laporan tugas pemilihan material selection

TUGAS BESAR

MATA KULIAH PEMIILIHAN MATERIAL DAN SISTEM MANUFAKTUR

PEMBUATAN CASING ESP UNTUK DIPAKAI PADA MESIN PENGHILANG ASAP

DISUSUN OLEH :

NAMA : ALBERTUS RIANTO SURYANINGRAT

NPM : 0906496163

PROGRAM PASCA SARJANA

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSTAS INDONESIA

2010

ALBERTUS RIANTO SURYANINGRAT| Pembuatan Casing Electro Static Precipitator Untuk dipakai pada Penghilang Asap

i

Kata Pengantar

Syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas keberhasilan dalam pembuatan laporan

kegiatan perkuliahanan pemilihan material sebagai bagian dari kegiatan kuliah semester

genap program pascasarjana di departemen teknik mesin universitas Indonesia.

Kegiatan mata kuliah pemilihan material ini adalah kegiatan yang mana mempunyai

tujuan umum agar mahasiwa mampu mengambil data, memilah informasi, penerapkan ilmu

pengetahuan hingga memperoleh ketrampilan yang terkandung dalam semua kegiatan yang

pernah dijalankan. Didalam kegiatan komputasi terdapat banyak kegiatan diluar perkuliahan

yang mana membuat mahasiwa akan lebih memperoleh sensitifitas dalam dinamika

kehidupan sehari-hari.

Untuk tujuan keilmuan dalam pemilihan material adalah mahasiswa diharapkan

mampu menerapkan ilmu pemilihan material dalam berbagai permasalahan teknik. Banyak

metode yang di yang sempat dipelajari hingga cara melakukan kegiatan dalam pemilihan

yang benar.

Tidak lupa juga kami ucapkan terimakasih kepada bapak Prof Dr. Ir. Tresna S. atas

bimbingan dan perhatiannya selama ini. Tidak lupa juga kami ucapkan terimakasih juga atas

kerjasamanya untuk semua rekan mahasiswa pascasarjana Universitas Indonesia angkatan

2009 atas segala motifasi dan kerjasamanya selama pembuatan tugas ini. Tidak lupa juga

kami ucapkan terimakasih kepada Ir. Edi Boedianto, MT atas prakarsa pada pembuatan mesin

electrostatic ini.

Demikian yang dapat kami sampaikan dan atas kesalahan yang pernah penulis

lakukan baik didalam masa perkuliahan ataupun bahasa penulisan laporan yang tidak

berkenan dan telah menyingung, penulis haturkan maaf yang sedalam-dalamnya. Tidak ada

gading yang tak retak, walaupun penulis telah berusaha tetap saja masih banyak kekurangan

dimana-mana.


ii

DAFTAR ISI

Kata Pengantar ………………………………………………………………………. ii

Daftar isi ……………………………………………………………………………. iii

BAB I. PENDAHULUAN ……………………………………………………. 1

BAB II. IDENTIFIKASI ..…………………………………………………….. 2

BAB III. PEMILIHAN PART ………………………………………………….. 5

BAB IV. PEMILIHAN MATERIAL …...………………………………………... 6

BAB V. PEMILIHAN PROSES MANUFAKTUR …………………………… 13

BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN ……………………………………...... 20

DAFTAR PUSTAKA


iii

BAB I . PENDAHULUAN

Dengan dikeluarkannya Perda DKI Jakarta No. 75 Thn 2005 ttg Kawasan

Dilarang Merokok membuat beberapa peluang UKM untuk membuat suatu alat yang cukup

sederhana yang mampu digunakan di dalam ruangan Smoking Area pada daerah umum

terkait larangan merokok. Alat yang cukup sederhana dengan keahlian yang tidak terlalu

tinggi membuat penyerapan tenaga kerja yang cukup signifikan untuk usaha kecil dan

menengah.

Alat yang digunakan disini adalah Electrostatic Precipitator. Mengapa harus ESP,

karena dengan ESP akan tercetak Ozone yang akan memecah molecular tar pada asap rokok.

Metode untuk menghasilkan Ozone ( O3 ) sendiri dapat melalui dua cara, yang pertama

adalah karena efek sinar ultra violet seperti yang terjadi di dalam lapisan udara di atas

permukaan bumi. Prosesnya bisa ditiru dengan membuat sinar ultra violet buatan. Proses

yang kedua adalah dengan memberikan tegangan tinggi yang menyerupai kilat yang terjadi

pada kondisi alam yang sering disebut dengan proses coroner.

Fig 1.1 Proses ESP dengan rangkaian ESP yang sudah dibuat.

