PROSES MANUFAKTUR DAN PRAKTIKUM IEG2G3

Presentasi berjudul: "PROSES MANUFAKTUR DAN PRAKTIKUM IEG2G3"— Transcript presentasi:

1 PROSES MANUFAKTUR DAN PRAKTIKUM IEG2G3
Program Studi Teknik Industri Fakultas Rekayasa Industri Telkom University

2 Andri. G. Suryabrata, ST, MSC Ruangan: C-128 HP: 081380588570
DOSEN Andri. G. Suryabrata, ST, MSC Ruangan: C-128 HP:

3 Penilaian Praktikum – 30% Presentasi dan Tugas Besar – 20% UTS – 20%
UAS – 20% Quiz & Tugas – 10%

4 QUIZ Quiz ada 2 kali yaitu di: 1. PERTEMUAN KE 2 – Multiple Choice 2. PERTEMUAN KE 6 – Multiple Choice & Essay

5 Pengertian Manufaktur
Kata manufaktur berasal dari bahasa Latin manus factus yang berarti dibuat dengan tangan. Kata manufacture muncul pertama kali tahun 1576, dan kata manufacturing muncul tahun 1683. Manufaktur, dalam arti yang paling luas, adalah proses merubah bahan baku menjadi produk. Proses ini meliputi: Perancangan Produk Pemilihan Material, dan Tahap-tahap Proses Dimana Produk Tersebut Dibuat. Pada konteks yang lebih modern, manufaktur melibatkan pembuatan produk dari bahan baku melalui bermacam-macam proses, mesin dan operasi, mengikuti perencanaan yang terorganisasi dengan baik untuk setiap aktifitas yang diperlukan.

6 Mengikuti definisi ini, manufaktur pada umumnya adalah suatu aktifitas yang kompleks yang melibatkan berbagai variasi sumbe rdaya dan aktifitas sebagai berkut: Perancangan Produk - Pembelian - Pemasaran - Mesin dan perkakas - Manufacturing - Penjualan - Perancangan proses - Production control – Pengiriman - Material - Support services - Customer service Hal-hal di atas telah melahirkan disiplin ilmu tentang teknik manufaktur. Sesuai dengan definisi manufaktur, keilmuan teknik manufaktur mempelajari perancangan produk manufaktur dan perancangan proses pembuatannya serta pengelolaan sistem produksinya (system manufaktur).

7 Sebagai ilustrasi, mari perhatikan dan periksa beberapa objek di sekitar kita: arloji, kursi, stapler, pensil, kalkulator, telpon, panci dan pemegang lampu. Kita segera akan menyadari bahwa semua obyek tersebut mempunyai bentuk yang berbeda. Benda-benda tersebut tidak akan bisa dijumpai ada di alam ini sebagaimana seolah-olah tersedia begitu saja di ruangan kita. Benda-benda tersebut telah ditransformasikan (diciptakan/dibuat) dari berbagai material dan dirakit hingga menjadi benda-benda yang kita pergunakan sehari-hari

8 Beberapa obyek terdiri dari satu komponen, seperti paku, baut, kawat, gantungan baju. Namun demikian, kebanyakan obyek seperti, mesin pesawat terbang (ditemukan tahun 1939), ballpoint (1938), panggangan roti (1926), mesin cuci (1910), AC (1928), lemari es (1931), mesin fotocopy (1949), dan semua jenis mesin, serta ribuan produk lainnya , dibangun dari perakitan sejumlah komponen yang terbuat dari berbagai jenis material.

