STRATEGI PEMBUATAN SKETSA PADA PEMODELAN 3D BERBASIS FITUR [SKETCH MAKING STRATEGY IN 3D MODELING BASED ON FEATURE]

Perangkat lunak CAD seperti Autocad, Autodesk Inventor, Catia, ProEng, Siemen NX dan lain-lainnya dikembangkan  berbasis pemodelan solid untuk menunjang penggunaan model 3D pada aplikasi hulu lainnya seperti analisis dan lain-lain. Pembuatan bentuk geometri solid (3D) diawali dengan langkah pembuatan sketsa (dalam ruang 2D ataupun 3D). Kemudian, sketsa yang dibuat akan digunakan untuk membuat bentuk solid (3D) menggunakan beberapa teknik yang umum seperti extrude, revolve, loft, sweep, ataupun beberapa teknik khusus seperti surfacing, coil dan lain-lain. Pada penggunaan tingkat lanjut seperti reverse engineering (rekayasa peniruan) ataupun reverse design untuk pengerjaan bentuk-bentuk permukaan fitur kompleks. Hasil akhir berupa model 3D ataupun 2D yang dibuat tujuannya untuk mengomunikasikan perintah yang harus diikuti pada saat simulasi hasil rancangan, persiapan material, perencanaan proses, proses manufaktur, pengendalian kualitas, perakitan, dan lain-lain. Sehingga, dalam pembuatan sketsa pun akan memerlukan strategi yang harus diperhatikan, yang dipilih dari beberapa metoda atau jenis-jenis sketsa yang ada.

 

I. DATUM REFERENCE FRAME (DRF)

Datum secara teoritis merupakan titik nyata, sumbu nyata, garis nyata, dan bidang nyata. Datum reference frame merupakan perpotongan saling tegak lurus diantara tiga buah datum permukaan yang membentuk sudut saling 90⁰. Simbol DRF harus memuat sumbu kordinat yang diberi label pada sumbu-sumbunya ( X,Y,Z).

Datum feature yang dirancang pada suatu komponen, dipilih  terhadap posisi komponen yang berhubungan dengan DRF. DRF terjadi secara teoritis dan sebenarnya tidak ada pada komponen. Oleh karenanya, diperlukan suatu metoda untuk menghadirkan atau menyimulasikan DRF secara teoritis dalam feature aktual yang terdapat di komponen. Pada kondisi riilnya, feature dibentuk secara fisik, atau melalui perhitungan matematis untuk menyimulasikan DFS (Datum Feature Simulator) yang menyatakan kaberadaan dan kesesuaiannya dengan sifat yang tersedia pada komponen. Pembatasan (constraint) yang diinginkan akan diperoleh melaui DoF (Degree of Freedom/derajat kebebasan) diantara suatu komponen dengan DRF.

Setiap komponen yang ada memiliki 6 buat derajat kebebasan / degree of freedom (tiga buah translasi dan tiga buah rotasi) geraknya dapat dibatasi oleh DRF dalam suatu kotak pengendali fitur (feature control frame). Derajat kebebasan transalsi diberi notasi X, Y, dan Z, sedangkan derajat kebebasan rotasi diberi notasi u, v, dan w.

 Gambar-1Datum Reference Frame / DRF [ASME Y14.5 2009]

 Pemilihan datum reference frame yang terdapat pada suatu komponen akan mempertimbangkan :

• Identifikasi badan utama suatu komponen, yang merupakan badan utama pada komponen dan tidak termasuk elemen tambahan pada komponen.
• Identifikasi fungsi komponen untuk menjumpai keperluan suaian seperti gap dan ketepatan pada feature yang saling berpasangan seperti pada lubang, flens, dan slot.
• Identifikasi kebutuhan proses untuk menentukan dampak dari proses seperti: berat gravitasi, posisi perkakas, kemudahan dicapai alat potong atau alat bantu lainnya, kemampuan ulang untuk pemeriksaan,  histori kemampuan komponen pada saat diproses.

 

II. DERAJAT KEBEBASAN (DEGREE OF FREEDOM / DoF)

DRF dapat dipertimbangkan sebagai sistem koordinat yang ditempatkan pada datum feature komponen. Sistem koordinat akan menjadi wakil dari perpotongan ketiga bidang yang membuat sumbu yang saling tegak lurus, kemudian DRF akan menentukan sejumlah operasi pemosisian dan operasi penyumbuan relatif terhadap datum feature komponen. Operasi posisi dan orientasi tersebut berhubungan dengan sistem koordinat dunia (world coordinate system). Suatu DRF memiliki 3 derajat kebebasan posisi dan 3 derajat kebebasan orientasi di dalam sistem koordinat dunia. Dengan kata lain, titik origin dari suatu DRF mungkin saja tidak terletak di sepanjang sumbu sistem koordinat dunia. Hal yang serupa, bahwa 3 bidang yang dibentuk oleh 3 pasangan sumbu DRF memiliki letak menyudut terhadap sistem koordinat dunia. Adanya DRF akan menyamakan pengurangan sistematik terhadap DoF di dalam sistem koordinat dunia.

