REVERSE ENGINEERING AUTOMATIC WELD SIZE GAUGE DAN VALIDASI DATA DENGAN MENGGUNAKAN COORDINATE MEASURING MACHINE (CMM)

Transkripsi

1 REVERSE ENGINEERING AUTOMATIC WELD SIZE GAUGE DAN VALIDASI DATA DENGAN MENGGUNAKAN COORDINATE MEASURING MACHINE (CMM) Hadi Fadhil Musthofa*, Nurman Pamungkas, Ihsan Saputra Batam Polytechnics Mechanical Engineering study Program Jl. Ahmad Yani, Batam Centre, Batam 29461, Indonesia * Abstrak Reverse engineering adalah metode untuk menganalisa suatu benda dari struktur, fungsi, dan cara kerjanya untuk memudahkan mahasiswa memahami spesifikasi produk, keunggulan dan kelemahan produk, serta estimasi biaya produksi sebelum melakukan perancangan produk. Automatic Weld Size Gauge adalah salah satu alat ukur yang digunakan untuk memeriksa hasil lasan seperti memeriksa ukuran lasan radius, memeriksa toleransi yang diizinkan dari kecembungan dan kecekungan lasan, serta mengukur penguatan atau reinforcement pada lasan butt. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui penyimpangan yang terjadi pada garis ukur automatic weldsize gauge dari hasil prototipe dan mengetahui langkah-langkah penggunaan metode reverse engineering. Hasil dari proses pembuatan prototipe dimesin CNC Milling akan diukur menggunakan CMM (Coordinate Measuring Machine) dengan tujuan memvalidasi data dimensi ukuran yang seharusnya dengan dimensi ukuran yang terdapat pada prototipe, dari data hasil validasi diperoleh hasil penyimpangan terbesar hingga -6,887 mm melebihi batas minimal toleransi pada bagian pengukuran max concavity. Pada bagian pengukuran fillet weld leg length penyimpangan terbesar hingga 0,967 mm melebihi batas maksimal toleransi. Kemudian pada bagian pengukuran max convexity penyimpangan terbesar hingga -2,605 mm melebihi batas minimal toleransi. Dan pada bagian pengukuran butt weld reinforcement juga terdapat penyimpangan(error) namun masih dalam batas toleransi. Penyimpangan yang terjadi diakibatkan oleh proses engraving pada mesin CNC (Computer Numerical Control), dimana engrave tool tersebut merupakan engrave tool yang dibuat sendiri karena tidak tersedianya engrave tool yang seharusnya sehingga hasil yang didapat tidak rapi. Dan pada saat pengambilan data pada produk original dengan proses pengukuran yang salah dikarenakan benda yg tipis, posisi pengukuran yang tidak tepat sehingga terjadi kesalahan dalam pembacaan (paralaks). Kata Kunci : Automatic weld size gauge, reverse engineering, coordinate measuring machine. Abstract Reverse engineering is a method to analyze an object from it s structure, function, and how it works to make it easier for students to understand product specifications, product advantages and disadvantages, and production cost estimation before designing the product. The automatic weld size gauge is one of the measuring tools used to examine welded results such as to determine the size of a fillet weld, to check the permissible tolerances of convexity and concavity, to check the permissible tolerances of reinforcement. The purpose of this study is to determine the deviations that occur on the gauge automatic weld size gauge of prototype results and know the steps of the use of reverse engineering methods. The results of the CNC milling machining prototype process will be measured using CMM (coordinate measuring machine) with the aim of validating the dimension of the size data that should be with the size dimensions contained in the prototype, from the validation results obtained the largest deviation results up to mm exceed the minimum tolerance on max concavity measurement. In the weld leg fillet measurement section the largest deviation to mm exceeds the maximum tolerance limit. Then in the max convexity max deviation section up to mm exceed the minimum tolerance limit. And in the measurement section butt weld reinforcement also there is a deviation(error) but still within the limits of tolerance. The deviation is caused by the engraving process on the CNC (computer numerical control) milling, where the engrave tool is a self-made engrave tool because of the unavailability of the engrave tool should be so that the results obtained are not neat. And when the data is taken on the original product with the wrong measurement process due to the thin object, the position of the measurement is not appropriate so that there is an error in the reading (paralaks). Keywords: Automatic weld size gauge, reverse engineering, coordinate measuring machine.

