JOURNAL OF AUTOMOTIVE ENGINEERING TECHNOLOGY - VOL.
1 NO.
27- 36
Journal of Automotive Engineering Technology ISSN (Prin.
x-x ISSN (Onlin.
Article Category Perancangan Jig Welding Berbasis Autodesk Inventor untuk Mendukung Stabilitas Positioning dan Efektivitas Proses Pengelasan Swing Arm Sepeda Motor Listrik Lucky Ries Afiadi1.
Guruh Bayu 2.
Milzam Nuha Dzakwan3.
Edwin Sahrial Solih4
1,2,3,4
Teknologi Rekayasa Otomotif.
Jl.
Letjen Suprapto No.
Cemp.
Putih Tim.
Jakarta 10510.
Indonesia
ARTICLE INFO
Received Revised Published : 07 February 2025
: 15 March 2025
: 30 May 2025
KEYWORDS
Swing Arm.
Jig Welding.
Electrical Motor.
Spot Welding.
CAE
CORRESPONDENCE
E-mail Correspnding Author:
afiadi@gmail.
E-mail Co-Author:
guruhhijriyahya@gmail.
milzamtugas@gmail.
A B T R A C T
Swing arm merupakan komponen krusial pada sepeda motor listrik yang membutuhkan presisi tinggi dalam proses fabrikasinya.
Pengelasan manual yang selama ini digunakan rentan terhadap variasi posisi akibat keterbatasan operator dalam mempertahankan alignment komponen, sehingga berpotensi menimbulkan distorsi las.
Penelitian ini bertujuan merancang jig welding berbasis Autodesk Inventor sebagai solusi untuk menghasilkan pengelasan swing arm yang lebih presisi dan konsisten.
Kontribusi penelitian ini berupa desain 3D jig welding yang mencakup aspek teknis fabrikasi, ergonomi operator, dan analisis kekuatan struktur.
Perancangan dilakukan melalui pemodelan 2D swing arm, pemilihan material S50C, serta penentuan titik spot welding.
Analisis kekuatan struktur dilakukan menggunakan simulasi CAE dengan pembebanan statis 392,4 N, dilanjutkan simulasi CAM untuk menghasilkan toolpath pemesinan komponen.
Hasil simulasi CAE menunjukkan tegangan Von Mises sebesar 0,6366 MPa, jauh di bawah yield strength S50C sebesar 375 MPa.
Nilai displacement hanya 0,001506 mm dan safety factor mendekati 15 ul, mengindikasikan struktur dalam kondisi aman.
Desain jig dilengkapi pad adjuster, locator body, dan clamp yang mampu memposisikan komponen secara tepat dan stabil.
Penggunaan jig welding terbukti mampu menghasilkan kualitas pengelasan yang konsisten dan kepresisian yang tinggi dibandingkan pengelasan manual.
This is an open access article under the CCAeBYNC license PENDAHULUAN Industri manufaktur memegang posisi yang sangat strategis, khususnya dalam proses penciptaan berbagai produk (Fitriani et al.
, 2024.
Solih et al.
, 2.
Persaingan di area yang semakin kompetetif menjadikan tuntutan penuh bagi perusahaan untuk memenuhi kebutuhan konsumen serta menjaga kualitas produk yang baik (Safinatunnaja, 2024.
Shalihah & Kiswanto, 2.
Salah satu produk otomotif yang krusial yaitu swing arm yang berfungsi sebagai penopang roda belakang sekaligus menjaga kestabilan dan kenyamanan kendaraan saat digunakan (Bachri et al.
, 2.
Oleh karena itu, dalam proses produksi swing arm, diperlukan standar manufaktur yang baik guna menghasilkan produk berkualitas dan berkesinambungan Hal ini termasuk penerapan sistem pelumasan yang tepat pada bagian poros .
guna mengurangi gesekan, mencegah keausan dini, serta memastikan mekanisme gerak swing arm tetap bekerja secara optimal (Safril et al.
, 2023.
Safril.
Azmi, et al.
, 2.
Proses fabrikasi dan pengelasan pada swing arm biasanya diterapkan di sejumlah titik tertentu yang terdapat pada bagian-bagian komponennya.
Permasalahan yang terjadi pada pengelasan manual sering kali menghasilkan variasi posisi https://doi.
org/10.
52330/jaet.