 

Gambar-2 Keterkaitan Datum fitur pada komponen dengan DRF [ASME Y14.5 2009]

Derajat kebebasan dibatasi oleh datum fitur primer tanpa dibatasi kondisi material. Perhatikan gambar-2, akan dijelaskan sebagai berikut:

1. (a) Ditunjukkan pada gambar teknik bahwa komponen memiliki tiga buah datum D,E,F dengan persyaratan toleransi geometriknya masing-masing
2. (b) Berdasarkan fungsi perakitan ditunjukkan bahwa komponen diikat menggunakan 2 buah baut pengingat
3. (c) Perhatikan bahwa komponen diletakkan pada suatu permukaan (datum permukaan yang pertama). Pada kondisi ini ditunjukkan bahwa komponen dapat menahan 3 buah derajat kebebasan, yaitu : transalsi dalam arah Z (karena pengikatan baut), rotasi dalam arah u dan v (karena datum permukaan pertama)
4. (d) Perhatikan bahwa komponen diletakkan tepat menempel pada permukaan datum pertama dan kedua (menambahkan datum permukaan ke-dua). Pada kondisi ini ditunjukkan bahwa komponen dapat menahan 2 derajat kebebasan, yaitu : translasi dalam arah X dan rotasi dalam arah w (karena datum permukaan ke-dua)
5. (e) Perhatikan bahwa komponen diletakkan tepat menempel pada 3 buah datum permukaan. Dengan menambah satu lagi datum permukaan ketika, maka komponen dapat menahan satu buah derajat kebebasan lagi, yaitu dalam arah Y.
6. (f) Dapat simpulkan bahwa pemberian datum pada gambar teknik memiliki pengaruh terhadap pembatasan jumlah derajat kebebasan komponen pada suatu konstruksi.

Aturan keberadaan datum, dapat diwakilkan dalam bentuk DoF. Datum primer dapat menahan/membatasai satu atau lebih DoF. Datum sekunder dapat menahan satu atau lebih tambahan DoF (bisa jadi tidak menahan atau memodifikasi beberapa DoF yang telah ditahan oleh datum primer). Suatu datum tertier dapat juga menahan beberapa DoF, dan perlu difikirkan agar datum-datum  tersebut tidak redundan dengan tugas datum primer dan sekunder. ASME Y14.5.1 memberikan standard yang berisi beberapa cara agar DRF dapat dikonstruksikan menggunakan entitas geometri berupa titik, garis, dan bidang. Termasuk kondisi diantara datum primer, sekunder, dan tertier untuk setiap kasus (Gambar-3).

 

Gambar-3  Pembatasan (constraint) derajat kebebasan bagi datum fitur primer [ASME Y14.5 2009]

III. DATUM

Datum adalah suatu yang nyata secara teoritis berkaitan dengan titik, sumbu, garis, bidang, atau kombinasi yang diturunkan secara teoritis dari datum feature simulator (datum yang merupakan awal dimana lokasi atau karakteristik geometrik feature atau karakteristik geometrik berada).

Datum feature adalah suatu feature yang diidentikasi sebagai simbol datum feature atau suatu simbol datum target (feature aktual suatu komponen yang digunakan untuk menghadirkan datum)

Datum feature simulator : Batas fisik yang digunakan  untuk menetapkan suatu simulasi datum dari suatu datum feature yang ditentukan.

Datum reference berupa huruf alphabet yang terlihat di dalam kotak feature control frame berikut toleransi geometrinya, yang akan menentukan letak suatu datum berdasarkan zona toleransi atau batas yang dapat diterima.

Suatu datum feature dipilih berdasarkan hubungan fungsional terhadap toleransi feature dan keperluan perancangan. Untuk menjamin perakitan yang sesuai, maka feature yang saling terkait diantara komponen berpasangan harus dipilih sebagai datum feature. Bagaimanapun, datum feature harus terdapat pada komponen dan dengan ukuran yang sesuai untuk penggunaan yang diijinkan. Datum feature harus terlihat pada komponen, sehingga dalam kasus komponen simetris atau komponen yang memiliki feature identik, maka identifikasi fisik dari datum feature pada komponen diperlukan (Gambar-4).

 Gambar-4 Penetapan datum permukaan [ASME Y14.5 2009]

Hanya datum feature yang harus dijadikan referensi di dalam FCF (feature control frame) pada saat menentukan toleransi geometrik. Pengontrolan geometrik ditentukan oleh toleransinya, sehingga diperlukan untuk menentukan efektivitas jumlah referensi datum feature agar sesuai dengan penggunaannya. Kebutuhan fungsional perancangan harus dijadikan dasar untuk pemilihan datum feature yang berhubungan di dalam FCF.

