JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print) 1 PEMODELAN 3D KONSTRUKSI KAPAL MENGGUNAKAN PERANGKAT LUNAK STUDI KASUS GRAND BLOCK 09 M.T. KAMOJANG Suraj Nurholi dan Djauhar Manfaat Jurusan Teknik Perkapalan, Fakultas Teknologi kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia e-mail: dmanfaat@na.its.ac.id Abstrak Pembuatan Desain kapal telah berkembang mengikuti perkembangan teknologi informasi. Desain sebuah kapal tidak lagi dibuat dengan teknik manual tetapi menggunakan software komputer yang canggih. CAD (Computer Aided Design) merupakan software yang membantu dalam proses mendesain. Beberapa software khusus desain kapal seperti Tribon dan Ship Construktor yang menawarkan aplikasi perancangan 3D konstruksi kapal. Namun pengguanaan sofware-software tersebut masih tergolong mahal dan lama waktu pengerjaannya. Solidwork memiliki aplikasi-aplikasi yang memudahkan pengguna untuk merancang sebuah objek 3D. Jika dibandingkan dengan software-software yang telah banyak digunakan dalam perancangan 3D, merancang 3D dengan solidwork relatif lebih mudah dan lebih cepat. Solidwork memiliki keunggulan tersendiri dibandingkan dengan software yang telah biasa digunakan. Beberapa aplikasi yang terdapat di Solidwork yaitu Part adalah sebuah object 3D yang terbentuk dari feature feature. Sebuah part bisa menjadi sebuah komponen pada suatu assembly, dan juga bisa digambarkan dalam bentukan 2D pada sebuah drawing. Feature adalah bentukan dan operasi operasi yang membentuk part. Base feature merupakan feature yang pertama kali dibuat. Assembly adalah sebuah document dimana parts, feature dan assembly lain (Sub Assembly) dipasangkan/ disatukan bersama. Drawing adalah tempates yang digunakan untuk membuat gambar kerja 2D/2D engineering Drawing dari single component ( part ) maupun Assembly yang sudah kita buat. Dengan keunggulan-keunggulan yang memang khusus dibuat untuk merancang 3D, diharapkan penggunaan software solidwork dapat mempermudah dalam merancang sebuah gambar 3D dari grand block 09 M.T Kamojang. Dalam tugas akhir ini akan merumuskan metode dan prosedur pembuatan gambar 3D dengan menggunakan Solidwork. Kata kunci: computer aided design, konstruksi grand block 09, Solidworks I. PENDAHULUAN Kemajuan teknologi komputer telah menyentuh proses desain gambar konstruksi kapal. Teknik menggambar konvensional yaitu menggambar 2D telah banyak ditinggalkan dan beralih ke pemodelan secara 3D. pemodelan secara 3D memberikan banyak keuntungan seperti memberikan visualisasi secara nyata terhadap desain konstruksi kapal sehingga kesalahan-kesalahan desain seperti ruang terlalu sempit akibat termakan oleh volume material konstruksi dapat dicegah sejak awal. Software khusus desain konstruksi kapal mampu melakukan pemodelan 3D secara cepat dan teliti sehingga mampu mengubah pandangan bahwa pemodelan konstruksi kapal secara 3D lebih lama daripada menggambar secara 2D. Beberapa software khusus desain konstruksi kapal seperti Tribon, Ship Constructor, dan Autoship dapat menjawab kebutuhan pemodelan konstruksi kapal secara 3D. Namun beberapa kelemahan masih terdapat dalam software canggih tersebut. Disamping besarnya biaya investasi untuk pengadaan hardware dan software yang harus dikeluarkan, beberapa kelemahan lain juga harus dipertimbangkan, yaitu: 1. Struktur file hasil penggambaran, definisi database dan file database dari software tersebut rumit. 