JURNAL INOVATOR
Jurnal Program Studi Teknik Mesin
POLITEKNIK JAMBI
Jurnal Inovator.
Vol.
No.
78Ae83 homepage: w.
id/index/inovator Inovasi Media Pembelajaran Alat Berat: Prototipe Simulator Excavator Hidrolik Air Berbiaya Rendah Menggunakan Teknologi Fused Deposition Modeling (FDM) Wibi Pramanda a, *.
Sandi Yudha Barri Zaqy a.
Satrio Darma Utama b Program Studi Teknologi Rekayasa Pemeliharaan Alat Berat.
Politeknik Jambi.
Jln Lingkar Barat 2 Kota Jambi 36361.
Indonesia Program Studi Teknik Mesin.
Politeknik Jambi.
Jln Lingkar Barat 2 Kota Jambi 36361.
Indonesia
INFO ARTIKEL
Riwayat Artikel:
Diterima 26 November 2025 Diterima setelah direvisi 3 Desember 2025 Disetujui 5 Desember 2025 Kata kunci:
Simulator Excavator Hidrolik Air 3D Printing Media Pembelajaran Abstract- The limitations of physical teaching aids pose a challenge to the effectiveness of learning in the heavy equipment course at Jambi Polytechnic.
This study aims to address the issue by designing and building a low-cost excavator simulator prototype as an interactive learning medium.
The research method consists of three main stages: component design using FUSION 360, manufacturing with 3D printing technology Fused Deposition Modeling (FDM) using PLA material, and assembly of a manual water-based hidrolik system utilizing syringes as aktuators.
The result is a functional prototype capable of accurately demonstrating all basic excavator movements, including base rotation, as well as boom, arm, and bucket movements controlled through levers.
This simulator has proven to be an effective and practical teaching aid solution to enhance studentsAo practical understanding of mechanical principles and hidrolik systems in heavy equipment.
Intisari- Keterbatasan alat peraga fisik menjadi kendala dalam efektivitas pembelajaran mata kuliah alat berat di Politeknik Jambi.
Penelitian ini bertujuan untuk mengatasi masalah tersebut dengan merancang dan membangun sebuah prototipe simulator excavator berbiaya rendah sebagai media pembelajaran yang Metode penelitian mencangkup tiga tahap utama: perancangan komponen menggunakan FUSION 360, manufaktur dengan teknologi cetak 3D Fused Deposition Modeling (FDM) berbahan PLA , dan perakitan sistem hidrolik manual berbasis air yang menggunakan suntikan .
sebagai aktuator.
Hasilnya adalah sebuah prototipe fungsional yang mampu mendemonstrasikan secara akurat seluruh gerakan dasar excavator, termasuk rotasi base, serta pergerakan boom, arm, dan bucket yang dikontrol melalui tuas.
Simulator ini terbukti menjadi solusi alat peraga yang efektif dan aplikatif untuk meningkatkan pemahaman praktis mahasiswa mengenai prinsip kerja mekanik dan sistem hidrolik pada alat berat.
Pendahuluan Di tengah pesatnya laju pembangunan infrastruktur dan ekspansi industri pertambangan, peran alat berat seperti excavator menjadi semakin tak tergantikan .
Keandalan dan efisiensi operasional alat ini sangat bergantung pada kompetensi operatornya .
Oleh karena itu, institusi pendidikan vokasi, seperti Politeknik Jambi, memikul tanggung jawab krusial untuk mencetak tenaga kerja terampil yang siap pakai .
Akan tetapi, metode pembelajaran tradisional dalam mata kuliah alat berat menghadapi tantangan mendasar, yakni kesulitan dalam menyajikan pengalaman praktis yang optimal karena keterbatasan akses terhadap mesin asli .
Kendala utamanya mencakup biaya akuisisi dan perawatan unit yang prohibitif, konsumsi bahan bakar yang tinggi untuk sesi latihan, serta risiko keselamatan kerja yang tidak dapat diabaikan, terutama bagi mahasiswa pemula .