Datum feature yang baik merupakan suatu permukaan yang berpengaruh kuat terhadap orientasi dan/atau lokasi komponen dalam perakitan. Kita menyebutknya datum feature fungsional. Pada kasus lainnya, datum feature dapat menumpu berat komponen dan memberikan kestabilan, dan memungkinkan alat pencekam selama proses manufaktur, atau semua tahapan selama inspeksi dilakukan.

Datum merupakan entitas geometrik dengan bentuk sempurna yang diturunkan dari datum feature yang ditentukan di gambar teknik. Konfigurasi dari satu atau lebih datum ditentukan di dalam feature control frame pada datum reference frame.  Suatu datum reference frame secara mendasar merupakan sejumlah sistem kordinat yang ditempatkan dan diorientasikan pada datum feature komponen, dan melaluinya, lokasi dan orientasi komponen lainnya dikendalikan.

Datum feature menghasilkan sekumpulan kandidat datum. Selama setiap datum dalam suatu datum reference frame memiliki beberapa buah kandidat datum, maka kondisi tersebut berpotensi menjadi kandidat datum reference frame. Apa yang harus kita lakukan terhadap semua kandidat tersebut ? Untuk memutuskannya maka ditentukan yang memiliki satu derajat kebebasan harus dicari pada seluruh kandidat datum terference frame, sehingga dapat diterimanya evaluasi untuk semua toleransi yang ada.  Suatu hal yang dapat dicari juga bagi suatu datum reference frame bahwa secara kolektif awal/mulanya dari semua pengendalian feature berhubungan dengan datum reference frame. Jika suatu datum reference frame dapat dijumpai pada suatu komponen, maka keberterimaan komponen dipengaruhi oleh hasil evaluasi terhadap semua toleransi yang digunakan (Gambar-5).

 

Gambar-5 Contoh aplikasi dari feature control frame [2]

 

IV. MENENTUKAN BADAN (BODY) PADA SUATU KOMPONEN (CONTOH KASUS BLOK MESIN/ENGINE BLOCK)

Setiap komponen yang akan dibuat umumnya dibangun dari dua jenis raw material berbentuk silindrik ataupun kubistik. Sebagai salah satu contoh penjelasan, saya menggunakan komponen blok mesin. Perangkat yang saya gunakan adalah software Reverse Enggineering (Geomagic 2013)

Engine block dibangun oleh beberapa feature pada keenam permukan badannya. Suatu badan utama engine dibangun dan kemudian disatukan dengan feature-feature lainnya yang terdapat di setiap sisi permukaan menggunakan teknik operasi bolean. Secara umum pada komponen mesin memiliki badan utama komponen, yang akan berfungsi juga sebagai penempatan datum reference frame (menghadirkannya secara nyata ke dalam wujud fisik).

Gambar-6 Struktur model engine block

Seluruh fitur solid dibuat melalui pembuatan reference plane yang posisi dan orientasinya tertentu terhadap datum reference frame. Skets dibuat pada reference plane dengan mengekstrak feature yang berasal dari mesh (lihat pengukuran menggunakan alat pemindai) dan didekati dengan bentuk kurva ideal perangkat lunak. Kemudian dilakukan teknik operasi fitur solid (extrude, revolve) yang berorientasi pada sumbu koordinat dan datum reference frame, seperti ditunjukkan pada Gambar-7:

 

Gambar-7 Proses pembuatan feature solid

Badan Utama engine block dapat dilihat dari strukturnya secara keseluruhan, yang mana akan terdapat feature-feature yang simetris, bentuk-bentuk yang serupa hasil dari suatu operasi solid, dan sebagai inti dari struktur pembentuk utama.

 

Gambar-8 Badan Utama Blok Mesin

 

V. STRATEGI MENENTUKAN BIDANG SKETSA (KETCHING PLANE)

Untuk menggambar komponen sederhana (umumnya dibentuk dari fitur primitif) maka bidang sketsa yang dapat dipilih langsung berasal dari DRF (bidang X-Y, atau Y-Z, atau Z-X). Suatu hal yang baik jika sketsa komponen yang dibuat mempertimbangkan letak komponen yang akan dibuat pada suatu produk rakitan (ingat datum dan derajat kebebasan). Penentuan bidang sketsa ini akan mempengaruhi teknik operasi solid 3D yang akan dipilih. Selain itu bidang sketsa dapat membantu kita pada saat akan melakukan simulasi perakitan pada model 3D (sebagai acuan untuk memasang constraint menggunakan bidang sketsa). Dalam suatu penggambaran komponen, bisa jadi bidang sketsa yang dibuat banyak sekali dan tergantung kompleksitas komponen yang dibuat. Banyak cara membuat bidang sketsa baru diluar Datum Reference Frame, seperti teknik offset, teknik menyudut dan lain-lain. Untuk membuatnya tergantung fitur yang tersedia dan merupakan kombinasi diantara titik, garis, sumbu, ataupun permukaan.

Gambar-9 Strategi menentukan Bidang Sketsa (modifikasi dari DRF & Permukaan fitur solid)

Selain itu, bidang sketsa dapat dibuat dengan memanfaatkan modifikasi dari DRF ataupun permukaan yang ada pada suatu komponen hasil dari operasi solid.