2. Alur dari proses pekerjaan desain rumit karena software tersebut terbagi atas beberapa software lagi menurut bagian konstruksi mana yang akan dibuat. Teknik menggambar dan permodelan konstruksi secara 3D telah dikembangkan oleh Heri Siswanto dalam tugas akhirnya yang berjudul Pengembangan Metodologi Model 3D Konstruksi Kapal Berbasis Autocad dengan studi kasus grand block 09 M.T. Kamojang. Di dalamnya dijelaskan bahwa salah satu fitur Autocad yaitu fitur X-Ref, memudahkan para drafter dalam mendesain konstruksi kapal. Metode X-Ref dapat digunakan untuk mengganbar 2D secara terpisah menjadi satu gambar 3D tanpa membuat ukuran file tersebut menjadi besar. Dengan metode tersebut gambar konstruksi kapal dapat dikerjakan secara 2D tiap frame dalam file terpisah tetapi dapat disatukan menjadi gambar 3D. Pengerjaan perancangan 3D dengan metode tersebut memerlukan langkah-langkah yang rumit, maka perancangan 3D perlu dikembangkan dengan menggunakan software solidwork. Dengan menggunakan software tersebut, gambar grand block yang masih berupa data 2D dapat dibuat bentuk 3D secara langsung tanpa menggabungkan frame-frame terpisah sehingga waktu pengerjaan perancangan 3D dapat dikurangi. Hal ini tentu sangat menguntungkan bagi drafter dan galangan yang sedang membangun kapal. II. PEMODELAN GAMBAR KONSTRUKSI Proses pemodelan 3D konstruksi kapal Oil Tanker M.T. Kamojang 6500 LTDW adalah pemodelan padat/solid. Pemodelan padat tersebut dilakukan dengan menggunakan perintah extrude karena bentuk konstruksi yang akan dimodelkan merupakan bentuk konstruksi yang rumit dan berdasarkan dari gambar 2D yang ada. Besar ketebalan pelat dan panjang profil yang dimodelkan secara 3D pada tahap ini didasarkan dari gambar konstruksi yang ada dan batas block division tiap block kapal. Selain itu, juga perlu
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print) 2 diperhatikan arah penebalan pelat berdasarkan standar yang telah ditetapkan. Berikut ini adalah langkah-langkah untuk memodelkan secara 3D komponen-komponen konstruksi kapal Oil Tanker M.T Kamojang 6500 LTDW di Solidworks 2012. Part 1. Mengimpor data dari 2D di autocad ke Part Solidworks Buka data 2D yang telah dibuat di autocad misalnya frame 9-F107P. Gambar II.4 kotak dialog extruded Yang dilingkari hitam adalah kotak dialog untuk memberikan ketebatalan dari gambar 2D yang kita pilih, dalam hal ini 12 mm adalah ketebalan untuk frame 107. Hasil dari extruded tersebut seperti ini Gambar II.1 model 2D frame 107 Kemudian copy gambar tersebut dengan cara sorot gambar 2D tersebut tekan ctrl+c. selanjutnya buka template part pada solidworks 2012 File > New >Part > Ok akan muncul layar kerja template part. Kemudian paste gambar 2D tersebut dengan cara ctrl+v maka akan muncul kotak pertanyaan. Gambar II.5 hasil extruded Memformat material yang digunakan Gambar II.2 Kotak pertanyaan pada SW 2012 Klik Yes, maka gambar hasil import akan terlihat seperti ini Gambar II.3 hasil impor 2D dari autocad di solidworks 2. Langkah selanjutnya adalah membuat gambar 2D tersebut menjadi 3D dengan cara klik Extruded > Klik gambar skets 2D maka akan muncul kotak dialog seperti ini. Langkah berikutnya adalah memformat material yang digunakan pada part tersebut dengan cara: Klik kanan edit material> pilih material yang digunakan. Hal ini akan memudahkan dalam hal menghitung mass properties pada saat di template assembly nantinya. 3. Kemudian simpan model 3D frame tersebut dengan struktur nama yang sama dalam format *.sldprt. Proses pemodelan 3D tersebut dilakukan pada seluruh gambar 2D komponen konstruksi yang telah dibuat per potongan frame. Pada hasil pemodelan 3D, nama file komponen konstruksi tidak dilakukan perubahan. Seluruh file hasil pemodelan 3D tersebut adalah sebagai file gambar part ketika proses penggabungan komponen konstruksi kapal dengan template assembly. Berikut ini adalah hasil-hasil pemodelan 3D untuk komponen konstruksi lainnya dalam satu potongan:
