JOURNAL OF AUTOMOTIVE ENGINEERING TECHNOLOGY - VOL.
1 NO.
21 - 26
Journal of Automotive Engineering Technology ISSN (Prin.
x-x ISSN (Onlin.
x-x Research Article Perancangan & Analisis Menggunakan CAE/FEA Pada Locator Ikel dan Locator Head untuk Jig Knalpot Imam Hanafi1.
Raihanul Islam2.
Abdul Malik3.
Safril4
1,2,3,4
Teknologi Rekayasa Otomotif.
Politeknik STMI Jakarta.
Jl.
Letjend Suprapto.
Jakarta Pusat .
Indonesia
ARTICLE INFO
Received Revised Accepted : 06 February 2025
: 06 Maret 2025
: 30 May 2025
KEYWORDS
Analisis.
Jig.
Welding.
Knalpot.
CAE
CORRESPONDENCE
E-mail Correspnding Author:
imamhanafi0604@gmail.
E-mail Co-Author:
raihanulislam816@gmail.
Abdulbinaja257@gmail.
safril@kemenperin.
This is an open access article under the CCAeBYNC license A B S T R A C T Proses perakitan komponen exhaust system sepeda motor dalam skala industri menuntut akurasi posisi dan kepresisian tinggi guna menjaga efisiensi aliran gas buang, mengatur tekanan balik, serta mengoptimalkan kinerja mesin.
Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis perancangan dan menguji kekuatan struktural alat bantu produksi berupa jig penahan komponen knalpot selama proses Guna memastikan keandalan desain sebelum fabrikasi fisik, metode penelitian dilakukan melalui pendekatan simulasi Computer-Aided Engineering (CAE) berbasis elemen hingga menggunakan material baja karbon menengah S45C.
Analisis mekanis difokuskan pada dua komponen kritis penopang beban utama, yaitu locator ikel dan locator head, dengan menerapkan pembebanan gaya tekan statis sebesar 2205 N berdasarkan standar part Misumi.
Parameter evaluasi yang diuji meliputi distribusi tegangan von Mises, nilai deformasi .
, dan faktor keamanan .
afety facto.
Hasil simulasi CAE menunjukkan bahwa komponen locator ikel mengalami tegangan von Mises maksimum sebesar 10,54 MPa dengan konsentrasi di sekitar lubang baut, deformasi minimal 0,031 mm, dan safety factor sebesar 33,20.
Sementara itu, locator head mencatat tegangan von Mises maksimum sebesar 5,334 MPa pada area leher komponen, deformasi total sebesar 0,047 mm, dan safety factor mencapai 65,61.
Nilai tegangan maksimum kedua komponen berada jauh di bawah ambang batas kekuatan luluh .
ield strengt.
material S45C sebesar 350 MPa.
Kesimpulan penelitian menegaskan bahwa rancangan jig pengelasan ini memiliki integritas struktural mumpuni, aman dari risiko kegagalan material, dan sangat layak diimplementasikan pada lini produksi massal.
PENDAHULUAN
Sepeda motor bertransmisi manual masih banyak digunakan diindonesia, terutama untuk transportasi sehari-hari (Arbiantara & Widodo, 2.
Sistem gas buang .
xhaust syste.
merupakan komponen vital dalam siklus kerja mesin pembakaran dalam .
nternal combustion engin.
(Kiouranakis et al.
, 2.
Pada sistem pembuangan, knalpot berfungsi sebagai komponen vital, yang memengaruhi efisiensi aliran gas buang, mengatur tekanan balik dan pada akhirnya memengaruhi kinerja mesin secara keseluruhan (Gylmez & ynzmen.
Dalam dunia otomotif, sistem gas buang merupakan komponen vital dalam siklus pembakaran dalam (Rauf, 2.
Knalpot berfungsi untuk memengaruhi efisiensi aliran gas buang, mengatur tekanan balik dan pada akhirnya menentukan kinerja mesin secara keseluruhan(Meditama, 2.