 Gambar-10 Menentukan Bidang Sketsa (modifikasi dari permukaan komponen)

 

VI. STRATEGI MEMBUAT SKETSA

Sketsa yang dibuat akan digunakan sebagai dasar untuk melakukan pembuatan komponen melalui teknik operasi solid yang akan dipilih. Sketsa yang dibuat dapat merupakan sketsa yang dibuat dalam koordinat 2D ataupun koordinat 3D. Prinsip dasar yang perlu dipahami adalah satu sketsa dibuat hanya untuk satu jenis teknik operasi solid yang seragam, namun dapat dipilih berdasarkan area yang akan dibuat. Selain itu, teknik operasi solid mempersyaratkan bahwa sketsa yang dibuat merupakan loop tertutup.

Membangun suatu sketsa untuk membuat model 3D mempertimbangkan bahwa :

• Suatu titik akan memeiliki suatu koordinat posisi.
•  Kumpulan dari titik-titik yang kontinyu akan membentuk suatu kurva, sesuai dengan koordinatnya.
• Kumpulan dari kurva-kurva yang kontinyu akan membentuk suatu permukaan, sesuai arah komposisi dari kurva tersebut.
•  Kumpulan dari permukaan akan membentuk suatu volume, sesuai arah komposisi dari permukaan tersebut.

Konsep pemodelan parametrik menyatakan bahwa anda membuat bentuk terlebih dahulu baru kemudian memberikan dimensi (shape before dimension). Sama halnya dalam membuat sketsa, anda bebas membuat sketsa sesuai dengan yang anda inginkan, kemudian penyesuaian akan secara otomatis dilakukan dengan memberikan ukuran dimensi (ditambah contrain seperti : kesejajaran, ketegaklurusan, kesebarisan, kesatusumbuan, vertikal, horisontal, menginggung, dan lain-lain).

Beberapa perangkat lunak mempermudah teknik operasi pembuatan sketsa seperti fasilitas : copy, mirror, move, fillet, chamfer, scale, strech, mirror, rectangular pattern, mirror patern, dan lain-lain.

Gambar-11 Strategi membuat sketsa pada beberapa bidang gambar

 

VII.MENGENAL JENIS-JENIS SKETSA

Secara umum sketsa dapat dikelompokkan menjadi :

Sketsa Sederhana 2D & 3D

Untuk membuat bentuk solid 3D yang merupakan kombinasi beberapa fitur melalui teknik operasi bolean dibentuk dari sketsa yang mudah. Umumnya merupakan sketsa yang dibentuk melalui sketsa lingkaran, segi empat, garis lurus, dan kombinasi diantaranya. Sketsa dapat dibuat melalui modifikasi bidang sketsa baru diluar datum referemnce frame, ataupun di permukaan komponen yang kita buat melalui teknik operasi solid.

Gambar-12 Jenis sketsa sederhana 2D & 3D

 

Sketsa untuk fitur kompleks-1 dari fungsi matematik biasa

Untuk membuat bentuk solid 3D di luar bentuk fitur-fitur primitif, dikenal dengan fitur kompleks. Umumnya dilakukan pada pada teknik pemodelan permukaan (surfacing method). Sketsa dibentuk melalui persamaan matematis. Beberapa perangkat lunak penggambaran dilengkapi dengan fasilitas membuat kurva melalui persamaan/fungsi, atau dengan cara lain, yaitu membuat tabel excel kemudian mengisi nilainya dengan menggunakan rumus tertentu. Tabel tersebut kemudian dipanggil pada perangkat lunak penggambaran, dan data-data pada tabel tersebut akan membentuk kumpulan titik ataupun kurva. Beberapa contoh persamaan matematika (persamaan: kuadrat, kubik, logaritmik, eksponensial, trigonometrik, yang umum digunakan untuk sistem koordinat 2 dimensi adalah :

Gambar-13 Jenis sketsa untuk fitur kompleks-1 (Fungsi Matematik sederhana)

 

Gambar-14 Jenis sketsa untuk fitur kompleks-1 (Fungsi Komposisi Matematik)

 

Sketsa untuk fitur kompleks-2 dari fungsi matematika parametrik

Beberapa kurva umumnya dapat dipetakan ke dalam koordinat x, y (x,y) melalui suatu fungsi y=f(x). Namun pada kondisi-kondisi tertentu, penerapak persamaan dengan teknik sistem koordinat tidak dapat dilakukan, sehingga kita harus melakukan konversi ke dalam bentuk persamaan parametrik. Yang awalnya koordinat dinyatakan dalam bentuk (x,y) akan diubah menjadi bentuk koordinat (f(t), g(t). Untuk membuat sketsa tipe ini, digunakan fasilitas membuat persamaan parametrik pada perangkat lunak penggambaran (CAD).