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print) 3 1. Strong beam Gambar II.6 model 3D strong beam pada Solidworks 2. Corrugated Bulkhead Gambar II.10 Kotak dialog membuka template assembly 2. Memanggil file reference Setelah muncul template assembly, selanjutnya adalah memanggil file reference yang telah dibuat sebelumnya pada template part dengan cara: Klik ikon Insert Components> klik Browse> Pilih file reference> Open. Gambar II.7 model 3D corrugated bulkhead 3. Wing tank Gambar II.8 model 3D wing tank > > Gambar II.11 cara memanggil file reference pada template 3. Menggabungkan part assembly Selanjutnya adalah menggabungkan beberapa file yang telah dipanggil menjadi 1 bagian dengan cara: Klik ikon Mate> pilih titik pada reference kedua yang akan digabungkan dengan titik pada reference pertama>klik 2 kali ikon Checklist 2. 4. Floor Gambar II.9 model 3D floor Assembly Setelah pemodelan part selesai, maka tahap selanjutnya adalah menggabungkan part-part menjadi satu kesatuan yang disebut sebagai assembly. Tahap-tahap assembly adalah sebagai berikut: 1. Membuka template assembly Cara membuka template assembly pada software Solidworks adalah Klik File> New> Assembly> Ok maka akan muncul layar kerja template assembly. hasilnya adalah > Gambar II.12 diagram alur pengerjaan assembly 4. Lakukan hal yang sama hingga mendapatkan hasil penggabungan Block 09. 5. Save file dengan format *.sldasm.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print) 4 Block 09 III. HASIL DAN PEMBAHASAN Block 09 memiliki panjang block 8800 mm dan dimulai dari frame 101+500 sampai dengan frame 114+200. Komponen-komponen konstruksi kapal yang terdapat block 09 antara lain : 1. Web frame no. 103, 107, dan 111 9. Deck plate 8800 mm 2. Strong beam no. 103, 107, dan 111 10. Bulkhead plate 8800 mm 3. Corrugated bulkhead no. 114 11. Inner bottom plate 8800 mm 4. Plate floor no. 103, 107, 111, dan 114 12. Bottom plate 8800 mm 5. Wing tank no. 103, 107, 111, dan 114 13. Keel plate 8800 mm 6. Profil longitudinal 8800 mm 14. Wing tank plate 8800 mm 7. Stringer plate 8800 mm 15. Side shell plate 8800 mm 8. Girder 8800 mm 16. Braket, Collar dan stiffener Hasil dari pemodelan 3D konstruksi grand block no 09 adalah: Berikut ini adalah cara untuk memperoleh perhitungan volume material berat baja terpasang dari gambar master dengan menggunakan perintah mass properties. 1) Buka file gambar master yang akan dihitung volume dan titik berat materialnya. File gambar master yang akan dihitung adalah dalam bentuk model 3D konstruksi kapal. Misalkan gambar master yang akan dihitung adalah file FRAME 103.sldprt. 2) Periksa kelengkapan bagian-bagian konstruksi dari frame 103 yang akan dihitung dan kemudian tampilkan dalam pandangan SW Isometric view seperti pada Gambar 4.38. Gambar III.2 frame 103 3) Setelah model 3D file FRAME 103.sldprt telah ditampilkan di template assembly solidworks, maka klik Mass Properties. perintah tersebut akan menampilkan mass properties dari komponen konstruksi frame 103 dalam bentuk kotak dialog sebagai berikut. Gambar III.1 hasil assembly block no. 09 Simpan gambar master tersebut dengan nama BLOCK 09.asm. Dari berbagai pandangan gambar pada block 09 tampak bahwa seluruh bagian gambar referensi telah berada di posisinya masing-masing dan tidak terjadi gap ataupun missaligment. Gambar master block 09 ini memiliki ukuran file yaitu 15.745 kilobytes. Validasi hasil pemodelan Validasi hasil pemodelan konstruksi pada solidworks dilakukan dengan cara menghitung berat masing-masing frame yang telah dibuat pada Solidworks dengan perhitungan berat frame hasil 3D pada software Tribon dan software Autocad. Model 3D konstruksi kapal yang dihasilkan dengan