2 1. PENDAHULUAN 2. METODOLOGI PENELITIAN Pengelasan merupakan salah satu bagian yang tak terpisahkan dari proses manufaktur. Pengelasan merupakan proses penyambungan dua buah logam khususnya baja untuk menghasilkan sebuah konstruksi mesin. Sambungan las digunakan untuk menyatukan dua buah baja atau lebih yang bersifat permanen. Proses inspeksi las atau proses menilai hasil dari proses pengelasan dilakukan dengan bantuan suatu alat ukur welding, salah satunya dengan menggunakan alat ukur seperti Automatic Weld Size Gauge (AWS). AWS adalah alat ukur welding yang berfungsi untuk menentukan ukuran lasan radius, memeriksa toleransi yang diizinkan dari kecembungan dan kecekungan lasan, serta mengukur penguatan atau reinforcement pada lasan butt. Proses perancangan dan pembuatan diperlukan data-data dimensi dari Automatic Weld Size Gauge, maka untuk mendapatkan data-data tersebut diperlukan suatu metode yaitu Reverse Engineering (RE) Reverse engineering (RE) adalah sebuah proses dalam bidang manufacturing yang bertujuan untuk mereproduksi atau membuat ulang model yang sudah ada baik komponen, sub assembly, atau produk tanpa menggunakan data-data dokumen desain atau gambar kerja yang sudah ada[1]. Menurut Bagci (2009), Reverse Engineering didefinisikan sebagai evaluasi yang sistematik dari produk yang sudah ada dengan tujuan melakukan duplikasi, termasuk didalamnya desain dari komponen baru, duplikat yang sudah ada, pembuatan ulang komponen yang rusak, dan peningkatan kepresisian produk[2]. Reverse engineering juga didefinisikan sebagai proses untuk mendapatkan model CAD (Computer Aided Design) geometris dari 3D point yang diperoleh dari scanning atau digitalisasi produk yang sudah ada. Konsep reverse engineering di industri merupakan suatu langkah meniru produk yang sudah ada (dari produsen lain) sebagai dasar untuk merancang produk baru yang sejenis, dengan merubah desain, memperkecil kelemahan dan meningkatkan keunggulan produk dari para pendahulunya[3]. Kegiatan yang dilakukan meliputi 5 tahap, yaitu : kegiatan pembongkaran produk, proses disain produk baru, pembuatan prototipe produk, kegiatan penggabungan komponen, serta kegiatan pembandingan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui penyimpangan yang terjadi pada garis ukur automatic weldsize gauge dari hasil prototipe dan mengetahui langkah-langkah penggunaan metode reverse engineering. Selain itu hasil simulasi juga memungkinkan kita untuk menetukan langkah-langkah proses dan mengurangi kesalahan agar tingkat kegagalan produksi dapat dikurangi. Gambar 2.1 Flow Chart Proses Pengerjaan Penelitian dilakukan dengan cara membongkar Automatic Weld Size Gauge dan penamaan part atau komponen, kemudian pengambilan data dengan cara mengukur ulang dimensi Automatic Weld Size Gauge dari pengukuran: (a). Body, (b). Penunjuk ukuran dan (c). baut pengunci (Gambar 2.2), dengan menggunakan jangka sorong hingga didapatlah desain 2D seperti (Gambar 2.3 dan Gambar 2.4) (a) (b) (c) Gambar 2.2 Pembongkaran Komponen Automatic Weld Size Gauge