Gambar-15 Jenis sketsa untuk fitur kompleks-2 (Parametrik)

 

VIII. PENUTUP

Secara umum, seorang juru gambar atau perancang akan membuat gambar 2D ataupun 3D berdasarkan pemahaman, pengalaman, dan tingkat kemahirannya masing-masing dalam hal menggunakan perangkat lunak penggambaran (CAD). Terkadang beberapa manipulasi penggambaran dilakukan juga berdasarkan keterbatasan yang ada pada perangkat lunak penggambaran.

Namun sekali lagi ditegaskan bahwa gambar yang kita buat merupakan bahasa komunikasi, yang akan mengomunikasikan ide perancang sampai dengan penggunaan komponen. Dan akan melalui rangkaian manufaktur baik secara paralel ataupun seri seperti : proses simulasi dan analisis rancangan/komponen,perencanaan kebutuhan material dan pemrosesan, proses pembuatan komponen, pengukuran, perakitan, ujicoba, dan evaluasi. Sehingga dalam membuat sketsa pun, akan memerlukan strategi yang harus difikirkan sebelumnya, bukan hanya pada saat anda berhadapan secara langsung dengan komputer (perangkat lunak penggambaran /CAD).

Selain itu, kita perlu meyakini bahwa perangkat lunak penggambaran memiliki kemampuan yang luar biasa untuk membantu proses pembuatan model 2D/3D ataupun anda merancang suatu mesin. Sehingga anda harus sering mengeksplorasi kemampuan perangkat lunak tersebut, melalui tutorial-tutorial yang bisa anda cari lewat buku, manual book, video, artikel, ataupun hasil penelitian orang lain.

Demikan, tulisan ini disajikan untuk meningkatkan kemampuan kita de dalam membuat model 2D ataupun 3D. Mengingat kemampuan penulis masih dalam taraf pembelajaran, maka penulisan mengharapkan kritikan ataupun saran untuk penulisan-penulisan berikutnya. Jangan sungkan untuk menuliskannya secara langsung pada kolom komentar.

Semoda disaat pandemi wabah Covid-19 sedang memuncak di segala penjuru dunia, tetap tidak menghambat kita untuk beraktivitas di rumah dalam pembelajaran jarak jauh. Kita doakan bersama semoga pandemi ini dapat cepat berakhir dan kita semua dapat beraktivitas secara normal kembali. Jangan lupa didoakan juga bagi segenap pejuan-pejuan medis, relawan, ilmuwan, peneliti agar diberi kekuatan dalam menjalankan tugasnya. Dan juga semoga juga dunia dapat segera menemukan antivurnya.

Soroako, 11-April-2019

Ir. Duddy Arisandi, S.T., M.T.

Akademi Teknik Soroako

Soroako, Luwu Timur, Sulawesi Selatan

#StayAtHome

#DiRumahAjah

#CicingDiImahBae

#Against Covid19

 

AGAINST COVID-19 (GREETING FROM INDONESIAN MECHANICAL ENGINEER)

MENGONSTRUKSI BENTUK PADAT GEOMETRY DALAM PEMBUATAN MODEL 3D [CONSTRUCTIVE SOLID GEOMETRY (CSG) FOR MAKING 3D MODEL]

Perangkat lunak untuk membantu proses penggambaran (CAD) dibuat untuk memudahkan pembuatan model 2D dan 3D dengan prinsip user frendly. Bahkan, anak-anak yang masih sekolah di SD pun dapat menggunakannya dengan cepat (sudah saya buktikan ke anak saya yang duduk di SD kelas 6). Pengguna dengan mudah dapat membuat model 3D komponen, bahkan dapat dirakit dan disimulasikan. Namun, kemudahan yang diperoleh selama proses penggambaran tidak diikuti dengan mengomunikasikannya ke dalam bentuk gambar 2D untuk kebutuhan manufakturnya. Melalui perangkat lunak CAD, ketegaklurusan, kesejajaran, kesumbuan dll (contrain) dapat dengan mudah dihasilkan, namun tidak demikian halnya dengan proses manufakturnya. Sulit untuk mencapai ketegaklurusan, kesejajaran dan kesumbuan dalam proses manufaktur. Solusi yang akan saya jelaskan pada tulisan ini adalah membawa kerangka urutan proses manufaktur ke dalam urutan proses penggambaran. Intinya adalah, urutan penggambaran akan dipengaruhi juga oleh urutan pemrosesan manufaktur nantinya.

I.              DEFINISI FITUR & FITUR PRIMITIF

Pada tahap awal kita berlu memahami definisi bentuk geometri suatu benda. Kita perlu mengingat bahwa kumpulan titik-tik dapat membentuk suatu garis atau kurva, kumpulan garis dapat membentuk suatu permukaan, kumpulan permukaan dapat membentuk benda solid. Kita mengenal definisi fitur berdasarkan standardisasi berikut :

Definisi feature berdasarkan ASME Y14.5-2009 adalah bagian fisik suatu komponen seperti permukaan, pena, lubang, atau alur, atau representasinya pada gambar, model, atau arsip data digital.