Keterbatasan ini secara langsung menciptakan kesenjangan antara pengetahuan teoretis yang diajarkan di * Corresponding Author:
E-mail:wibi@politeknikjambi.
id (Wibi Pramand.
kelas dan pemahaman intuitif mengenai dinamika mesin yang hanya bisa diperoleh melalui interaksi langsung .
Menjawab tantangan tersebut, dunia akademik dan industri telah beralih ke teknologi simulasi sebagai jembatan antara teori dan praktik.
Berbagai penelitian telah menunjukkan potensi besar dari inovasi teknologi dalam bidang ini .
Studi yang berfokus pada analisis Finite Element Method (FEM) berhasil memvalidasi kekuatan dan ketahanan struktur lengan excavator secara digital, memberikan fondasi rekayasa yang kuat .
Di sisi lain, pengembangan simulator yang dikendalikan melalui Internet of Things (IoT) telah membuka jalan bagi pelatihan jarak jauh dan pemantauan kinerja secara real-time .
Tidak ketinggalan, teknologi Augmented Reality (AR) juga telah dimanfaatkan untuk menciptakan media pembelajaran yang imersif, di mana pengguna dapat memvisualisasikan komponen internal dan mekanisme kerja silinder hidrolik secara virtual .
Meskipun kemajuan-kemajuan ini memberikan kontribusi signifikan, solusi yang ada cenderung berfokus pada simulasi digital atau analisis Jurnal Inovator.
Vol.
No.
78Ae83 rekayasa tingkat lanjut .
Platform canggih ini, walau efektif, seringkali masih memerlukan investasi yang cukup besar dan dapat menciptakan bentuk abstraksi baru bagi pembelajar.
Pengalaman mengoperasikan joystick di layar monitor tidak sepenuhnya dapat menggantikan pemahaman taktil mengenai bagaimana sebuah sistem hidrolik mentransmisikan gaya dan menghasilkan gerakan mekanis.
Terdapat sebuah celah pedagogis untuk sebuah alat bantu ajar yang bersifat fisik, interaktif, namun tetap berbiaya rendah dan aman digunakan .
Penelitian ini diajukan untuk mengisi celah tersebut dengan mengusulkan sebuah pendekatan yang lebih fundamental dan aplikatif.
Fokus utama dari studi ini adalah merancang dan membangun sebuah prototipe simulator excavator fungsional dalam skala mini, yang mengintegrasikan dua teknologi yang mudah diakses: manufaktur aditif .
encetakan 3D) untuk produksi komponen dan sistem hidrolik manual sederhana berbasis air .
Dengan demikian, penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan sebuah media pembelajaran fisik yang tidak hanya mampu meniru gerakan-gerakan esensial dari sebuah excavator, tetapi juga secara transparan mendemonstrasikan prinsip-prinsip dasar fisika di Diharapkan prototipe ini dapat menjadi solusi praktis dan efektif untuk meningkatkan kualitas pembelajaran di Politeknik Jambi, memberikan mahasiswa pengalaman belajar .
ands-o.
yang berharga, dan menjembatani kesenjangan antara teori dan praktik di bidang alat berat.
Metodologi Penelitian ini menggunakan pendekatan rekayasa desain dan manufaktur .
esign and manufacturing engineerin.
untuk menghasilkan sebuah prototipe fungsional .
Tahapan-tahapan tersebut meliputi perancangan konseptual dan pemodelan 3D, seleksi material dan manufaktur, perakitan sistem, serta pengujian fungsional.
Alat-alat yang digunakan berfokus pada tahapan perancangan, meliputi perangkat keras dan perangkat lunak untuk proses desain dan pencetakan komponen simulator, yang disajikan secara rinci dalam Tabel 1.
simulator mini excavator yang fungsional, yang tidak hanya relevan sebagai sarana penelitian dan pengembangan teknologi simulasi, tetapi juga sebagai media pembelajaran praktis untuk memahami prinsip kerja excavator dengan pendekatan yang lebih aman, efisien, dan ekonomis.
Tabel 2.
Daftar Material Fisik untuk Manufaktur dan Perakitan Prototipe Alat Filamen Pencetakan Komponen Penggerak Saluran Fluida Penguat Struktur Fluida Kerja Spesifikasi / Fungsi Utama Esun PLA ABS Filamen (Beig.