3 1 4 Gambar 2.3 Hasil Desain 2D body Gambar 2.4 Hasil Desain 2D Penunjuk Ukuran Gambar 2.5 Posisi Garis Ukur Pada Automatic Weld Size Gauge [5] TABLE I Keterangan Dari Gambar 2.5 No Keterangan Fungsi 1 Butt weld reinforcement 2 Fillet weld leg length 3 Max convexity 4 Max concavity Untuk memeriksa toleransi penguatan yang dijinkan Untuk mengetahui ukuran lasan radius Untuk memeriksa toleransi kecembungan yang diijinkan Untuk memeriksa toleransi kecekungan yang diijinkan Pembuatan desain 3D dilakukan berdasarkan gambar 2D hasil pengukuran menggunakan jangka sorong, gambar 2D selanjutnya diaplikasikan ke software CAD (Computer Aided Design) untuk membuat gambar 3 2 part 3D dan sub assembly, gambar dari hasil CAD kemudian akan dibuat program CNC dan simulasi proses pemesinan dilakukan dengan menggunakan software CAM (Computer Aided Manufacturing). Program akan dijalankan di mesin CNC Milling apabila simulasi telah dilakukan untuk pembuatan prototipe. Simulasi dilakukan untuk menghindari kesalahan dalam pergerakan program saat diproses di mesin CNC Milling, hasil prototipe nantinya akan di assembly untuk mengetahui kesesuaian bentuk dan ukuran dengan gambar CAD, jika tidak sesuai maka akan dilakukan pembuatan program ulang untuk memperbaiki bentuk dan ukuran dari pembuatan prototipe. Setelah proses assembly berhasil maka selanjutnya adalah pengambilan data dari ukuran skala yang tertera pada Automatic Weld Size Gauge hasil prototipe untuk memvalidasi data antara dimensi ukuran seharusnya dengan dimensi ukuran yang terdapat pada prototipe hingga diketahui penyimpangan(error) yang terjadi. Proses pengambilan data dari hasil prototipe nantinya akan menggunakan bantuan Coordinate Measuring Machine (CMM). Coordinate Measuring Machine (mesin pengukur kordinat) adalah sebuah alat pengukur multi fungsi berkecepatan tinggi yang menghasilkan akurasi dan efisiensi pengukuran yang tinggi. Pada prinsipnya CMM adalah kebalikan dari CNC. Pada CNC kordinat yang dimasukkan menghasilkan gerakan pahat pada sumbu X, Y dan Z. Sedangkan pada CMM kontak antara probe dengan benda kerja menghasilkan kordinat. Selain itu jika pada mesin CNC menggunakan bantalan peluru bersirkulasi (circulated ball bearing) maka pada mesin CMM menggunakan batalan udara (air pad bearing) sehingga gerakannya sangat halus[4] Pengumpulan data menggunakan CMM Pengumpulan data dilakukan dengan cara mengukur bagian skala ukur yang terdapat pada body dan penunjuk ukuran. Pengukuran yang dilakukan hanya pada skala ukur yang ada di prototipe Automatic Weld Size Gauge adapun bagian yang diukur dapat dilihat pada gambar 2.5. Sebelum pengukuran dilakukan ukuran yang terdapat pada prototipe merupakan satuan Inchi maka dari itu dikonversikan dulu ke dalam satuan milimeter (TABLE II). Dikarenakan pada saat pengambilan data menggunakan CMM mengacu pada satuan milimeter. TABLE II Konversi Inchi Ke Milimeter Inchi (25,4 mm) Milimeter (mm) Pecahan Biasa Pecahan Desimal Pecahan Desimal 1 1/16 0,063 1, /8 0,125 3, /16 0,188 4, /4 0,250 6, /16 0,313 7,938