Definisi feature berdasarkan ISO 14660-1 : Feature merupakan bagian spesifik suatu benda kerja, seperti sebuah titik, sebuah garis atau sebuah permukaan, dan feature tersebut dapat menjadi feature integral (contoh : permukaan luar suatu silinder) atau feature turunan (contoh suatu garis median atau permukaan median).

 Gambar-1 Definisi fitur

Untuk keperluan identifikasi gambar (drawing) pada ISO 14 660-1 , dikenal beberapa istilah tentang feature sebagai berikut :

•       Nominal feature : geometri ideal dari suatu gambar (drawing)

•       Real feature : geometry tidak ideal dari suatu benda (workpiece)

•       Extracted feature :geometri tidak ideal yang terdeteksi dari suatu benda

•       Assosiated feature : geometri ideal, dan disesuaikan terhadap extracted feature  berdasar pada fungsi yang objektif.

Bentuk dasar geometri primitif yang sudah umum kita ketahui dan bahkan sudah dikenal sejak dahulu kala adalah : Balok, Silinder, Konus, Bola, dan Tube (cincin).

Gambar-2 Fitur primitif balok dan silinder

Gambar-3 Fitur primitif torus dan bola

Gambar-4 Fitur primitif kerucut dan wedge

II.            TEKNIK OPERASI BOLEAN

Interaksi diantara dua jenis fitur dapat dilakukan melalui metoda Penggabungan/Penambahan (Joint/Union), Pemotongan (Cut/Difference), dan Irisan (Intersect):

• Operasi Join/Union/Adding (+) akan mengkombinasikan dua buah volume dengan geometri berbeda menjadi sebuah volume dengan bentuk geometri tunggal.
• Operasi Cut/Substracting (-) akan mengurangi suatu volume geometri tertentu dengan volume geometri lainnya.
• Operasi intersection (n) akan memastikan bahwa suatu volume baru merupakan bagian dari kedua volume bentuk lainnya.

·       

Gambar-5 Teknik Operasi Bolean

Pada beberapa benda/komponen yang sederhana maka beberapa jenis fitur primitif dapat dikombinasikan untuk mendapatkan bentukan geonmetri padat tertentu seperti dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar-6 Contoh operasi Bolean union dan cut pada balok dan silinder

Gambar-7 Contoh operasi Bolean intersection pada balok dan silinder

Gambar-8 Contoh operasi Bolean uniuon dan cut pada balok, wedge, dan torus

III.          POHON BINER (BINARY TREE)

Pada tahun 1980-an, salah satu kemajuan pada pemodelan 3D ditandai dengan perkembangan metode mengonstrusi bentuk padat geometri (CSG). CSG akan mendeskripsikan model padat (solid model) sebagai kombinasi/gabungan bentuk-bentuk dasar 3D (dikenal dengan istilah bentuk padat geometri primitif).

CSG dijadikan juga referensi sebagai metoda untuk meyimpan model padat 3D pada database.Hasil akhir bentuk geometri padat yang dihasilkan dapat dengan mudah direpresentasikan sebagai pohon biner (binary tree). Pada pohon biner, cabang terminal (terminal branch yang keluar) merupakan beberapa jenis fitur primitif yang dikombinasikan untuk mendapatkan bentuk padat yang baru (disebut dengan akar/root). Binary tree merupakan suatu cara efektif untuk menjaga jejak sejarah pada proses pembuatan bentuk geometri solid. Dengan menjaga jejak sejarah  tersebut, suatu model padat dapat dikembangkan/dibangun kembali melalui keterkaitan binary tree. Cara tersebut sangat tepat sekali untuk melakukan modifikasi pada model geometri padat. Kita dapat melakukan modifikasi pada sambungan terkait yang paling sesuai di binary tree dan mengaitkannya kembali pada pohon sejarah (history tree) tanpa harus membuat model yang baru.

Gambar-9 Contoh binary Tree

IV.         CONTOH (MEMBUAT MODEL 2D, 3D, DAN BINARY TREE SECARA MANUAL)

Dalam 1 set tugas yang harus dikerjakan adalah model 2D, model 3D, dan Binary Tree. Untuk model 2D & 3D penilaian dilakukan terhadap : etika model 2D/3D; sumbu koordinat kartesian; kelengkapan dimensi; contoh penggunaan toleransi suaian, khusus, dan umum; datum (untuk benda khubistik, minimal harus ada 3 datum permukaan, untuk benda silindrik, minimal harus ada 2 buah datum (sumbu dan permukaan); penggunaan toleransi geometrik (minimal 5 jenis toleransi geometrik); binary three dibuat atas kombinasi fitur primitif. Contohnya dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar-10 Contoh model 2D, 3D, dan binary tree yang harus dikerjakan

I.                   PENUTUP

Alhamdulillah, tulisan ini diselesaikan dalam waktu yang singkat untuk tujuan pembelajaran jarak jauh (mata kuliah praktik disain pemodelan parametrik), yang diakibatkan mewabahnya Covid-19. Diliburkannya mahasiswa untuk tetap belajar di rumah dengan jarak jauh. Mata kuliah ini mewajibkan mahasiswa mengerjakannya secara manual dan menggunakan software gambar (CAD) yang disukai oleh mahasiswa. Anda dapat memilih software Autocad, SolidWork, Autodesk Inventor, Siemens NX, dan lain-lain.