9

10

11 Semua komponen tersebut dibuat melalui berbagai proses yang disebut manufaktur (manufacturing). Di samping produk-produk akhir tersebut, manufaktur juga melibatkan aktifitas dimana produk yang dibuat dipergunakan untuk membuat produk. Produk tersebut adalah mesin-mesin yang dipakai untuk membuat berbagai macam produk. Misalnya : mesin press untuk membuat plat lembaran menjadi bodi mobil, mesin-mesin untuk membuat komponen, atau mesin jahit untuk memproduksi pakaian. Aspek yang sama pentingnya adalah perbaikan dan perawatan (service and maintenance) mesin-mesin tersebut selama umur hidupnya

12 Sejarah proses manufaktur (1700 - 1960)

13

14 Sejarah proses manufaktur (1960 – 2000s)

15

16

17

18

19 Desain Produk & Concurrent Engineering
Gambar a). Menunjukkan langkah-langkah dalam mendesain dan manufaktur produk, yang tergantung pada kompleksitas dan jenis material yang digunakan, rentang waktu antara konsep asli dan pemasaran produk bisa bulanan sampai tahunan. Gambar b). Menunjukkan aliran pembuatan produk secara umum dalam concurent engineering, dari analisa pasar sampai menjadi produk. Gambar b). Gambar a).

20 Pemilihan Material Dan Proses
Terdapat banyak sekali jenis material yang ada di alam, di dalam dunia teknik material umumnya diklasifikasikan menjadi lima jenis yaitu: Material logam (fero, non fero) Polimer Keramik komposit berbagai bahan yang tersedia tersebut, masing-masing jenis memiliki sendiri, sifat material dan karakteristik manufaktur, keuntungan dan keterbatasan, pengolahan dan biaya produksinya, dan konsumen dan industri aplikasi

21 Sifat-sifat material Sifat mekanik (kuat, ulet, keras, tangguh, elastis, lelah, dan mulur) Sifat fisik (berat jenis, panas spesifik, ekspansi termal & konduktifitas, titik leleh, sifat listrik dan magnet) Sifat kimia (oksidasi, korosi, degradasi, racun dan sifat mampu nyala) Sifat-sifat manufaktur (workability) Sifat-sifat fungsi (estetika, ergonomi) Logam Fero dan Non Fero Logam fero adalah: logam paduan yang mengandung besi (Fe) sebagai unsur utamanya. Logam non fero adalah: logam paduan yang mengandung sedikit atau sama sekali tanpa besi (Fe)

22 Dalam dunia teknik, logam (besi / baja) merupakan material yang paling banyak dipakai,
Logam fero dan non fero merupakan bahan anorganik terdiri dari satu atau lebih unsur logam , yang mempunyai sifat: Memiliki struktur kristal dan baik sebagai penghantar (konduktor) panas dan listrik, Memiliki kekuatan dan modulus elastisitas yang tinggi, Mampu mempertahankan kekuatan (strength) baik pada suhu tinggi maupun rendah, Logam juga memiliki duktilitas yang cukup, yang penting untuk banyak aplikasi teknik, Logam dapat diperkuat dengan paduan dan perlakuan panas Beberapa logam dapat dibuat menjadi tahan terhadap korosi

23 Bahan Polimer adalah: bahan organik yang yang memiliki rantai molekul (karbon) yang panjang dan berat molekul yang besar karbon , umumnya non kristal hanya ada beberapa yang merupakan campuran kristal dan non kristal Sifat bahan polimer Polimer umumnya memiliki kepadatan rendah dan kekakuan rendah dibanding bahan logam Lebih lunak dibanding logam dan mempunyai sifat viskoelastis (kenyal dan elastis) Merupakan penghantar listrik yang buruk Titik lelehnya rendah, dan umumnya tidak tahan terhadap cairan asam tahan korosi Ringan (berat jenis rendah)

24 Keramik merupakan bahan anorganik yang terdiri dari logam dan unsur non logam yang terikat bersama secara kimiawi , keramik bisa berupa kristal (keramik), non kristal (gelas) atau campuran keduanya (kaca-keramik) Sifat bahan keramik: Umumnya keramik memiliki titik leleh tinggi dan stabil terhadap cairan kimia seperti asam keramik memiliki kekerasan tinggi dan dapat mempertahankan kekuatannya pada suhu tinggi keramik sangat rapuh dan mudah pecah (duktilitasnya rendah) keramik biasanya merupakan penghantar listrik dan panas yang buruk keramik memiliki kekuatan tinggi pada kompresi

25 Bahan Komposit adalah: bahan campuran (kombinasi) dua atau lebih material hasil rekayasa, berupa matriks (polimer, logam dan keramik) dan penguat (logam, gelas, keramik), Bahan komposit direkayasa untuk menggabungkan sifat terbaik dari masing-masing komponennya Sifat bahan komposit Sifat terutama sifat mekanik bisa direkayasa Ringan dan non magnetik (Kayu adalah bahan komposit yang terbentuk secara alamiah, yang terdiri dari serat selulose yang berada dalam matriks lignin).