Alat ini dibuat untuk memenuhi kebutuhan konsumen dalam rangka memperoleh

udara yang sehat dengan bebas asap rokok. Alat ini dituntut untuk menarik dalam segi desain

dan aman untuk digunakan karena konsumen yang akan diserap adalah pada restoran,

foodcourt, atau ruang tunggu yang identik dengan banyak pengunjung.. Keungulan produk ini

adalah dari segi desain.


1

BAB II. IDENTIFIKASI

Untuk mengidentifikasi keberadaan alat ini, dilakukan beberapa tahapan identifikasi

pengembangan produk sebagai berikut :

Nama Product Pembersih asap rokokVolume produksi per tahun 1500 Unit/ TahunLama periode penjualan 10 TahunHarga Jual ( Sales Price) 1.2 Juta / PcsJumlah part unik 2 PartLama Pengembangan ( Development Time) 1 TahunJumlah Anggota Tim Inti yang perlu 3 OrangJumlah Anggota Tim Tambahan (Tdk Tetap) 9 OrangBiaya Pengembangan Rp 85 JutaInvestasi untuk membuat pabrik Rp 4 Milyar

Fig.2.1 Gambar ESP yang memperlihatkan kebutuhan peralatan

Bagian Part : Playback High Voltage Rp. 70.000,-a. Type DCF 577b. Paku kecil c. Arcylic pemegangd. Assesories

Trafo 3A Rp. 65.000,-a. Trafo 3 Ab. Kabel 3 core 2.5mmc. Steker dengan grounded

Modul Elektronis Rp. 110.000,-a. PCB doubel layer 50x50mmb. Rectifier ( diode withstone )c. Resistord. Saklare. Sekring 5 A


2

Tampak Bawah Tampak Depan Tampak Samping

f. Kabel 1.5mmSistem Hisap fluida Rp. 390.000,-

a. Blowerb. Dudukan Blowerc. Sistem Ducting penghisapan

Chasing Rp. 200.000,-a. Plat Aluminiumb. Coatingc. Isolatord. Baut perakitan dan assesoriese. Dudukan karet

Plat Tembaga 200x200x3mm Rp. 50.000,- (+) Biaya Modal Rp 885.000,-

Biaya Manufaktur Produksi Rp. 10.000,-Biaya Distrubusi Rp. 5.000,-Biaya Iklan ( Marketing ) Rp. 5.000,-Biaya Engineering & Development Rp. 5.000,- (+) Jumlah Rp. 910.000,-

Biaya PPN ( 10 % ) Rp 91.000,- (+) Total Rp.1.001.000 ( Nett )Keuntungan ( 20 % ) Rp. 200.000,- (+)

Rp.1.200.000,- (Harga jual pabrik)

Spesifikasi Produk

Kebutuhan Konsumen Level Variabel Terukur (Metrik) Satuan Ukuran

Mempunyai bentuk yang artistik 1 Geometri yang manarik orangTidak Berisik 1 Pemilihan motor dBPerawatan yang mudah 1 Lama untuk bongkar-rakit secAman saat digunakan 1 Bahan penghilang bau yang aman part/mg

2 Penggunaan bahan bkn penghantar AmpMudah menganti komponen 2 Memperbanyak komponen standar ListRingan 2 Pemilihan material bahan KgBeban Penanganan 3 Daya Hisap Watt/m3

Hemat Energi 4 Energi yang dibutuhkan Watt

Beberapa pasal dalam Perda DKI Jakarta No. 75 Thn 2005 ttg Kawasan Dilarang

Merokok dapat memberikan peluang pasar yang kemudian dari peluang ini dijadikan

beberapa konstrain dalam perancangan yang lebih sepesifik untuk eksis di pasaran. Diantara

Pasal tersebut antara lain adalah :

Pasal 3

Sasaran kawasan dilarang merokok adalah tempat umum, tempat kerja, tempat proses

belajar mengajar, tempat pelayanan kesehatan, arena kegiatan anak-anak, tempat

ibadah, dan angkutan umum.

Pasal 18

Tempat khusus atau Kawasan merokok harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:


3

a. tempatnya terpisah secara fisik atau tidak bercampur dengan kawasan dilarang merokok;

b. dilengkapi alat penghisap udara atau memiliki sistem sirkulasi udara;

c. dilengkapi asbak atau tempat pembuangan puntung rokok.

d. dapat dilengkapi dengan data dan informasi bahaya merokok bagi kesehatan.

Karena adanya konstarin terhadap adanya informasi bahaya merokok adalah unik

untuk mengunakan bahan transparan. Dengan membuat material menjadi transparant, akan

membuat orang akan tertarik untuk melihat proses electrostatic yang terjadi (kandungan

nikotin yang menempel di plat kerana pengaruh electrostatic) . Hal ini diharapkan akan

membuat pola pikir bagi perokok akan bahaya nikotin didalam paru-paru. Kondisi ini cukup

menarik ketika alat ini ditempatkan di kawasan public area dengan tren bebas rokok di

Indonesia. Jenis-jenis material transparant yang berhasil didapatkan adalah sebagai berikut :

( Polimer ) PP, PE, PC, PMMA, ( Glasses)Borosilicate glasses, Soda Glasses, Soda lead

Glasses, ( Ceramic) Zirconia, Diamond, Sapphire.