Material utama untuk mencetak komponen fisik simulator.
Suntikan (Sring.
3 ml.
Digunakan sebagai aktuator hidrolik mini pada sistem pergerakan arm excavator.
Selang Infus.
Digunakan sebagai saluran transfer fluida .
antara joystick dan aktuator suntikan.
Baut (M3.
M4.
dan Sekrup (M.
Digunakan sebagai elemen pengikat untuk menyatukan komponen yang telah dicetak.
Air.
Digunakan sebagai fluida kerja pada sistem hidrolik.
Perancangan Konseptual dan Pemodelan 3D Tahap awal penelitian secara intensif berfokus pada perancangan seluruh komponen simulator.
Proses perancangan ini dilaksanakan dengan memanfaatkan perangkat lunak Computer-Aided Design (CAD) canggih, yaitu Autodesk Fusion 360 Education Licensed .
Pendekatan desain dikembangkan secara fundamental berdasarkan prinsip kerja dan kinematika excavator konvensional, namun dengan penyesuaian skala menjadi model miniatur yang dapat dioperasikan.
Dalam fase ini, total 14 komponen utama berhasil dimodelkan secara detail, mencakup struktur inti seperti base, base swing .
ekanisme puta.
, boom .
engan utam.
, arm .
engan kedu.
, bucket .
endok pengeru.
, serta berbagai pin dan linkage penyambung yang vital.
Tabel 1.
Alat untuk Pencetakan Simulator Excavator Alat 1 Komputer (PC) 3D Printer Aplikasi Pemodelan Aplikasi Slicer Spesifikasi / Fungsi Utama Intel Core i5.
VGA 2 GB.
RAM 16GB.
Digunakan untuk pemodelan 3D dan persiapan Fused Deposition Modeling (FDM) dengan mesin printer 3D Kingroon KP3S V1 Fusion 360 (Education License.
Digunakan untuk perancangan konseptual dan pemodelan 3D komponen.
Orca Slicer.
Digunakan untuk mengubah model 3D menjadi G-code untuk proses pencetakan Bahan-bahan yang tercantum pada Tabel 2 merupakan material fisik esensial yang digunakan dalam proses perakitan simulator mini excavator berbasis teknologi 3D printing dengan media fluida air.
Material tersebut tidak hanya berfungsi sebagai komponen struktural yang membentuk kerangka dan mekanisme utama, tetapi juga sebagai elemen pendukung yang memungkinkan integrasi sistem hidrolik sederhana berbasis fluida air dapat direalisasikan.
Pemilihan material yang tepat menjadi faktor penentu dalam menjamin ketahanan, presisi, serta kompatibilitas komponen hasil cetak 3D dengan sistem fluida yang digunakan.
Dengan demikian, keberadaan material ini berperan penting dalam menghasilkan prototipe Pertimbangan utama yang dijadikan landasan dalam fase perancangan ini adalah fungsionalitas mekanis yang harus mampu meniru gerakan aktual excavator, kemudahan fabrikasi .
esign for manufacturabilit.
dengan mengoptimalkan bentuk untuk teknologi cetak 3D, dan kemudahan dalam proses perakitan akhir .
Oleh karena itu, setiap komponen dirancang dengan dimensi dan toleransi yang sangat presisi.
Ketelitian ini krusial untuk memastikan pergerakan yang mulus, minim gesekan, dan sinkron antarbagian, terutama pada titik-titik sendi .
yang menampung beban.
Selain itu, aspek integrasi dengan sistem hidrolik .
enggunakan suntikan dan selan.
juga diperhitungkan, memastikan adanya ruang yang cukup untuk pemasangan aktuator.
Keseluruhan proses perancangan serta pemodelan tiga dimensi .
D) dari komponen lengan excavator yang telah dilakukan dapat divisualisasikan secara jelas melalui ilustrasi yang ditampilkan pada Gambar 1a dan 1b, sehingga pembaca dapat memahami bentuk, struktur, dan detail rancangan yang dihasilkan sebelum memasuki tahapan manufaktur fisik.
ISSN 2615-5052 (Onlin.
Jurnal Inovator.
Vol.
No.