26 Sifat mekanik adalah sifat yang menyatakan kemampuan suatu material untuk menerima beban, gaya dan energi tanpa menimbulkan kerusakan pada material tersebut, pentingnya sifat mekanik material dalam aplikasi teknik adalah sebagai berikut: kebutuhan untuk memperoleh pengetahuan tentang sifat bahan, sehingga pilihan material sesuai untuk aplikasinya data sifat mekanik digunakan untuk memprediksi respon bahan terhadap beban mekanis.

27 Beberapa sifat mekanik yang penting antara lain:
Kekuatan (strength) Merupakan kemampuan suatu material untuk menerima beban tanpa menyebabkan material menjadi patah. Berdasarkan pada jenis beban yang bekerja, kekuatan dibagi dalam beberapa macam yaitu: (a) kekuatan tarik, (b) kekuatan geser, (c) kekuatan tekan, (d) kekuatan torsi, dan (e) kekuatan tekuk. Kekakuan (stiffness) Adalah kemampuan suatu material untuk menerima tegangan/beban tanpa mengakibatkan terjadinya deformasi atau difleksi.

28 Keuletan (ductility) Adalah sifat material yang didefinisikan sebagai kecenderungan material mengalami deformasi secara signifikan sebelum patah (pada beban tarik), ukuran keuletan material diukur dengan menggunakan persen perpanjangan sebelum patah atau pengurangan luas sebelum patah, bahan yang memiliki sifat ini antara lain besi lunak, tembaga, aluminium, nikel, dll. Kegetasan (brittleness) Adalah suatu sifat material yang didefinisikan sebagai ukuran tidak adanya deformasi sebelum patah (sifat kegetasan berlawanan dengan keuletan). Contoh bahan yang memiliki sifat kerapuhan ini yaitu: besi cor, keramik

29 Kelelahan (fatigue) Merupakan kecenderungan dari logam untuk menjadi patah bila menerima beban bolak-balik (dynamic load) yang besarnya masih jauh di bawah batas kekakuan elastiknya. Melar (creep) Merupakan kecenderungan suatu logam untuk mengalami deformasi plastik bila pembebanan yang besarnya relatif tetap dilakukan dalam waktu yang lama pada suhu yang tinggi. Kekerasan (hardness) Merupakan ketahanan material terhadap penekanan atau indentasi / penetrasi. Sifat ini berkaitan dengan sifat tahan aus (wear resistance) yaitu ketahanan material terhadap penggoresan atau pengikisan.

30 Kekenyalan (elasticity)
Didefinisikan sebagai kemampuan meterial untuk menerima tegangan tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk yang permanen setelah tegangan dihilangkan, atau dengan kata lain kemampuan material untuk kembali ke bentuk dan ukuran semula setelah mengalami deformasi (perubahan bentuk). Plastisitas (plasticity) Adalah kemampuan material untuk mengalami deformasi plastik (perubahan bentuk secara permanen) tanpa mengalami kerusakan. Material yang mempunyai plastisitas tinggi dikatakan sebagai material yang ulet (ductile), sedangkan material yang mempunyai plastisitas rendah dikatakan sebagai material yang getas (brittle )

31 Sifat mekanik secara umum ditentukan melalui pengujian destruktif dari sampel material pada kondisi pembebanan yang terkontrol, sifat mekanik yang paling baik diperoleh dengan melakukan pengujian pada produk prototif dengan menggunakan pembebanan sebenarnya Uji Tarik dan Tensile Strength Spesimen uji (standar) → lihat gambar Pengujian dilakukan dengan melakukan penarikan pada batang uji perlahan-lahan sampai patah, setiap penambahan beban, panjang bahan uji diukur, hasil pengujian tarik dapat dilihat pada gambar di bawah