Produk kompetitor yang sanggup dirangkum adalah sebagai berikut :

Air-Zone® Super 7000 Ozone Generator High Powered Restaurant / Bar / Basement Air Purifier and Ozone Generator with Wireless Remote Control.

Fig.2.2 Kompetitor yang mengunakan sistem ESP


4

Penutup

Casing

Plat Tembaga

Kabel AC 3Core

Penjepit Plat

Sistem Regtifier

Play back High Voltage

Trafo Daya

Sistem PCB

Push ButtonSaklar On/OffLampu Indikator

Jarum ElektrostatikPrecipitator

Sekring

Motor Listrik

Blower

Ducting

Sumber Listrik AC

Electro Static

BAB III. PEMILIHAN PART

Fig 3.1 Smoke Removal ESP yang sudah dikembangkan.

Ada beberapa part yang terdapat didalam Smoke Removal dan yang dipilih untuk

tugas pemilihan material kali ini adalah bagian Casing ESP.

Fig. 3.2 Skema Peralatan


5

BAB IV. PEMILIHAN MATERIAL

Function

Casing untuk tegangan tinggi

Objective Minimum Cost

Constrain TransparanGood Electrical Insulator(10 µ.Ω.cm) Stiffness (E = 2 Gpa) Bisa digunakan mesin Injection MouldingDimensi sudah ditentukan

Variabel Material Selection

Alasan dalam pemilihan matrik proses pemilihan material untuk pembuatan casing ESP

adalah sebagai berikut :

1. Karena casing dirancang untuk keamanan, maka akan digunakan material yang nilai

electrical resistivity-nya tinggi.

2. Dalam perancangan casing, kekakuan (rigidity) adalah standar mengingat produk

akan digunakan di tempat umum, maka harus tahan terhadap gaya tekanan dari luar.

3. Kebanyakan produk kompetitor, mendesign casing sebatas fungsi untuk melindungi

bagian dalam dan luar, maka diperlukan pengunaan material produk transparan

sebagai media informasi kesehatan masyarakat dengan mengingat pasal 18 Perda DKI

tentang media penyampaian bahaya rokok.


6

Fig 4.1 Fungsi Refractive Index vs Reflectance

Beberapa material transparant dapat ditampilkan pada grafik adalah sebagai berikut :

Borosilicate glasses, Soda glasses, PMMA, PP, PE, PC, PET, PS,, Zirconia, Diamond .

Kandidat material ini kemudian akan di analisa lebih lanjut dengan berbagai grafik pemilihan

material dan beberapa perhitungan material indek sebagai metode eliminasi.


7

Fig.4.2 Grafik fungsi Electrical Resistivity vs Strength

Untuk menentukan material indek pada grafik fungsi modulus young vs density

dengan kontrain mencari berat minimum agar ringan untuk dipindahkan adalah sebagai

berikut :

Kekauan = F/δ = C1.E.I/ L2


8

Fig.4.3 Grafik fungsi Density vs Young Modulus


9

E >2 GPa

m = A.t.ρ= (b.L).t. ρ

S = C1. E. (b.L3) / (t3)L = ( 12. S. t3/c1.E.b)1/3

m>> b. [ 12. S. t3/c1.E.b]1/3.t2.[ρ/E1/3]M index 1= [ρ/E1/3]

Karena casing di desain dengan kekakuan tertentu maka untuk M index 2= E

Mindex2= 2GPa

Mindex

1

Fig.4.4 Grafik fungsi Strength vs Young Modulus

Fig.4.5 Grafik fungsi Young Modulus vs Relative Cost per volume


10

Berikut ini adalah kandidat material yang didapat setelah melalui beberapa proses seleksi

material. Material tersebut adalah PMMA, PET, Borosilicate Glass, dan Soda Lime Glass.


11


12

BAB V. PEMILIHAN PROSES MANUFAKTUR

Function Casing ESP

Constrain Material : PMMA atau PET (Thermoplastic)Shape : Flat Sheet Mass : 0.3 Kg (dari analisa geometri) Minimum Section : 4mmPrecision : ± 0.2 mmRoughness : < 1 µmBatch size : 1500

Objective Harga Minimal

Variabel Process Selection

Dari data table diatas kemudian dimasukan ke dalam matrik rencana pemilihan proses

manufaktur yang memungkinkan. Prosesnya ditinjau dari 8 kontrain yang akan dibandingkan

satu persatu kedalam material yang dipilih.


13

Dari sini terlihat bahwa material untuk PMMA dapat dilakukan dengan 8 proses

shaping, 3 proses joining, dan 2 proses finishing.