menggunakan Solidworks dapat secara langsung diketahui besar volume material terpasang dengan menggunakan perintah mass properties yang terdapat di Solidworks. Perintah mass properties yang terdapat di Solidworks akan secara cepat dan tepat memberikan datadata perhitungan volume, dimensi, dan titik berat material berdasarkan dari model 3D konstruksi kapal yang terdapat di gambar master. Tingkat akurasi gambar yang digunakan adalah 0.01 mm. Tingkat akurasi yang diterapkan dalam penggambaran komponen-komponen konstruksi tersebut nantinya akan memberikan tingkat keakurasian perhitungan berat baja terpasang yang tinggi pula. Hal tersebut dikarenakan perhitungan yang dilakukan di Solidworks didasarkan secara langsung dari obyek gambar 3D konstruksi kapal yang ada di gambar master. Gambar III.3hasil mass properties pada frame 103 Lakukan langkah yang sama untuk mendapatkan perhitungan berat frame yang lain. Tabel III.1 Hasil perhitungan berat baja tiap frame Konstruksi Perhitungan Material List (Ton) Tribon M3 (Model 3D) X-Ref (Model 3D) AutoCad 2D SolidWorks FRAME 089 5.503 5.507 5.710 5.537 FRAME 093 5.522 5.498 5.708 5.528 FRAME 096 26.283 26.303 26.979 26.333 FRAME 099 5.486 5.466 5.707 5.496 FRAME 103 5.701 5.708 5.942 5.741 FRAME 107 5.910 5.923 6.138 5.956 FRAME 111 6.037 6.048 6.267 6.081 FRAME 114 24.302 24.359 24.831 24.482 FRAME 117 6.042 6.056 6.276 6.081 FRAME 121 6.531 6.561 6.776 6.591 FRAME 112124 6.698 6.720 6.925 6.741 FRAME 127 6.627 6.699 6.895 6.729 FRAME 130 6.449 6.463 6.675 6.483 FRAME 133 5.884 5.914 6.091 5.944 Berdasarkan dari hasil perhitungan berat konstruksi per frame pada Tabel 4.3 tersebut, dapat diperoleh besarnya selisih berat konstruksi antara SolidWorks dibandingkan dengan menggunakan perhitungan Tribon M3 dan metode konvensional dibandingkan dengan menggunakan perhitungan Tribon M3.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print) 5 Tabel III.2 Perbedaan hasil perhitungan berat antara Solidworks dengan Tribon M3 dihasilkan karena gambar konstruksi yang akan dihitung sudah dalam bentuk 3D (seperti halnya pemodelan menggunakan software Tribon M3) dan material yang digunakan sudah dalam format baja. Sedangkan pada metode X-Ref, proses perhitungan volume dan titik berat konstruksi sangat membutuhkan waktu yang lama karena drafter harus menghitung kembali hasil volume dikalikan dengan massa jenis baja. Hal ini tentu akan sangat lama pengerjaannya jika gambar 3D yang dibuat tidak menggunakan bahan material yang sama. Tabel III.3 Perbedaan hasil perhitungan bera antara Solidworks dengan Tribon M3 Tribon M3 Selisih Berat Persentase AutoCad 2D (Model 3D) (ton) selisih berat 5.503 5.710 0.2071 3.63% 5.522 5.708 0.1862 3.26% 26.283 26.979 0.6958 2.58% 5.486 5.707 0.2204 3.86% 5.701 5.942 0.2407 4.05% 5.910 6.138 0.2285 3.72% 6.037 6.267 0.2304 3.68% 24.302 24.831 0.5292 2.13% 6.042 6.276 0.2339 3.73% 6.531 6.776 0.2457 3.63% 6.698 6.925 0.2268 3.27% 6.627 6.895 0.2679 3.89% 6.449 6.675 0.2262 3.39% 5.884 6.091 0.2070 3.40% Tabel III.4 hasil perhitungan berat antara Tribon m3 dengan metode X-ref model 3D Tribon M3 Selisih Berat Persentase X-Ref Model 3D (Model 3D) (ton) selisih berat 5.503 5.507 0.0039 0.07% 5.522 5.498 0.0238 0.43% 26.283 26.303 0.0193 0.07% 5.486 5.466 0.0201 0.37% 5.701 5.708 0.0069 0.12% 5.910 5.923 0.0135 0.23% 6.037 6.048 0.0109 0.18% 24.302 24.359 0.0569 0.23% 6.042 6.056 0.0141 0.23% 6.531 6.561 0.0300 0.46% 6.698 6.720 0.0217 0.32% 6.627 6.699 0.0718 1.08% 6.449 6.463 0.0144 0.22% 5.884 5.914 0.0302 0.51% Dari hasil perhitungan berat baja kapal terpasang tersebut diatas terlihat bahwa dengan menggunakan Solidworks, diperoleh rata-rata selisih berat dibandingkan dengan