AFIADI/ JOURNAL OF AUTOMOTIVE ENGINEERING TECHNOLOGY - VOL.
1 NO.
yang beragam.
Pada situasi demikian, kesulitan operator dalam mempertahankan aligment komponen yang menyebabkan distorsi las yang tidak terdeteksi hingga tahap akhir produksi (AchmatTirtaAryaPribadi, 2.
Dapat disimpulkan bahwa dibutuhkan suatu alat bantu produksi yang dapat memposisikan komponen secara tepat selama proses pengelasan Oleh penelitian sebelumnya yang membahas tentang swing arm sepeda motor listrik umumnya berfokus analisis kekuatan struktur, tegangan von mises, displacement, dan faktor keamanan menggunakan simulasi perangkat lunak CAD/CAE (Bachri et al.
, 2.
Namun, di dalam penelitian tersebut tidak membahas secara spesifik proses manufaktur, khususnya pada tahap pengelasan swing arm yang berpengaruh terhadap ketepatan alignment, kestabilan posisi komponen, serta kualitas hasil pengelasan .
ailul hidayat, 2.
Selain itu, penelitian mengenai perancangan jig welding untuk swing arm sepeda motor listrik masih relatif jarang ditemukan, padahal komponen tersebut membutuhkan tingkat presisi yang tinggi dalam proses fabrikasinya.
Kontribusi dari penelitian ini adalah perancangan konsep desain 3D jig welding yang dapat membantu proses positioning komponen swing arm sepeda motor listrik agar lebih presisi, stabil, dan konsisten selama proses pengelasan berlangsung.
METODE
Permodelan 2D swing arm Gambar.
1 Swing arm Dalam merancang jig swing arm langkah awal yaitu membuat 2D model terlebih dahulu.
2D model ini dirancang menggunakan software autodesk inventor 2025 dengan mengikuti dimensi standar swing arm pada motor listrik ELGO.
Tujuan perancangan produk 2D swing arm adalah untuk menvisualkan bentuk, dimensi, dan geometri komponen secara presisi sebelum proses manufaktur dilakukan, sehingga pada tahap ini dapat efektif dan efisien (Nurhadi et al.
Pada Gambar 1 2D swing arm ditampilkan terdapat pivot, suspension mountain, dan bridge, dari ketiga elemen tersebut berpengaruh langsung terhadap akurasi perakitan dan distribusi beban dinamis disaat kendaraan dioperasikan.
Berdasarkan hal tersebut, ketepatan desain 2D swing arm berperan penting dalam menjamin kesesuaian dimensi, geometri, dan fungsi komponen pada tahap manufaktur berikutnya.
Penggunaan jig yang dirancang dengan tepat terbukti mampu mempersingkat waktu operasional proses manufaktur sekaligus menghasilkan akurasi dimensi produk akhir yang tinggi (Indrawan et al.
, 2.
Selain itu, dalam penggunaan jig dapat mencegah terjadinya distorsi berupa perubahan dimensi pada komponen selama proses pengelasan, terutama pada area sambungan yang memiliki geometri kompleks dan bersifat asimetris sehingga rentan terhadap deformasi apabila tidak ditopang dengan sistem penahan yang tepat .
Karakteristik material Tahap penentuan material ditentukan berdasarkan fungsi dan kebutuhan dari kekuatan masing masing bagian.
Pada komponen locator digunakan material S50C begitu pula dengan komponen meja jig.
Material S50C memiliki kekuatan untuk menampung beban serta ketahanan aus dari material sehingga sering dimanfaatkan untuk kebutuhan manufaktur berkekuatan https://doi.
org/10.
52330/jaet.
AFIADI/ JOURNAL OF AUTOMOTIVE ENGINEERING TECHNOLOGY - VOL.
1 NO.
tinggi (Syafrizal, 2.
Pemilihan material S50C bertujuan memastikan kekakuan jig yang cukup dalam menahan beban penjepitan serta meminimalkan deformasi selama pengelasan.
S50C mempunyai kandungan karbon sebesar 0,47% - 0,53% menjadikannya sebuah opsi yang tepat untuk komponen yang membutuhkan kekerasan tinggi (Syafrizal, 2.
Alasan pemilihan S50C diperkuat dari sifat mekanik tersebut yang memungkinkan komponen jig mampu mempertahankan akurasi dimensinya meskipun terjadinya tegangan termal yang berulang selama pengelasan .