32 σ : tegangan =P/A0 ε : regangan =(l-l0)/l0

33 Modulus elastis itas (E), Titik pl pada gbr
Modulus elastis itas (E), Titik pl pada gbr. Di atas → batas proporsional → di bawah titik tsb tegangan sebanding dengan regangan → sifat proporsional diformulasikan sebagai hukum HOOK: E = modulus elastisitas = modulus YOUNG = ukuran kekakuan material pada batas elastis Batas elastis , titik el pada gbr. Di atas → batas elastis → bila dilewati, material akan mengalami deformasi permanen (plastis) → batas perilaku elastis dengan perilaku plastis Titik Y → titik luluh, material mulai mengalami luluh dengan laju deformasi meningkat Titik U → kekuatan tarik ultimate (ultimate Tensile Strength) setelah titik ini material patah (fracture).

34 Uji tekan (comprsssion strength)
Uji tekan dilakukan dengan memberikan beban tekan kepada spesimen berupa batang silinder dengan diameter tertentu.

35 Uji Tekuk (bending) dan Flexural Strength
Uji bending biasanya dilakukan untuk menentukan flexural strength komponen. Pengujian ini dilakukan dengan menumpu batang dengan tumpuan sederhana dan kemudian membebani batang tersebut secara transversal pada bagian tengahnya. Bila materialnya ulet, kegagalan yang terjadi berupa luluh sedangkan bila materialnya getas kegagalannya adalah berupa patahan. Gambar 2.7 menunjukkan contoh hasil akhir uji bending Spesimen uji tekuk setelah gagal, (a) baja ulet, (b) baja karbon getas

36 Uji Puntir Shear Strength
Uji puntir dilakukan untuk mengetahui sifat geseran pada material. Uji puntir biasanya diperlukan untuk komponen yang beban utamanya adalah beban puntir. Bentuk spesimen uji puntir ini tidak jauh berbeda dengan bentuk spesimen uji tarik. Gambar di bawah menunjukkan contoh hasil akhir uji puntir. Spesimen uji puntir setelah gagal, (a) baja ulet, (b) besi cor getas.

37 Sifat-sifat mekanik dapat ditentukan dengan uji puntir adalah sebagai berikut :
Modulus kekakuan geser (Modulus of Rigidity) Persamaan tegangan-regangan untuk puntiran murni didefinisikan sebagai berikut: Dimana τ: tegangan geser, r: radius spesimen, Lo: panjang benda kerja, θ: sudut puntir (radian), dan G: modulus kekakuan geser Hubungan G dengan modulus Young dan rasio Poisson’s dinyatakan sebagai berikut : ν (Rasio Poisson’s): perbandingan antara regangan arah lateral dengan regangan longitudinal.

38 Uji Keras (Hardness) Uji keras dilakukan untuk mendapatkan sifat kekerasan material. Kekerasan biasanya dapat dinyatakan dalam tiga skala yaitu Brinell, Rockwell, atau Vickers. Perbedaan utama dari ketiga skala ini adalah pada beban dan indentor yang digunakan dalam pengukurannya.

39 Micro Hardness (knoop hardness testing)
Sering disebut knoop hardness testing, digunakan untuk : Mengukur kekerasan keramik dan Material lunak Pengujian Vickers

40 Uji Lelah dan Endurance Limit
Dalam aplikasi nyata, banyak sekali komponen mesin yang mengalami pembebanan yang bervariasi terhadap waktu baik besar maupun arahnya. Beban seperti ini disebut beban dinamik. Beban dinamik yang bekerja bolak-balik atau berfluktuasi dapat menimbulkan kegagalan lelah (fatigue). Sifat mekanik material sehubungan dengan fenomena ini adalah kekuatan lelah (fatigue strength). Kekuatan lelah dapat ditentukan dengan melakukan uji lelah, menggunakan mesin R.R. Moore. Gambar di bawah menunjukkan set-up uji lelah dan beban bolak-balik yang dialami spesimen uji.