78Ae83 penyambungan komponen-komponen utama menggunakan baut M3.
M4, dan M5 sebagai pin pada setiap sendi pergerakan.
Untuk sistem penggerak, dirancang sebuah sistem hidrolik manual sirkuit tertutup .
losed-loo.
Sistem ini terdiri dari delapan unit suntikan .
medis berukuran 3 ml yang berfungsi sebagai piston dan silinder hidrolik.
Empat suntikan diposisikan sebagai tuas kontrol .
bagi operator, dan empat suntikan lainnya dipasang pada struktur simulator sebagai aktuator linier.
Setiap tuas kontrol terhubung ke satu aktuator melalui selang infus Air demineralisasi digunakan sebagai fluida hidrolik karena sifatnya yang inkompresibel, aman, dan mudah diperoleh.
Prinsip kerjanya didasarkan pada hukum Pascal, di mana tekanan yang diberikan oleh operator pada tuas kontrol ditransmisikan secara merata melalui fluida untuk menggerakkan aktuator yang terhubung pada boom, arm, dan bucket .
4 Pengujian Fungsional Tahap akhir dari penelitian ini adalah pengujian fungsional prototipe simulator untuk memastikan bahwa seluruh sistem dapat beroperasi sesuai rancangan dan layak digunakan sebagai alat peraga pembelajaran pada mata kuliah hidrolik alat berat.
Pengujian dilakukan dengan pendekatan kualitatif melalui observasi langsung terhadap kinerja sistem hidrolik dan pergerakan mekanisme simulator.
Pengujian dilakukan dengan memberikan input berupa tekanan manual pada tuas kendali hidrolik dan mengamati respon aktuator pada empat jenis pergerakan utama, yaitu:
Gambar 1.
Proyeksi Desain Simulator Excavator, .
Desain Simulator Excavator 2 Manufaktur Komponen dengan Pencetakan 3D Seluruh komponen yang telah dirancang kemudian difabrikasi menggunakan metode manufaktur aditif.
Teknologi yang digunakan adalah Fused Deposition Modeling (FDM) dengan mesin printer 3D Kingroon KP3S V1 .
Proses manufaktur dengan pencetakan 3D dilakukan di Politeknik Jambi.
Material yang dipilih untuk proses pencetakan adalah filamen Polylactic Acid (PLA ) dari merek Esun.
Pemilihan material PLA didasarkan pada karakteristiknya yang memiliki kekuatan mekanik yang lebih baik dibandingkan PLA standar, tingkat penyusutan .
yang rendah selama proses pencetakan, serta biaya yang ekonomis, menjadikannya sangat sesuai untuk aplikasi pembuatan prototipe Parameter pencetakan seperti suhu nozzle, kecepatan cetak, dan ketebalan lapisan diatur untuk mengoptimalkan kualitas dan kekuatan hasil cetakan .
Gerakan boom: mengangkat dan menurunkan lengan utama Gerakan arm: menjangkau ke depan dan menarik ke belakang Gerakan bucket: membuka dan menutup untuk simulasi fungsi Gerakan swing: memutar struktur atas untuk mensimulasikan jangkauan kerja Setiap fungsi diuji secara terpisah dan simultan untuk memastikan sinkronisasi antara aktuator berjalan dengan baik.
Kriteria keberhasilan ditentukan berdasarkan kemampuan sistem dalam menampilkan pergerakan yang halus, resposif, dan sesuai arah gerak yang dirancang.
Hasil dari pengujian fungsional ini digunakan sebagai dasar untuk analisis efektivitas dan nilai edukatif prototipe, yang dibahas lebih lanjut pada bagian hasil dan pembahasan.
Hasil dan Pembahasan 1 Hasil Prototipe Prototipe simulator excavator berhasil direalisasikan melalui proses perancangan berbasis computer aided design (CAD) dan manufaktur menggunakan teknologi 3D printing metode fused deposition modeling (FDM).
Komponen utama terdiri dari base, base swing, boom, arm, bucket dan beberapa holder hidrolik, seluruhnya diproduksi menggunakan material PLA yang memiliki ketahanan mekanik cukup baik untuk aplikasi prototipe.
Detail komponen dapat dilihat pada Tabel 3.