4 6 3/8 0,375 9, /16 0,438 11, /2 0,500 12, /16 0,563 14, /8 0,625 15, /16 0,688 17, /4 0,750 19,050 Setelah dikonversikan maka hasil konversi tersebut merupakan dimensi original dari automatic weld size gauge yaitu sebagai acuan untuk memvalidasi data dari prototipe. Prototipe akan diukur tiap garis ukurnya menggunakan mesin CMM untuk mengetahui ukuran yang terdapat pada prototipe dengan cara menyentuhkan probe ke dasar dari bagian penunjuk ukuran pada setiap garis ukurnya dan akan didapat data ukuran hasil dari CMM seperti table dibawah ini (TABLE III TABLE VI ). TABLE III Prototipe (mm) 1 3,175 3,288 3,198 3, ,763 4,976 4,686 4, ,350 6,529 6,289 6,444 Dari data pada table III merupakan hasil pengukuran prototipe pada bagian butt weld reinforcement dengan tiga kali proses pengukuran menggunakan coordinate measuring machine. TABLE IV Prototipe (mm) 1 1,588 1,422 1,471 1, ,175 6,791 2,859 2, ,763 6,760 4,512 4, ,350 8,867 5,875 5, ,938 9,400 7,379 7, ,525 10,154 8,813 8, ,113 11,501 10,346 10, ,700 13,325 11,631 11, ,288 13,612 13,377 13, ,875 16,287 14,763 14, ,463 16,967 16,324 16, ,050 19,258 17,808 17,800 Dari data pada table IV merupakan hasil pengukuran prototipe pada bagian fillet weld leg length dengan tiga kali proses pengukuran menggunakan coordinate measuring machine dengan jumlah garis yang diukur sebanyak 12 garis. TABLE V Prototipe (mm) 1 1,588 2,920 2,718 2, ,175 3,915 3,756 3, ,763 4,748 4,614 4, ,350 7,811 7,737 7, ,938 8,799 8,870 8, ,525 9,770 9,809 9, ,113 10,668 10,822 10, ,700 11,673 11,755 11, ,288 12,716 12,874 12, ,875 13,724 13,775 14, ,463 14,682 14,846 15, ,050 17,731 17,757 18,051 Dari data pada table V merupakan hasil pengukuran prototipe pada bagian max convexity dengan tiga kali proses pengukuran menggunakan coordinate measuring machine dengan jumlah garis yang diukur sebanyak 12 garis TABLE VI Prototipe (mm) 1 1,588 1,179 0,847 1, ,175 1,967 1,825 2, ,763 3,167 2,813 2, ,350 4,124 3,858 4, ,938 5,077 5,025 5, ,525 6,025 5,803 6, ,113 7,205 6,914 7,042

5 8 12,700 8,047 7,876 7, ,288 9,180 8,944 9, ,875 10,158 9,873 10, ,463 11,169 11,197 11, ,050 12,175 12,031 12,283 Dari data pada table VI merupakan hasil pengukuran prototipe pada bagian max concavity dengan tiga kali proses pengukuran menggunakan coordinate measuring machine dengan jumlah garis yang diukur sebanyak 12 garis 3. ANALISA DAN PEMBAHASAN Hasil dari pengukuran pada prototipe yang telah dilakukan dengan mesin CMM akan dilakukan perhitungan hingga diperoleh rata-rata dan penyimpangan ukuran(error) dari prototipe tersebut yang ditunjukkan pada table dibawah ini (TABLE VII TABLE X). Ratarata diperoleh dari jumlah seluruh hasil pengukuran dibagi dengan jumlah data dan error diperoleh dari pengurangan antara rata-rata dari hasil pengukuran prototipe dengan dimensi original. TABLE VII Data Hasil Perhitungan Rata-Rata Dan Penyimpangan(error) Pada 1 3,175 3,328 0, ,763 4,864 0, ,350 6,421 0,071 Dari table VII dapat diketahui hasil rata-rata dari Kemudian dari nilai rata-rata tersebut dikurangi dengan nilai dimensi original sehingga didapat nilai penyimpangan (error) dari bagian butt weld reinforcement. TABLE VIII Data Hasil Perhitungan Rata-Rata Dan Penyimpangan(Error) Pada 1 1,588 1,447-0, ,175 4,142 0, ,763 5,154 0, ,350 6,853 0, ,938 8,006 0, ,525 9,249-0, ,113 10,724-0, ,700 12,238-0, ,288 13,431-0, ,875 15,282-0, ,463 16,502-0, ,050 18,289-0,761 Dari table VIII dapat diketahui hasil rata-rata dari Kemudian dari nilai rata-rata tersebut dikurangi dengan nilai dimensi original sehingga didapat nilai penyimpangan (error) dari