dibuktikan ketika terjadi kebakaran besar di California pada 1925. Pada reruntuhan kebakarn ini ditemukan ratusan kumbang arang yang bukan berasal dari wilayah ini. Kumbang –kumbang ini datang dari kaki bukit Sierra Nevada yang berjarak 130 kilometer dari tempat kebakaran terjadi.***

Terinspirasi Gurita Aries R. Prima – Engineer Weekly

6 Dengan kemitraan PII, kini Engineer Weekly didukung

IKPT, WIJAYA KARYA, JASA MARGA, CIREBON ELECTRIC POWER dan NINDYA KARYA

Selain yang tampak di permukaan Bumi, hewan yang berada di kedalaman laut pun memberikan sumbangan yang besar kepada perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi. Bahkan, beberapa dikembangkan untuk keperluan militer dan pertahanan. Salah satunya adalah gurita. Hewan laut ini memunyai beberapa kemampuan seperti kamuflase, penglihatan yang baik, lengan berotot, dan cangkir hisap sensorik yang terdapat pada setiap tentakelnya. Kemampuan inilah yang telah mengisnpirasi para ilmuwan untuk menciptakan berbagai teknologi maju. “Gurita adalah hewan yang menarik, sangat spesial, dengan struktur otot yang bekerja seperti kerangka modifikasi,” kata Cecilia Laschi, profesor biorobotik Sant’ Anna School of Advanced Studies di Pisa, Italia. Berikut adalah teknologi-teknologi yang dikembangkan dari berbagai kemampuan yang dimiliki oleh gurita. Material Kamuflase Tim peneliti yang dipimpin oleh Cunjiang Yu, asisten profesor teknik di University of Houston, dan John Rogers, profesor ilmu dan teknik material di University of Illinois di Urbana-Champaign, telah mengembangkan teknik dan material kamuflase versi mereka yang terinspirasi dari sistem kamuflase yang dimiliki gurita. Sistem ini mengandung lapisan pewarna dan sensor cahaya yang sensitif terhadap panas. Cangkir Penyedot Inovasi teknologi ini akan sangat berguna bagi robot, terutama humanoid, untuk menggenggam sesuatu, yang dapat digunakan untuk mitigasi bencana alam yang sulit dicapai oleh manusia. Setelah melewati berbagai percobaan, cangkir ini mampu menggenggam sebotol wine. Robot Berubah Warna Pada 2012 para peniliti di Harvard University, yang dipimpin oleh George Whitesides, menciptakan teknologi ini. Robot berkaki empat ini memiliki lapisan yang terpisah dari saluran kecil di mana pewarna cair dipompa masuk dan keluar. Semua warna yang ditampung, dapat dicampurkan sesuai dengan

lingkungan keberadaan robot itu. Robot Bisa Berenang Para peneliti dari Foundation for Research and Technology di Yunani, melakukan percobaan atas prototipe robot bertangan delapan di bawah laut pada 2013. Selain terlihat seperti gurita, robot ini dapat meniru gerakkan gurita. Tujuan penelitian ini adalah untuk mendapatkan informasi propulsi jenis baru untuk membuatnya lebih mudah dan efisien bagi robot agar dapat mengangkut beban berat di dalam air. Penginderaan Lembut Lengan silikon yang sarat sensor dapat mendeteksi posisi lengan ketika berputar, sehingga para peneliti dapat melacak dan menganalisis dinamika yang terjadi, karena biasanya material lembut lebih sulit dikendalikan. Ini berguna untuk menciptakan robot yang benar-benar fleksibel yang lebih baik. Lengan Robotik Untuk Dikenakan Lengan tambahan, dapat membantu pekerja untuk menyelesaikan pekerjaan berat atau yang berisiko besar. Prototipe Supernumery robotics lims (SRL), lengan tambahan, dapat dikenakan di pundak atau pinggang, dan dapat bergerak seperti lengan manusia. Operasi Laut PoseiDRONE adalah robot ‘lembut’ baru hasil pengembangan ilmuwan Eropa. Ini adalah pengembangan baru berdasarkan pada perilaku dan karakteristik gurita. Robot baru ini menggunakan 90 persen material lembut (fleksibel) dan dapat bertahan dalam kondisi yang tidak menguntungkan. Endoskopi Lembut Proyek robotika yang juga terinspirasi dari gurita adalah STIFF-FLOP yang memusatkan pada sistem kognitif untuk melakukan operasi bedah. Robot yang sudah ada berbentuk belalai gajah dan tentakel gurita.***