3 Perakitan Sistem Mekanik dan Hidrolik Setelah proses fabrikasi selesai, seluruh komponen dirakit menjadi satu unit simulator yang utuh.
Proses perakitan mekanis melibatkan ISSN 2615-5052 (Onlin.
Jurnal Inovator.
Vol.
No.
78Ae83 Tabel 3.
Komponen beserta Fungsi dari Simulator Excavator Komponen Pin 42 Boom Holder Hidrolik Cylinder Pin 34 Holder Hidrolik Arm Arm Holder Hidrolik Arm 42 Bucket Holder Hidrolik Cylinder Holder Gambar Fungsi Pin sehingga boom, arm, dan bucket dapat bergerak mulus saat Boom pada excavator adalah lengan .
yang lebih panjang dari standar, digunakan untuk dapat meningkatkan jangkauan dan fleksibilitas dalam berbagai pekerjaan berat.
Holder Hidrolik Cylinder pada penahan .
untuk tabung atau pipa hidrolik yang terletak di bagian tertentu dari sistem hidrolik, seperti di boom, arm atau rangka utama excavator.
Pin pada excavator berfungsi sebagai penghubung dan engsel.
Pin memungkinkan pergerakan antara boom, arm, dan bucket, sehingga bagian-bagian ini dapat bergerak dengan lancar saat menggali atau mengangkat Holder hidrolik pada excavator kemungkinan merujuk pada komponen penahan .
pada bagian hidrolik arm excavator, khususnya yang berhubungan dengan pin atau Arm .
pada excavator memiliki fungsi utama untuk memberikan kekuatan lebih besar dalam penggalian dan stabilitas saat mengangkat Holder hidrolik pada excavator kemungkinan merujuk pada komponen penahan .
pada bagian hidrolik arm excavator, khususnya yang berhubungan dengan pin atau Bucket berfungsi sebagai alat utama untuk menggali, mengangkat, mengangkut, dan membuang Holder Hydraulic Cylinder pada penahan .
untuk tabung atau pipa hidrolik yang terletak di bagian tertentu dari sistem hidrolik, seperti di boom, arm atau rangka utama excavator.
Holder memiliki beberapa pemegang Boom.
Holder juga terdapat beberapa fungsi lainnya sebagai penahan komponen hidrolik, bucket, track dan Holder Base Hidrolik Arm Holder Base Hidrolik Cylinder Base Base Swing Holder Hydraulic merujuk pada komponen penahan .
pada bagian hidrolik arm excavator, khususnya yang berhubungan dengan pin atau Holder Hydraulic Cylinder pada penahan .
untuk tabung atau pipa hidrolik yang terletak di bagian tertentu dari sistem hidrolik, seperti di boom, arm atau rangka utama excavator.
Base dan Base Rotate pada memungkinkan bagian atas fleksibel, produktivitas, dan keseimbangan beban Pendukung pendukung berupa swing motor, swing bearing, swing gearbox dan swing brake.
Fungsi ini meningkatkan efisiensi dan keamanan dalam pengoperasian excavator, terutama dalam pertambangan, dan pekerjaan tanah lainnya.
Gambar 2.
Hasil Cetak 3D Simulator Excavator Setelah proses fabrikasi dan perakitan selesai, sistem diuji dengan menyalurkan tekanan melalui delapan unit syringe 3 ml yang saling terhubung dengan selang infus tranparan.
Empat syringe berfungsi sebagai aktuator linier, dan empat lainnya sebagai joystick kendali.
Fluida yang digunakan adalah air demineralisasi sebagai media transmisi tekanan.
Hasil uji fungsional dapat dilihat pada Tabel 2.
Semua pergerakan komponen seperti utama boom, arm, bucket, dan swing dapat berfungsi dengan baik.
Setiap aktuator memberikan respon yang proporsional terhadap tekanan yang dihasilkan oleh tuas kendali tanpa terjadi kebocoran fluida atau keterlambatan gerak.
ISSN 2615-5052 (Onlin.
Jurnal Inovator.
Vol.
No.
78Ae83 Tabel 4.