Oleh karena itu, diperlukan proses produksi yang persis, salah satunya melalui perancangan alat bantu berupa jig untuk memastikan kualitas dan efisiensi pembuatan komponen knalpot (Purnayasa, 2.
https://doi.
org/10.
52330/jaet.
HANAFI/ JOURNAL OF AUTOMOTIVE ENGINEERING TECHNOLOGY - VOL.
1 NO.
Produksi massal apa pun saling bergantungan pada komponen lain untuk mempermudah perakitan (Nugraha et al.
Produksi massal memerlukan cara yang tepat dan mudah dalam menempatkan benda kerja agar proses pengelasan lebih mudah (Faizin & Pratama, 2.
Jig adalah alat produksi yang digunakan untuk memegang, menahan dan menyokong benda kerja untuk dilakukan untuk proses pemasangan (Muttaqien et al.
, 2.
Jig perancang khusus komponen untuk diproses, dirakit dan proses permesinan (Fatimah et al.
, 2.
Produksi pada hal ini, memastikan bahwa jig yang dirancang mampu memenuhi tuntutan kepresisian dan efisiensi tersebut, pendekatan konvensional yang mengandalkan metode trial-and-error pada fabrikasi fisik dinilai kurang efektif karena berisiko meningkatkan biaya produksi dan memperpanjang waktu pengembangan (Shalihah & Kiswanto, 2.
Oleh karena itu, penerapan teknologi Computer-Aided Engineering (CAE) berbasis Metode Elemen Hingga (Finite Element Analysis/FEA) menjadi solusi krusial dalam mengevaluasi perilaku mekanis struktur jig sebelum diwujudkan dalam bentuk Melalui simulasi CAE, distribusi tegangan, potensi deformasi material, serta faktor keamanan dari komponen kritis akibat pembebanan dinamis maupun statis selama proses pengelasan dapat diprediksi secara akurat (Nurhadi et al.
, 2.
Integrasi analisis virtual ini tidak hanya memvalidasi kekuatan batas luluh material yang digunakan, melainkan juga menjadi landasan optimasi desain yang menjembatani konsep teoretis menuju tahapan pemodelan geometris yang sistematis (Gurning.
METODE Perancangan desain jig knalpot ini dimulai dari identifikasi kebetuhan fungsional alat bantu, yakni kemampuan menahan dan memposisikan komponen knalpot secara presisi selama proses pengelasan berlangsung.
Selanjutnya, dilakukan pemodelan geometri tiga dimensi menggunakan perangkat lunak Computer-Aided Design (CAD), yang memungkinkan visualisasi dan evaluasi geometri komponen secara menyeluruh sebelum masuk ke tahap fabrikasi fisik.
Model 3D tersebut kemudian menjadi dasar dalam penetapan titik-titik penempatan komponen, penentuan dimensi kritis, serta perancangan antarmuka antar bagian jig.
Hasil pemodelan CAD selengkapnya dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1 Desain 3D Jig Knalpot Desain jig knalpot ini terdiri dari beberapa komponen utama yang saling terintegrasi.
Komponen pertama adalah locator ikel, yang berfungsi sebagai penopang dan pengunci bagian badan knalpot agar posisinya tetap stabil selama pengelasan (Rizani et al.
, 2.
Komponen kedua adalah locator head, yang berperan dalam menahan dan memposisikan bagian kepala knalpot secara akurat sesuai dengan titik sambungan yang telah ditentukan.
Kedua komponen tersebut dirancang sebagai elemen penopang beban utama yang menanggung gaya tekan statis dari benda kerja selama proses pengelasan berlangsung.
Seluruh komponen jig ini menggunakan material baja karbon menengah S45C yang dipilih karena memiliki kekuatan mekanis yang tinggi, kemudahan dalam proses permesinan, serta ketersediaannya yang luas sebagai part standard Misumi dalam industri manufaktur.
https://doi.
org/10.
52330/jaet.
HANAFI/ JOURNAL OF AUTOMOTIVE ENGINEERING TECHNOLOGY - VOL.