Ketidakseragaman sebaran panas yang terjadi dalam proses pengelasan berpotensi memicu peningkatan deformasi secara signifikan jika variabel-variabel termal dibiarkan tanpa pengawasan yang memadai (Han et al.
Data material diambil dari standar yang relevan dan diterapkan secara konsisten pada seluruh komponen untuk memastikan performa jig dipengaruhi oleh desain geometrinya, bukan variasi sifat material.
Parameter sifat mekanik material S50C yang digunakan dalam perancangan locator dan meja jig ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1.
Spesifikasi material S50C
Properti Nilai Satuan Tensile strength
Yield strength
Hardness Elongation Ration
Reduction of area
>630
>375
<235
>14
>40
Mpa Mpa Psi Penentuan Spot Welding Gambar.
2 Titik spot welding Gambar 2 menunjukkan titik-titik welding yang ditandai dengan lingkaran warna biru yang akan dilakukan dalam proses Bermula dari bagian-bagian komponen yang terpisah menjadi satu melalui proses pengelasan.
Kualitas sambungan las sangat mempengaruhi struktur komponen yang kokoh (Harun.
, dkk.
Secara umum, jig dapat meningkatkan akurasi posisi benda kerja dalam proses penyambungan serta mengurangi deformasi akibat panas pengelasan (Sibanda et al.
, 2.
Hal ini harus di pahami, penentuan titik pengelasan yang tepat dan penggunaan jig sebagai alat bantu sangat diperlukan untuk menghasilkan sambungan las yang berkualitas, akurat, dan bebas dari deformasi akibat panas Rumus Force Load untuk Analisis CAE:
Gaya Beban Statis (Static Loa.
Dalam analisis berbasis Computer-Aided Engineering (CAE), penentuan gaya beban yang bekerja pada suatu komponen struktural merupakan tahap dasar sebelum simulasi dilaksanakan.
Salah satu beban utama yang diperhitungkan adalah gaya beban statis .
tatic loa.
, yaitu gaya yang timbul akibat pengaruh gravitasi terhadap massa benda(Safril.
Wirandi, et al.
Wati, 2.
Gaya beban statis diformulasikan dengan persamaan:
https://doi.
org/10.
52330/jaet.
AFIADI/ JOURNAL OF AUTOMOTIVE ENGINEERING TECHNOLOGY - VOL.
1 NO.
yce=ycoycuyci .
Keterangan:
F = Gaya beban (N) m= Massa benda kerja .
g = Percepatan gravitasi = 9,81 m/sA HASIL DAN PEMBAHASAN Perancangan Jig welding Gambar.
3 Desain Jig welding swing arm Sesuai Gambar.
3 di atas merupakan rancangan desain tiga dimensi beserta komponen-komponennya yang digunakan sebagai alat bantu bernama jig.
Secara struktural meja jig diatas tersusun dari pad adjuster, frame meja, dan meja sebagai bidang kerja yang menempatkan sebuah bagian-bagian seperti locator body, head serta clamp.
Dari elemen struktural tersebut tidak sekedar dirancang untuk memenuhi kebutuhan teknis fabrikasi, akan tetapi dalam mendesain perlu mempertimbangkan aspek kenyamanan dan keselamatan operator jangka panjang.
Oleh sebab itu salah satu solusi dari permasalahan tersebut adalah dengan menambahkan pad adjuster.
Kemampuan pad adjuster terhadap meja jig memberikan keleluasaan bagi operator untuk menyesuaikan posisi permukaan kerja sesuai dengan proporsi tubuhnya, di mana posisi ideal tercapai ketika sudut siku berada pada 90A sehingga distribusi beban pada tulang belakang dapat terjaga dengan baik (Alifia.
, & Putri.
Penerapan perubahan desain yang berorientasi pada kenyamanan kerja, seperti hadirnya meja yang dapat diatur ketinggiannya, diyakini berpotensi menekan nilai skor REBA sampai separuhnya, yang pada akhirnya berdampak pada berkurangnya keluhan gangguan otot dan sendi secara nyata sekaligus meningkatkan keamanan kerja bagi operator di lapangan (Daryn & Alkan, 2.
https://doi.
org/10.
52330/jaet.