Pengujian Fungsi Komponen Simulator Excavator Komponen Jenis Gerakan Boom Naik-turun Arm Menjangkaumenarik Membukamenutup Rotasi horizontal Bucket Swing Hasil Pengujian Berfungsi Berfungsi Berfungsi Berfungsi Keterangan Respons fluida cepat, tanpa kebocoran Gerakan stabil dan Simulasi penggalian berhasil Rotasi fisik ini memberikan umpan balik langsung .
eal-time physical feedbac.
terhadap gaya yang diterapkan.
Hal ini membantu mahasiswa memahami prinsip kerja sistem secara intuitif, terutama pada tahap awal pembelajaran sebelum beralih ke sistem kontrol berbasis elektronik.
Keunggulan lain dari alat ini adalah biaya produksi yang rendah dan kemudahan replikasi, alat ini dapat direproduksi oleh institusi pendidikan vokasi lain yang memiliki fasilitas 3D printing sederhana.
Model ini sejalan dengan kebutuhan pendidikan politeknik untuk memiliki alat bantu pembelajaran praktis, efisien, dan kontekstual terhadap dunia kerja.
Simpulan Hasil tersebut mengindikasikan bahwa sistem hidrolik manual berbasis air dapat mewakili prinsip kerja excavator sebenarnya secara visual dan mekanis, sehingga memenuhi kriteria utama sebagai alat peraga 2 Analisa Kinerja Sistem Hidrolik Dari hasil pengujian diperoleh fakta bahwa tekanan yang dihasilkan pada syringe control mampu menggerakkan aktuator linier dengan efisien.
Meskipun tekanan fluida relatif kecil dibandingkan sistem hidrolik industri alat berat yang menggunakan oli, respon gaya dan gerak yang dihasilkan tetap sebanding secara prinsip fisika, karena sistem ini bekerja berdasarkan Hukum Pascal Autekanan yang diberikan pada fluida tertutup diteruskan ke segala arah secara merataAy.
Fungsi sistem hidrolik tertutup ini menunjukkan bahwa transmisi gaya melalui fluida dapat dijelaskan secara sederhana dan aman, sehingga mahasiswa dapat melihat langsung proses perpindahan energi dari tekanan tangan pada tuas control menjadi gerakan mekanik pada aktuator.
Dengan demikian, simulator ini memberikan representasi nyata dari teori sistem hidrolik, menjembatani pembelajaran konseptual dan praktik.
Dari sisi efisiensi, pemilihan air demineralisasi terbukti tepat karena:
Tidak bersifat korosif terhadap material material PLA Memiliki viskositas rendah yang mendukung kelancaran aliran Aman dan mudah diganti, sesuai dengan kebutuhan laboraturium Pendidikan Penelitian ini berhasil merampungkan pengembangan simulator excavator yang memanfaatkan sistem hidrolik air, yang terbukti menjadi media pembelajaran yang sangat fungsional dalam studi teknologi alat Prototipe ini berhasil menirukan empat gerakan utama excavator yaitu boom, arm, bucket, dan swing dengan baik, menunjukkan respons yang akurat terhadap input kendali hidrolik manual.
Dari sisi produksi, penggunaan teknologi cetak 3D .
anufaktur aditi.
dengan filamen PLA merupakan pilihan yang efektif karena menghasilkan komponen yang presisi, serta menawarkan efisiensi baik dari segi waktu maupun biaya.
Secara edukatif, simulator ini secara efektif mendemonstrasikan Hukum Pascal.
sistem hidrolik tertutup .
enggunakan syringe dan ai.
secara visual menampilkan prinsip dasar transmisi tekanan fluida.
Dengan desainnya yang sederhana, aman, dan berbiaya rendah, alat ini meningkatkan pemahaman konseptual dan keterampilan operasional mahasiswa, menjadikannya inovasi media yang relevan dan berkontribusi signifikan pada praktik pembelajaran berbasis vokasi di bidang rekayasa alat berat.
Ucapan terima kasih Judul Ucapan terima kasih dan Referensi harus left justified, bold, dengan huruf pertama huruf kapital tetapi tanpa angka.
Teks dibawahnya berlanjut seperti biasa.
Sebutkan asal pendanaan dan arah penelitian yang Referensi