PENEMUAN

7 Dengan kemitraan PII, kini Engineer Weekly didukung

IKPT, WIJAYA KARYA, JASA MARGA, CIREBON ELECTRIC POWER dan NINDYA KARYA

Global Positioning System (GPS) Di jaman modern seperti sekarang ini, perkembangan teknlogi sangat membantu dalam banyak aktivitas manusia. Salah satunya adalah teknologi yang disebut sebagai Global Positioning System atau GPS. Teknologi ini pertama kali dikembangkan oleh Departemen Pertahanan Amerika Serikat (AS) pada awal 1960-an. Melalui alat canggih ini, kita bisa mengetahui berbagai posisi tempat-tempat di dunia. Sistem GPS yang kita gunakan saat ini terinspirasi saat peluncuran sistem satelit transit (The Navy Navigation Satelite System) yang digunakan untuk navigasi militer AS pada 1964. Awalnya teknologi ini hanya diizinkan untuk keperluan militer. Pada 1984, Presiden Ronald Reagan mengijinkan sebagian kemampuannya digunakan untuk keperluan lain. Inventor GPS adalah Roger K. Easton, seorang ilmuwan yang bekerja pada The Naval Research Laboratory (NRL). Dalam perkembangannya, GPS sudah terintegrasi dalam telepon pintar. Bahkan dari berbagai fitur navigasi seperti google maps, Sygic, fitur GPS tetap menjadi primadona. Saat ini, fungsinya tak hanya untuk mengetahui jarak dari titik tertentu. Penggunaannya semakin meluas. Kita bisa menemukan dengan cepat di mana letak mesin-mesin ATM, pom bensin, rumah sakit, dan rumah makan. Semua bisa diakses dari telepon pintar dalam genggaman.***

Microwave Oven Banyak penemuan di dunia ini yang tidak disengaja. Salah satunya yang dialami oleh Dr. Percy Spencer saat menemukan microwave beberapa dekade lalu. Kejadiannya dimulai saat Spencer sedang meneliti kemampuan sebuah radar di Raytheon Company, sebuah kontraktor militer utama Amerika Serikat (AS) yang berkedudukan di Waltham, Massachusetts pada 1945. Saat Spencer berdiri di dekat sebuah magnetron yang sedang bekerja, tiba-tiba coklat yang ada dalam saku celananya meleleh. Kecerdasan Spencer mendeteksi coklat ini meleleh karena gelombang mikro. Kemudian dia melakukan percobaan kecil lainnya dengan menggunakan biji jagung dan telor yang kemudian meledak. Meskipun beberapa kali gagal, tapi dia sudah sampai pada kesimpulan bahwa energi dari gelombang elektromagnetik mikro (microwave) yang terpancar dari magnetron itulah yang membuat makanan matang lebih cepat dari pada menggunakan kompor. Simpulan ini mendorong Spencer untuk membuat tabung-tabung magnetron, mendesain oven, dan alat-alat penunjang lainnya. Pada 1947, penelitian Spencer mulai menampakkan hasil. Ia mengintroduksi oven microwave pertamanya kepada masyarakat untuk pertama kalinya. Namun, pada awalnya, oven ini lebih dikenal dengan anam Radarange. Inggris tercatat sebagai negara dengan persentase yang paling besar menggunakan oven ini. 97 persen rumah tangga memiliki microwave oven.***

Aries R. Prima – Engineer Weekly

Engineer Weekly Pelindung: A. Hermanto Dardak, Heru Dewanto Penasihat: Bachtiar Siradjuddin Pemimpin Umum: Rudianto Handojo, Pemimpin Redaksi: Aries R. Prima, Pengarah Kreatif: Aryo Adhianto, Pelaksana Kreatif: Gatot Sutedjo,Webmaster: Elmoudy, Web Administrator: Zulmahdi, Erni Alamat: Jl. Bandung No. 1, Menteng, Jakarta Pusat Telepon: 021- 31904251-52. Faksimili: 021 – 31904657. E-mail: info@pii.or.id

Engineer Weekly adalah hasil kerja sama Persatuan Insinyur Indonesia dan Inspirasi Insinyur.