bagian fillet weld leg length. TABLE IX Data Hasil Perhitungan Rata-Rata Dan Penyimpangan(error) Pada Max Covexity 1 1,588 2,823 1, ,175 3,866 0, ,763 4,752-0, ,350 7,832 1, ,938 8,873 0, ,525 9,859 0, ,113 10,784-0, ,700 11,746-0, ,288 12,785-1, ,875 13,857-2, ,463 14,858-2, ,050 17,846-1,204 Dari table IX dapat diketahui hasil rata-rata dari Kemudian dari nilai rata-rata tersebut dikurangi dengan nilai dimensi original sehingga didapat nilai penyimpangan (error) dari bagian max convexity. TABLE X Data Hasil Perhitungan Rata-Rata Dan Penyimpangan(error) Pada 1 1,588 1,017-0, ,175 1,957-1,218

6 3 4,763 2,965-1, ,350 3,999-2, ,938 5,058-2, ,525 5,976-3, ,113 7,054-4, ,700 7,972-4, ,288 9,061-5, ,875 10,051-5, ,463 11,167-6, ,050 12,163-6,887 Dari table X dapat diketahui hasil rata-rata dari Kemudian dari nilai rata-rata tersebut dikurangi dengan nilai dimensi original sehingga didapat nilai penyimpangan (error) dari bagian max concavity. Dari table VIII table X tersebut telah diketahui nilai rata-rata dan nilai penyimpangan(error). Penyimpangan(error) tersebut merupakan nilai acuan untuk memvalidasi data apakah sesuai toleransi yang diizinkan atau tidak, menurut American Welding Society D1.1 untuk kriteria acceptance inspeksi visual bahwa nilai toleransi ±0,5 mm merupakan nilai toleransi yang masih diijinkan untuk pengukuran visual hasil sambungan las. Maka untuk menentukan hasil dari prototipe ini layak digunakan atau tidak dengan cara memvalidasi data nilai penyimpangan(error) dengan nilai toleransi sesuai standar yang telah ditetapkan menurut American Welding Society D1.1. Apabila hasil validasi data masih masuk dalam toleransi, maka dapat dikatakan data tersebut accepted dan apabila tidak masuk dalam toleransi maka data akan dikatakan "rejected (TABLE XI TABLE XIV ) TABLE XI Toleransi (mm) Remark 1 0,153 ±0,5 Accepted 2 0,101 ±0,5 Accepted 3 0,071 ±0,5 Accepted Table XI merupakan data hasil validasi antara nilai penyimpangan (error) dengan nilai toleransi hingga dapat diketahui bahwa dari garis ukur yang terdapat pada bagian butt weld reinforcement seluruh posisi garis ukur masih masuk dalam toleransi yang diijinkan. TABLE XII Toleransi (mm) Remark 1-0,141 ±0,5 Accepted 2 0,967 ±0,5 Rejected 3 0,391 ±0,5 Accepted 4 0,503 ±0,5 Rejected 5 0,068 ±0,5 Accepted 6-0,277 ±0,5 Accepted 7-0,389 ±0,5 Accepted 8-0,462 ±0,5 Accepted 9-0,856 ±0,5 Rejected 10-0,593 ±0,5 Rejected 11-0,961 ±0,5 Rejected 12-0,761 ±0,5 Rejected Table XII merupakan data hasil validasi antara nilai penyimpangan (error) dengan nilai toleransi hingga dapat diketahui bahwa dari garis ukur yang terdapat pada bagian fillet weld leg length hanya 6 posisi garis ukur yang masih masuk dalam toleransi yang diijinkan. TABLE XIII Toleransi (mm) Remark 1 1,235 ±0,5 Rejected 2 0,691 ±0,5 Rejected 3-0,011 ±0,5 Accepted 4 1,482 ±0,5 Rejected 5 0,935 ±0,5 Rejected 6 0,333 ±0,5 Accepted 7-0,329 ±0,5 Accepted 8-0,955 ±0,5 Rejected 9-1,502 ±0,5 Rejected 10-2,018 ±0,5 Rejected 11-2,605 ±0,5 Rejected 12-1,204 ±0,5 Rejected