1 NO.
Tabel 1 Komponen Utama Jig
KOMPONEN UTAMA
Locator Locator Ikel
Clamping Locator Head
Base
Stand
JUMLAH
Desain jig knalpot ini terdiri dari beberapa komponen utama yang saling terintegrasi, yaitu locator ikel sebagai penopang dan pengunci bagian badan knalpot, locator head sebagai penahan kepala knalpot, serta sistem clamp berupa Toggle Clamp Vertical yang mengunci posisi benda kerja secara cepat melalui mekanisme over-center (Rahmansyah et al.
Seluruh komponen jig menggunakan material baja karbon menengah S45C sebagai part standard Misumi yang memiliki kekuatan mekanis tinggi dan kemudahan dalam proses permesinan.
Guna menjaga performa dan umur pakai sistem clamp, aplikasi pelumas berbasis minyak mineral ringan atau grease dioleskan secara berkala pada seluruh pin engsel dan permukaan gesek komponen clamp untuk mengurangi gesekan, mencegah keausan dini, dan memastikan mekanisme penguncian tetap berfungsi optimal selama siklus operasional jig berlangsung (Azmi et al.
, 2.
Tabel 2 Toggle Clamp Vertical Attaching Method Tightening Force Clamp Screw Material Tip Screw Position Adjustment Tip Screw Type Tightening Force (Range Selectabl.
Body Material Flange Base
Steel Rubber Pad
Slide Adjustment
Bolt with Rubber
1050-2259 N
Steel Perancangan desain jig untuk pengelasan knalpot memerlukan pendekatan struktur dan merinci, dimulai dari identifikasi kebutuhan hingga validasi akhir.
Dengan menggunakan alat bantu simulasi yaitu CAE, proses desain dapat dioptimalkan untuk menghasilkan Jig welding yang efektif, efisien dan aman.
Analisis tegangan membantu memastikan jig dapat menahan beban mekanis selama pengelasan.
Tabel 3 Parameter analisis CAE dengan material S45C
Nama General Stress
S45C
Density Yield Strength Ultimate Tensile Strength YoungAos Modulus PoissonAos Rasio Shear Modulus Keterangan 7,85g/cm^3 350 MPa 570 MPa 0172368932 GPa 0,3 ul 0099973981 Gpa Parameter pada jig menggunakan material S45C pada Tabel 2, yang Dimana constraint pada locator ikel dan locator Analisis ini menggunakan tekanan gaya sebesar 2205 N .
ilai berdasarkan part standart misum.
Hal ini untuk untuk mengetahui apakah hasil daran rancangan ini dapat menahan beban tanpa mengalami deformasi.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada bagian ini dipaparkan hasil analisis simulasi CAE terhadap dua komponen utama jig knalpot, yaitu locator ikel dan locator Simulasi dilakukan menggunakan material S45C dengan pembebanan sebesar 2205 N sesuai standar part Misumi.
Parameter yang https://doi.
org/10.
52330/jaet.
HANAFI/ JOURNAL OF AUTOMOTIVE ENGINEERING TECHNOLOGY - VOL.
1 NO.
dievaluasi meliputi tegangan von Mises, deformasi maksimum, dan safety factor guna memastikan integritas struktural komponen selama proses pengelasan berlangsung.
Locator Ikel Gambar 1 Hasil simulasi CAE locator ikel Bersarkan hasil simulasi CAE komponen locator ikel dikenai beban gaya sebesar 2205 N sesuai standart misumi.
analisa menunjukan bahwa tegangan von mises maksimum yang terjadi pada locator ikel sebesar 10,54 MPa pada sekitar lubang baut yang menjadi titik konsesntari.
Nilai ini masih berada dibawah yield strength material S45C sebesar 350 MPa.
Sehingga komponen dinyatakan aman dari Risiko deformasiplastis.
Deformasi maksimum yang terjadi Adalah 0,031 mm, yang menunjukan kekuatan struktur yang baik.
afety factor yang diperoleh sebesar 33,20, melebihi nilai minimum yang disyaratkan yaitu 2,0, sehingga rancangan locator ikel dinilai sangat layak untuk digunakan pada proses pengelasan knalpot.