Dari table diatas terlihat bahwa material berbentuk flat sheet untuk PMMA dapat

dilakukan dengan 3 proses manufaktur.


14

Dari table diatas terlihat bahwa material dengan masaa 0.3 Kg dapat didekati dengan

7 proses yang memungkinkan.

Dari table diatas, untuk pemilihan proses manufaktur terhadap section thinkness(mm)

4 mm dapat didekati dengan 3 proses.


15

Dari table diatas, untuk pemilihan proses manufaktur terhadap nilai toleransi sebesar

0.2 mm dapat didekati dengan 3 proses :

Dari table diatas, untuk pemilihan proses manufaktur terhadap nilai toleransi sebesar

1 µm dapat didekati dengan 3 proses.


16

Dari table diatas, untuk pemilihan proses manufaktur terhadap nilai economic batch

size nya dapat didekati dengan 4 proses. Dari 8 data yang kita bandingkan, kita satukan

kembali kedalam sebuah table sebagai berikut :

Dari proses yang optimal untuk digunakan dalam pemilihan manufaktur adalah

digunakan Compression Molding yang spesifikasi nya adalah sebagai berikut :

Jika didalam pemilihan manufaktur yang didapat lebih dari 1 proses, maka untuk

menentukan proses mana yang akan dipilih dapat digunakan dengan menghitung mengunaan

material minimal sebagai pertimbangan dari harga material yang terjadi. Perhitungan biaya

material nya sebagai berikut :


17

m = massa material

Cm = harga material per kg.

F = jumlah material yang gagal dalam kegiatan proses produksi

Ct = harga mould yang digunakan untuk proses

N = jumlah material yang diproses selama setahun

N1 = jumlah material yang mampu digunakan dalam sebuah mold

C1 = 0.3.100.e3/(1-0.1)

= 33,333 rupiah

C2 = 20.e6 / 1500 int (1500/ 5000)+ 0.51

= 100.000 1 rupiah

Untuk nilai C3 tidak dicari, dikarenakan akan diorder ke sub-kontraktor.

C3 = Tidak memakai ( Order )

Cs = 133.333 rupiah

Untuk proses joint antar sheet material dapat digunakan metode yang sama yang

sudah digunakan untuk pemilihan proses manufaktur. Beberapa metode diantaranya adalah

dengan Fastener atau dengan tapper dan baut untuk menyambung material PMMA. Kedua

adalah dengan memdrill material yang kemudian mengaplikasikan penggunaan paku keling.

Penyambungan ini biasa dilakukan pada dua material yang berbeda karasteristiknya.


18

Untuk proses penyambungan bisa digunakan paku rivet yang mempunyai

karakteristik sebagai berikut :


19

BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan dari kegiatan pemilihan material dan proses manufaktur adalah sebagai

berikut :

Peralatan yang dipilih adalah penghilang asap rokok

Bagian yang dianalisa adalah bagian casing untuk tegangan tinggi

Pemilihan material adalah jenis PMMA yang transparan dan mempunyai electrical resistensi

yang cukup

Pemilihan proses manufakturnya adalah Compression Molding

Pemilihan Joint nya adalah dengan fastener dan sambungan paku keling.

Saran kegiatan ini adalah pemilihan material untuk bagian yang lain seperti pada

bagian lempengan ESP dan pada bagian penghilang bau. Banyak yang dapat digali secara

komprehensif untuk pengembangan produk material ini mengingat pada bagian lempeng ESP

yang sekarang digunakan adalah berlapis emas yang tentunya masih mahal dalam segi harga.

Spesifikasi ini dikarenakan kebutuhan lempeng yang sangat halus dan tahan panas. Hal ini

diperlukan agar tidak terjadi loncatan bunga api oleh tegangan tinggi. Produk berikutnya

adalah penggunaan karbon aktif yang sehat dan murah yang cocok untuk didapatkan di

Indonesia. Produk yang selama ini digunakan adalah produk deodorant, Citrus, Baking Soda,

Coffe, Carcoal, dsb.

Fig 6.1 Gambar bagian lempeng yang terkena beban ESP.


20

DAFTAR PUSTAKA

George E.Dieter, Engineering Design, 3rd Edition, McGraw Hill Companies, 2000 Karl T.Ulrich and Steven D.Eppinger, Product Design and Development, 2nd Edition,

McGraw Hill Companies, 2000 Michael F. Ashby, Material Selection in Mechanical Design, 3rd Edition, Elsevier Ltd,

2005 Michael Ashby, Hugh Shercliff and David Cebon, Materials Engineering Science

Processing and Design, Elsevier Ltd, 1st Edition, 2007 Ryerson, Ozone Detection Element, US PATENT 4203946, 1980


21

laporan tugas pemilihan material selection

Education