Karena tulisan ini dibuat dalam waktu yang sebentar, maka di dalamnya terdapat banyak kekurangan dan masih harus penulis sempurnakan.  Harapan saya, pembaca dapat memberikan masukan positif yang akan memperbaiki tulisan-tulisan saya ke depannya.

Mari kita sukseskan bersama Bersatu untuk menghadapi Corona Virus di Indonesia, Insyaallah kita akan melewati ini semua dengan kemenangan.

#StayAtHome

#DiRumahAja

Soroako, 27-Maret-2020

Ir. Duddy Arisandi, S.T., M.T.

LAMPIRAN (GAMBAR LATIHAN YANG HARUS DIPILIH/1 DARI SETIAP KATAGORI)

1.       GAMBAR KATAGORI MUDAH

Gambar-11 Gambar latihan yang harus dipilih (katagori mudah)

2.       GAMBAR KATAGORI SEDANG

Gambar-12 Gambar latihan yang harus dipilih (katagori sedang)

3.       GAMBAR KATAGORI SULIT

Gambar-13 Gambar latihan yang harus dipilih (katagori sulit-1)

Gambar-14 Gambar latihan yang harus dipilih (katagori sulit-2)

PROSEDUR MEMBUAT GAMBAR TEKNIK 2D & 3D / PROCEDURE FOR TECHNICAL DRAWING MAKING (2D & 3D)

I. LATAR BELAKANG MASALAH

Membuat gambar komponen atau gambar susunan menggunakan perangkat lunak semisal Autodesk Inventor, Autocad, ProEng, Siemen NX, dan lain-lain tidak terlalu sulit untuk dilakukan. Namun pada saat gambar tersebut menjadi bahasa keteknikan yang harus menginformasikan beragam tuntutan, menjadi tidak mudah untuk dilakukan.

Gambar-1 Prosedur membuat gambar teknik (2D & 3D)

Contoh kasus sederhana, poros berdiameter 10 [mm] akan dapat dirakitkan pada lubang berdiameter 10 [mm] tanpa ada kendala dan dapat dilakukan dengan cepat menggunakan perangkat lunak. Namun tidak banyak yang mengetahui dan bisa menjawab, berapakah toleransi yang diijinkan sesuai fungsi penggunaannya ? Apakah toleransi dimensi yang dipilih merupakan toleransi umum, toleransi khusus, ataukah toleransi suaian ? Jenis toleransi geometrik apakah yang diperlukan ? (seperti: kebulatan, kebenaran profil, silindrisitas, ketegaklurusan, kesejajaran, kesatusumbuan, atupun simpang putar). Untuk pemrosesan benda kerja apakah diperlukan proses bor, bubut, atau gerinda ? Berapakah harga kekasaran permukaan yang diperlukan ? (seperti N6, N8, N10).

Contoh kasus lainnya adalah, pada saat anda menentukan diameter lubang untuk baut M10. Berapakah diameter lubang yang dipersyaratkan oleh standard untuk baut M10 ? Apakah 10,0 [mm] / 10,25 [mm] / 10,5 [mm] / 11 [mm] ?

Hal tersebut penting untuk dicermati mengingat bahasa komunikasi tersebut akan digunakan juga oleh bagian pemrosesan pemesinan/fabrikasi, bagian Inspeksi (QC), bagian perakitan, dll.

Selain itu, tulisan ini juga bermaksud agar produk yang dihasilkan dapat memiliki sifat kehandalan, keterbuatan, keterukuran, keterakitan, ketertukaran. Yang tidak hanya dikatakan bagus pada saat simulasi gerak dilkukan penggunakan suatu perangkat lunak.

Atas dasar latar belakang tersebut, penulis mencoba membuat suatu tulisan ini yang bagan alirnya saya sempurnakan dari apa yang pernah saya dapatkan di Politeknik Manufaktur Bandung (PMS-ITB) dulu.

II. MENILAI KEMAMPUAN DASAR GAMBAR TEKNIK MESIN SECARA MANDIRI

Langkah awal yang harus dilakukan adalah mengukur diri sendiri terhadap pemahaman terhadap : gambar teknik dasar, pengetahuan elemen mesin, pengetahuan proses manufaktur, dan penggunaan katalog-katalog bagi elemen mesin yang telah distandardkan. Pada tahap awal anda akan melakukan Identifikasi Komponen pada gambar perakitan. Anda akan melakukan pemberian warna pada setiap elemen mesin yang berbeda, kemudian memberikan nomor bagian dan menyebutkan setiap jenis komponen mesin yang ada dengan benar (sesuai standard yang berlaku).