7 Table XIII merupakan data hasil validasi antara nilai penyimpangan (error) dengan nilai toleransi hingga dapat diketahui bahwa dari garis ukur yang terdapat pada bagian max convexity hanya 3 posisi garis ukur yang masih masuk dalam toleransi yang diijinkan. TABLE XIV Toleransi (mm) Remark 1-0,571 ±0,5 Rejected 2-1,218 ±0,5 Rejected 3-1,798 ±0,5 Rejected 4-2,352 ±0,5 Rejected 5-2,879 ±0,5 Rejected 6-3,549 ±0,5 Rejected 7-4,059 ±0,5 Rejected 8-4,728 ±0,5 Rejected 9-5,227 ±0,5 Rejected 10-5,824 ±0,5 Rejected 11-6,296 ±0,5 Rejected 12-6,887 ±0,5 Rejected Table XIV merupakan data hasil validasi antara nilai penyimpangan (error) dengan nilai toleransi hingga dapat diketahui bahwa dari garis ukur yang terdapat pada bagian max concavity seluruh posisi garis ukur yang ada melebihi batas maksimal dan minimal dari toleransi yang diijinkan. 4. KESIMPULAN Pada pembuatan prototipe dari Automatic Weld Size Gauge dimana data-data didapat dari hasil metode reverse engineering dari produk original. Metode reverse engineering merupakan suatu metode yang biasa digunakan untuk mencari data dari suatu produk tanpa mengetahui data-data sebelumnya. Pada bagian garis ukur Automatic Weld Size Gauge terdapat banyak penyimpangan(error) dan penyimpangan terbesar hingga -6,887 mm melebihi batas minimal toleransi pada bagian pengukuran max concavity. Pada bagian garis ukur untuk pengukuran fillet weld leg length penyimpangan terbesar hingga 0,967 mm melebihi batas maksimal toleransi. Kemudian pada bagian garis ukur untuk pengukuran max convexity penyimpangan terbesar hingga -2,605 mm melebihi batas minimal toleransi. Dan pada bagian garis ukur untuk pengukuran butt weld reinforcement juga terdapat penyimpangan(error) namun masih dalam batas toleransi. Penyimpangan yang terjadi diakibatkan oleh proses penggunaan engrave pada mesin CNC (Computer Numerical Control), dimana engrave tool tersebut merupakan engrave tool yang dibuat sendiri karena tidak tersedianya engrave tool yang seharusnya. Dan salah s atu akibat penyimpangan(error) yang terjadi adalah pada saat pengambilan data pada produk original dengan proses pengukuran yang salah dikarenakan benda yg tipis dan posisi pengukuran yang tidak tepat sehingga terjadi kesalahan dalam pembacaan (paralaks). Data hasil validasi dari table yang telah dijabarkan di atas maka prototipe dari automatic weld size gauge belum memenuhi standar pengukuran untuk digunakan sebagai mana mestinya sebagai alat ukur hasil pengelasan. Dikarenakan masih banyak penyimpangan yang terjadi pada setiap garis ukurnya. Dan disarankan untuk pembuatan selanjutnya pada saat pengukuran lebih teliti dalam pembacaannya dan dengan posisi pengukuran yang baik dan benar. Serta tersedianya engrave tool yang seharusnya agar hasil dari proses engraving lebih halus dan rapi. DAFTAR PUSTAKA [1] Urbanic, R. J. Dkk. A Reverse Engineering Methodology For Rotary Components From Point Cloud Data. University of Wisdor. Canada, 2008 [2] Bagci E., 2009, Reverse Engineering Application for Recovery of Broken or Worn Parts and Remanufacturing : Three Case Studies, Advances in Engineering Software, v. 40, p , 2008 [3] Raja, Vinesh., Fernandes, Kiran J., Reverse Engineering : An Industrial Perspective, London: Springer Series In Advanced Manufacturing [4] Wikipedia (2017), Coordinate Measuring Machine, from g_machine.17 Mei 2017 [5] Rktmaya.com (2017), welding gauge from 7 Juni 2017