Locator Head Gambar 2 Hasil simulasi CAE locator head Hasil simulasi CAE pada komponen locator head dengan material S45C dan pembebanan 2205 N menunjukkan tegangan von Mises maksimum sebesar 5,334 MPa yang terkonsentrasi pada bagian leher komponen, yakni daerah dengan penampang terkecil yang menanggung beban langsung dari benda kerja.
Meskipun nilai tegangan ini lebih tinggi dibandingkan locator ikel, nilai tersebut tetap jauh di bawah yield strength material S45C sebesar 350 MPa.
Deformasi total maksimum tercatat sebesar 0,047 mm, yang masih dalam batas toleransi dimensi yang dapat diterima.
Safety factor yang diperoleh adalah 65,61 yang masih melebihi nilai minimum yang disyaratkan sebesar 2,0.
Dengan demikian, komponen locator head dinyatakan aman dan mampu menahan beban pengelasan secara berkelanjutan tanpa mengalami kegagalan https://doi.
org/10.
52330/jaet.
HANAFI/ JOURNAL OF AUTOMOTIVE ENGINEERING TECHNOLOGY - VOL.
1 NO.
Tabel 4 Hasil simulasi CAE
Parameter Material Beban gaya
Von mises stress maks Deformasi maksimum
Safety factor
Yield strength material Status keamanan Locator Ikel
S45C
10,54 MPa
0,031 MM
33,20
350 MPa
Aman Locator Head
S45C
5,334 MPa
0,047
65,61
350 MPa Aman Berdasarkan seluruh hasil simulasi CAE yang telah dilakukan, rancangan jig & fixture untuk proses pengelasan komponen knalpot dinyatakan layak secara struktural.
Kedua komponen utama, yaitu locator ikel dan locator head, mampu menahan beban pengelasan sebesar 2205 N dengan nilai safety factor masing-masing 33,20 dan 65,61, jauh melebihi batas minimum yang disyaratkan.
Tegangan maksimum pada kedua komponen berada di bawah yield strength material S45C sebesar 350 MPa, serta deformasi yang terjadi tergolong minimal sehingga tidak mengganggu akurasi posisi benda kerja selama proses pengelasan berlangsung.
Dengan demikian, penggunaan material S45C pada rancangan jig knalpot ini terbukti tepat dan dapat direkomendasikan untuk diterapkan pada produksi massal komponen exhaust system sepeda motor.
KESIMPULAN
Berdasarkan analisis simulasi Computer-Aided Engineering (CAE) menggunakan material baja karbon menengah S45C, rancangan jig & fixture untuk pengelasan komponen knalpot .
xhaust syste.
sepeda motor dinyatakan aman, sangat layak, dan memiliki keandalan struktural yang tinggi.
Hasil pengujian mekanis dengan beban gaya statis sebesar 2205 N menunjukkan bahwa tegangan von Mises maksimum pada locator ikel .
,54 MP.
dan locator head .
,334 MP.
berada jauh di bawah kekuatan luluh .
ield strengt.
material sebesar 350 MPa, sehingga struktur terbebas dari risiko deformasi Selain itu, tingkat kekakuan .
alat bantu ini sangat baik dengan nilai deformasi minimal masing-masing sebesar 0,031 mm dan 0,047 mm, yang berada dalam batas toleransi untuk menjamin stabilitas serta kepresisian geometris benda kerja selama proses pengelasan.
Keandalan desain ini diperkuat oleh perolehan faktor keamanan .
afety facto.
yang sangat tinggi, yaitu 33,20 untuk locator ikel dan 65,61 untuk locator head, melampaui standar minimum keselamatan teknik sebesar 2,0.
Dengan demikian, visualisasi desain ini terbukti valid secara mekanis dan siap direkomendasikan sebagai acuan standar implementasi pada lini produksi massal industri manufaktur otomotif.
DAFTAR PUSTAKA