Gambar-1Menguji kemampuan dasar gambar teknik mesin melalui Identifikasi Komponen

III. MENGUMPULKAN SUMBER INFORMASI DARI BUKU STANDARD ELEMEN MESIN ATAUPUN KATALOG

Sebelum proses penggambaran dilakukan, anda harus mengumpulkan beberapa literatur terkait dengan elemen mesin. Sangat banyak sekali standard dimensi, toleransi dimensi, ataupun toleransi geometrik yang diterapkan pada elemen mesin, dan semuanya tidak mungkin kita hapalkan di luar kepala. Dan umumnya dapat diperoleh dari buku standard ISO, ASME, Katalog Standard, Polman Standard, ATMI Standards, dll. Jika anda menggunakan perangkat lunak penggambaran, maka dimensi standards elemen mesin sudah tersedia, seperti : bearing, baut, mur, ring, washer, dan lain-lain. Namun untuk komponen mesin yang harus dibuat dan sebagai dudukan komponen lainnya, tidak tersedia di perangkat lunak, dan beberapa ukuran lainnya mengacu pada tabel-tabel dimensi dan toleransi komponen standard.

Gambar-3 Mengumpulkan literatur standardisasi dimensi dan toleransi komponen mesin

IV. MEMULAI PROSES PENGGAMBARAN TEKNIK 2D & 3D MENGGUNAKAN BAGAN ALIR

Setelah identifikasi komponen dan pengumpulan literatur dilakukan, maka pembuatan model 2D dan 3D dapat dilakukan dengan mengikuti bagan alir berikut :

Gambar-4 Bagan Alir membuat gambar teknik (2D & 3D) (Bagian-1)

Gambar-5 Bagan Alir membuat gambar teknik (2D & 3D) (Bagian-2)

Gambar-6 Bagan Alir membuat gambar teknik (2D & 3D) (Bagian-4)

VI. TIPS UNTUK MENGATASI MASALAH YANG JARANG DILAKUKAN OLEH SEORANG JURU GAMBAR / PERANCANG

1.    ANALISIS FUNGSI

Penting bagi seorang juru gambar ataupun perancang untuk melihat sebuah komponen secara komprehensip. Maksudnya, dalam menunjang fungsi produk secara keseluruhan, suatu komponen memiliki fungsinya sendiri dan saling berinteraksi dengan komponen lainnya. Dalam suatu bangun struktur mesin ada yang disebut dengan komponen paling kritis bila dibandingkan dengan komponen-komponen lainnya. Akibatnya, komponen kritis tersebut harus dikendalikan dengan benar terkait dengan dimensi, toleransi dimensi, dan toleransi geometriknya. Penting juga untuk mengetahui jenis interaksi suatu komponen dengan komponen lainnya.

Gambar-7 Analisis Fungsi pada bangun konstruksi mesin

2.    ANALISIS KETERKAITAN FUNGSI DENGAN GEOMETRIK KOMPONEN

Umumnya, persyaratan toleransi geometrik hanya dilakukan berdasarkan perasaan juru gambar ataupun perancang saja. Jika pengalaman anda sudah kuat, maka hal tersebut tidak terlalu menjadi masalah. Namun ada baiknya jika kita memulainya melalui suatu metoda analisis, sehingga hasil yang diharapkan akan benar.

Gambar-8 Analisis keterkaitan fungsi terhadap persyaratan geometrik komponen

3.    PENENTUAN JENIS DAN JUMLAH DATUM (STUDI KASUS ENGINE BLOCK)

Seringkali jumlah datum pada komponen hanya ditentukan berdasarkan perasaan juru gambar dan perancang tanpa melakukan analisis, akibatnya jumlah datum dalam suatu gambar tidak mendukung untuk apa datum tersebut ditunjukkan pada suatu gambar. Dan bisa jadi datum pada suatu gambar berjumlah lebih dari 5 untuk tujuan beragam tujuan mulai dari proses manufaktur, pemeriksaan, perakitan, dan lain-lain.

Gambar-9 Penentuan jumlah dan jenis datum pada suatu komponen mesin

I.                   PENUTUP

Alhamdulillah, tulisan ini diselesaikan dalam waktu yang singkat untuk tujuan pembelajaran jarak jauh, yang diakibatkan epidemi covid-19, yang mana diliburkannya mahasiswa untuk tetap belajar di rumah dengan jarak jauh. Sehingga di dalamnya terdapat banyak kekurangan dan masih harus penulis sempurnakan. Mari kita sukseskan bersama "Bersatu Untuk Menghadapi Corona Virus" di Indonesia.

Soroako, 16-Maret-2020

Ir. Duddy Arisandi, S.T., M.T.

TUGAS SELAMA LIBUR (Covid-19) : (16 sd 30 Maret 2020)

1. Mata Kuliah Gambar Teknik Mesin 2, Semester 2 TA 2019-2020 (Kelas 1C) :
Tugas Gambar Teknik Mesin

2. Mata Kuliah Desain Pemodelan Grafis, Semester 4 TA 2019-2020 (Kelas 2B)
Tugas Desain Pemodelan Grafis