AFIADI/ JOURNAL OF AUTOMOTIVE ENGINEERING TECHNOLOGY - VOL.
1 NO.
Posisi operator Gambar.
4 Tinggi dari lantai hingga base Gambar.
5 Tinggi dari base hingga locator Gambar di atas menunjukkan simulasi posisi operator berdiri di depan meja jig welding yang dirancang dengan mempertimbangkan aspek ergonomi berdasarkan data antropometri tubuh manusia.
Dari gambar tersebut terlihat bahwa tinggi permukaan meja jig dirancang sejajar dengan tinggi siku operator dalam posisi berdiri tegak.
Hal ini merupakan prinsip dasar ergonomi workstation yang bertujuan meminimalkan beban pada bahu, leher, dan tulang belakang (Sutjipto.
Dengan demikian, pengaturan tinggi meja jig yang sesuai dengan antropometri operator sangat penting untuk menciptakan proses pengelasan yang lebih nyaman, aman, dan ergonomis.
Hal ini dibuktikan berdasarkan hasil pengukuran pada software yang menunjukkan bahwa ketinggian dari lantai hingga permukaan atas meja kerja adalah 871,23 mm, sedangkan jarak dari atas meja kerja hingga titik locator adalah 287,64 mm, sehingga total ketinggian keseluruhan struktur jig dari lantai hingga locator mencapai 1.
158,87 mm.
Dimensi ketinggian ini sesuai dengan hasil penelitian (Zhang et al, 2.
yang membuktikan melalui simulasi digital human menggunakan perangkat lunak Jack bahwa ketinggian operasi yang optimal untuk welder berdiri berkisar antara 1000Ae1150 mm dari lantai, di mana ketinggian terbaik untuk operator laki-laki persentil ke-5 hingga ke-50 adalah 1050Ae1100 mm dan untuk operator perempuan adalah 1000Ae1050 mm, sehingga operator dapat bekerja dengan postur tubuh yang nyaman, meminimalkan tekanan pada punggung bawah, serta mendukung akurasi proses pengelasan selama operasi berlangsung CAE (Computer aided engginerin.
Untuk mengetahui kekuatan tarik dari material yang diuji dalam penelitian ini menggunakan pendekatan software inventor yaitu stress analys.
Fitur stress analys yang terdapat di software inventor atau umumnya dikenal dengan simulasi berbasis CAE menjadikan peran penting untuk menguji performa struktur rangka secara akurat tanpa membuat prototipe fisik terlebih dahulu(Furqani & Arief, 2.
Data yang diberikan pada CAE demikian, memuat gambaran ketika deformasi, bagaimana distribusi tegangan serta faktor keamanan agar memungkinkan optimalisasi terhadap desain sebelum di produksi (Pamungkas & Widi, 2.
Langkah yang digunakan pada simulasi ini yaitu menetapkan kondisi tumpuan tetap atau fixed support dan lokasi titik beban statis, kemudian menjalankan simulasi perhitungan numerik untuk memperoleh hasil distribusi tegangan von mises stress, deformation, dan safety factor (Pamungkas & Widi, 2.
Diketahui perhitungan massa dari seluruh komponen seperti locator body, locator head, clamp sebesar 40 kg.
Berikut ini perhitungan dari Force Load base meja jig sebagai berikut:
https://doi.
org/10.
52330/jaet.
AFIADI/ JOURNAL OF AUTOMOTIVE ENGINEERING TECHNOLOGY - VOL.
1 NO.
yce=ycoycuyci .
= 40 ycoyci ycu 9,81 ycA 392,4 ycA Von mises stress Gambar.
6 Von misses Pada pengujian dengan beban 392,4 N menghasilkan sebuah simulasi dari distribusi tegangan von mises.
Berdasarkan hasil simulasi pada rangka meja jig welding dengan material S50C pada gambar 6 diperoleh distribusi tegangan von Mises sebesar 0,637 Mpa.
Merujuk dengan tabel 1 yang membahas spesifikasi material S50C yield strength sebesar 375 Mpa menandakan hasil simulasi masih berada jauh di bawah batas tersebut.
Hal ini mengindikasikan bahwa struktur berada dalam kondisi aman terhadap beban yang diberikan (Tabayyun, 2.
Displacement Gambar.