41

42

43 Basic Manufacturing Processes
Casting or moulding (liquid to solid with new shape) Forming (deformation of solid into new shape) Machining (material removal to make new shape) Joining and assembly (making new shape from smaller shapes) Surface treatments (changing or adding to surface) Heat treating (changing properties without changing shape) Other (vapour deposition, dissolution etc) Often more than one process will be involved; e.g. casting, heat treating, machining, surface treatment.

44 Contoh: pembuatan medali Model 3 D dibuat sesuai yang diinginkan Kemudian model 3 D ditransfer ke mesin CNC (digitizing) Kemudian berdasarkan 3D model dibuatkan cetakan Bahan medali dipotong Bahan medali di bentuk berdasarkan cetakan

45 Application of CAD/CAM to make sunglasses mold
Figure : Machining a mold cavity for making sunglasses. Computer model of the sunglass as designed and viewed on the monitor. Machine the die cavity using a computer numerical-control milling machine Final product. Source: Courtesy of Mastercam/CNC Software, Inc.

46 Basic Manufacturing Processes
Shaping processes (proses pembentukan) Casting/moulding (pengecoran dan cetakan) Cutting/separating (pemotongan dan pemisahan) Deformation/forming Joining (penyambungan) Non shaping processes (bukan pembentukan) Heet treatment Surface finishing/surface treatment

47 Casting/consolidation
Laminating→(a)Filament winding, (b)Lay up, (c)Pultrusion Casting Permanent mould→(a) gravity die casting, (b) pressure die casting, (c) Squeeze casting, Centrifugal casting, (c) Compression moulding, (d) Reaction inj. (e)Moulding, (f)Injection moulding, (g)Rotational moulding, (h)Contact moulding Permanent pattern→ (a) Sand casting, (b) Shell moulding Expendable mould and pattern→ (a) Investment casting, (b) Evaporative pattern casting Deposition techniques→ (a) Chemical techniques, (b) Physical techniques

48 Schematic illustration of various casting processes

49 Deformation/forming Sheet Sheet metal forming, (a)Bending, (b)Die, (c)Spinning Vacuum forming Blow moulding Superplastic forming Bulk Forging Hot Forging : (a) Drop, (b) Press, (c) Upset Cold Forging: (a) Swaging, (b) Cold heading Wire/tube drawing Rolling: (a) Sheet (b) Structural, (c) Pierce Extrusion: (a) Direct, (b) Indirect, (c) Impact Powder processing Slip casting Pressing and sintering Isostatic pressin

50 Schematic illustration of various bulk deformation processes

51 Schematic illustration of various sheet metal forming processes

52 Cutting/separating Mechanical machining: (a) Single point cutting, (b) Multiple point cutting, (c) Grinding/Abrasives Electromachining: (a) Electrochemical, (b) Electrical discharge 3. Shearing: (a) Piercing, (b) Blanking Thermal cutting: (a) Torch cutting, (b) Electric discharge Chemical milling: (a) Immersion, (b) Photo etching

53 Schematic illustrations of various machining and finishing processes.

54 Joining/assembly Resistance welding: (a) Spot weldingm, (b) Seam welding, (c) Projection welding, (d) Electroslag welding Fusion welding Electric arc welding : (1) GMAW, (2) GTAW, (3) SMAW, (4) FCAW, (5) PAW Gas welding Laser welding Electron beam welding Solid state welding: (a) Forge welding, (b) Friction/Ultrasonic welding, (c) Cold welding, (d) Explosive welding, (e) Diffusion bonding Mechanical joining Fasteners : (1) Screws, (2) Rivets, (3) Bolts, (4) Nails, (5) Seams Liquid state bonding : (a) Adhesive bonding, (b) Brazing, (c) Soldering

55 Schematic illustration of various joining processes