perhitungan berat dari Tribon M3 yang menerapkan "Zero Margin" adalah 0.67 %, sedangkan jika menggunakan metode konvensional AutoCad 2D rata-rata selisih berat yang terjadi mencapai 3.44 %. Tetapi jika dibandingkan dengan hasil perhitungan menggunakan metode X-Ref yang memperoleh rata-rata selisih berat 0.32 %, maka dapat dikatakan bahwa metode X-Ref mampu mencapai perhitungan berat yang lebih akurat. Tetapi disisi lain, Solidworks juga memiliki keunggulan dalam kemudahan dan kecepatan untuk menghasilkan perhitungan volume dan berat konstruksi yang akan dihitung. Kecepatan data yang IV. KESIMPULAN Dari keseluruhan proses pemodelan 3D konstruksi kapal dan pembahasannya pada tugas akhir ini, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1) Metode penggambaran Solidworks memberikan keunggulan dibandingkan dengan metode penggambaran konvensional, antara lain : Kapasitas file gambar master 3D yang dihasilkan tetap minimum, yaitu hanya 15.743 kilobytes. Perhitungan konstruksi pasca pemodelan 3D lebih mudah dilakukan karena tidak perlu melakukan measurement dan memilah-milah bagian konstruksi yang akan dihitung namun sepenuhnya didasarkan dari model 3D konstruksi kapal yang ada pada gambar master. Hasil perhitungan berat konstruksi baja terpasang dengan menggunakan solidworks memiliki rata-rata selisih berat dengan perhitungan Tribon M3 sebesar 0.67 %, sedangkan jika menggunakan metode konvensional memiliki rata-rata selisih berat hingga 3.44%. Hasil perbandingan antara software solidworks dengan Autocad: Proses revisi dan update perubahan gambar lebih cepat dilakukan dan terotomatisasi. Hasil perhitungan berat konstruksi baja terpasang dengan menggunakan solidworks memiliki rata-rata selisih berat dengan perhitungan Tribon M3 sebesar 0.67 %, sedangkan jika menggunakan metode X-ref model memiliki rata-rata selisih berat hingga 0.32%. 2) Rumusan metodologi Solidworks untuk penggambaran dan pemodelan 3D konstruksi kapal adalah sebagai berikut : Tahap pertama : data ukuran utama kapal dan key plan kapal diperoleh oleh tim desain sebagai dasar untuk memodelkan konstruksi secara 3D dan membuat pedoman pembagian komponen konstruksi kapal. Tahap Kedua : penetapan standar-standar penggambaran dan pemodelan 3D konstruksi kapal dan perencanaan sistem jaringan komputer. Tahap ketiga : proses penggambaran dan pemodelan 3D konstruksi kapal dilakukan per potongan frame. Dimana tiap-tiap potongan frame tersebut terbagi atas sejumlah komponen konstruksi yang lebih kecil.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print) 6 Tahap keempat : dihasilkannya file gambar referensi dari proses penggambaran dan pemodelan 3D dengan coding file atau penamaan file. Tahap kelima : menggabungkan model gambar referensi menjadi satu block assembly Hasil: dihasilkannya gambar master yang dibentuk dari sejumlah file gambar referensi yang digabungkan dengan feature assembly. UCAPAN TERIMA KASIH Ucapan terima kasih Penulis tujukan kepada Pak I.K.A.P Utama selaku Ketua Jurusan Teknik Perkapalan ITS yang telah memberikan kesempatan untuk melakukan pengerjaan tugas pada laboratorium perancangan dibantu komputer. Pak Wasis selaku kepala laboratorium telah membantu dalam saran-saran dan masukan kepada penulis serta temanteman dan pihak-pihak yang tidak dapat kami sebutkan satu per satu. DAFTAR PUSTAKA [1] http://www.solidworks.com/ [2] http://solidworksindonesia.blogspot.com/ [3] Siswanto, Heri. 2010. Pengembangan Metodologi Model 3D Konstruksi Kapal Berbasis Autocad. Surabaya: Tugas Akhir Jurusan Teknik Perkapalan-FTK-ITS. [4] Manfaat, Djauhar. 2008. Diktat Kuliah Perancangan Kapal Dibantu Komputer, Materi CAD. Surabaya: Jurusan Teknik Perkapalan-FTK- ITS.