7 Displacement Pada pengujian dengan beban 392,4 N menghasilkan sebuah simulasi dari distribusi tegangan displacement.
Berdasarkan hasil simulasi pada rangka meja jig welding dengan material S50C pada gambar 7 diperoleh nilai displacement sebesar 1,506 ycu 10Oe3 .
https://doi.
org/10.
52330/jaet.
AFIADI/ JOURNAL OF AUTOMOTIVE ENGINEERING TECHNOLOGY - VOL.
1 NO.
Safety factor Gambar.
8 Safety factor Berdasarkan hasil simulasi Finite Element Analysis (FEA) yang memperlihatkan bahwa hampir seluruh area struktur didominasi oleh warna biru tua, yang bersesuaian dengan nilai faktor keamanan mendekati atau sama dengan 15 ul.
Kondisi ini mengindikasikan bahwa material pada bagian utama struktur base meja bekerja jauh di bawah batas kekuatan luluhnya .
ield strengt.
pada kondisi pembebanan yang dimodelkan.
CAM (Computer aided manufacturin.
Sebelum proses fabrikasi komponen diperlukan simulasi pemesinan menggunakan software autodesk inventor pada fitur CAM.
Proses CAM diawali dengan pembuatan model 3D terlebih dahulu yang kemudian di lanjutkan dengan proses simulasi pergerakan toolpath.
Output dari pergerakan toolpath ini akan berupa gcode atau rangkaian alfanumerik untuk mengendalikan mesin CNC selama proses pemesinan berlangsung (Novansyah & Abizar, 2.
Tahapan simulasi CAM ini memastikan proses fabrikasi komponen jig welding swing arm berjalan akurat dan efisien sebelum mesin CNC dioperasikan secara aktual.
Berikut ditampilkan berupa gambar hasil simulasi CAM untuk beberapa komponen.
Gambar 10.
Simulasi CAM, .
locator body .
, locator head .
locator clamp .
locator head 2 Dapat ditunjukkan oleh Gambar.
10 merupakan hasil CAM dari locator body, locator head, locator clamp.
Tujuan dari CAM adalah untuk meningkatkan presisi dan efisiensi produksi dengan meminimalkan kesalahan manusia, mengoptimalkan jalur pahat .
, serta mempercepat proses dari tahap desain hingga ke tahap produksi nyata.
Selain itu.
CAM juga memungkinkan dilakukannya simulasi proses pemotongan secara virtual sebelum produksi berlangsung, sehingga potensi kesalahan, tabrakan pahat, maupun pemborosan material dapat dideteksi dan dihindari lebih awal.
KESIMPULAN
Diperoleh desain jig welding berupa 3D yang dirancang menggunakan software inventor untuk proses pengelasan swing arm dan secara struktur base pada jig telah di analisis melalui pendekatan simulasi CAE yang menyimpulkan bahwa struktur berada dalam kondisi aman terhadap beban yang diberikan.
Dalam desain jig tersebut terdapat pad adjuster, frame meja, locator body, dan clamp yang berfungsi untuk memposisikan komponen swing arm secara tepat, stabil, dan konsisten selama proses pengelasan berlangsung.
Proses pengelasan manual selama ini rentan terhadap variasi posisi akibat https://doi.
org/10.
52330/jaet.
AFIADI/ JOURNAL OF AUTOMOTIVE ENGINEERING TECHNOLOGY - VOL.
1 NO.
keterbatasan operator dalam mempertahankan alignment komponen secara konsisten, sehingga penggunaan jig welding hadir sebagai solusi yang mampu menghasilkan kualitas pengelasan yang konsisten dan kepresisian yang tinggi.
Nilai tegangan Von Mises yang diperoleh sebesar 0,637 MPa berada jauh di bawah nilai yield strength material S50C sebesar 375 MPa, sementara nilai displacement maksimum yang terjadi hanya sebesar 1,506 ycu 10Oe3 yang mengindikasikan deformasi struktural yang sangat minimal.
Selain itu, distribusi faktor keamanan .
afety facto.
yang mendominasi hampir seluruh area struktur dengan nilai mendekati 15 ul jauh melampaui batas minimum yang dipersyaratkan sebesar 1,5 secara tegas mengonfirmasi bahwa seluruh komponen struktur meja jig welding berada dalam kondisi aman terhadap beban yang DAFTAR PUSTAKA