Manufacturing process for engineering materials , Prentice Hall, 4
Joko Sedyono
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Maret 2016
Pengampu: Joko Sedyono, S.T, M.Eng, Ph.D
HP : 082 327 986 060
Email : [email protected]
Referensi : Kalpakjian, S & Schmid, SR., 2003,
Manufacturing process for engineering materials , Prentice Hall, 4 th ed.
Kalpakjian, S., 1995, Manufacturing
Jujur dan tangguh
Kehadiran Minimum : 75%
Tidak ada titip presensi
Kalau sakit atau ada tugas kampus boleh ijin tidak masuk kuliah
Aktif mencari literatur, buku, ebook, dan bahan kuliah lain kemudian dipelajari
Kelas berjalan bila jumlah mhs minimal 5 orang
Kelas yang biasanya ada, bila dosen datang lebih dulu maka batas menunggu kelas maksimum 15 menit.
Penilaian meliputi: presensi, tugas, dan ujian
Pertemuan ke Topik
1 Manufaktur 2-3 Pengecoran logam, pembentukan & shaping
4 Sambungan
5 Finishing
6 Proses pemotongan
7 Material alat iris 8-9 Mesin pemotong, drilling, boring, dll.
10-11 Milling, planning, shaping, dll
Manufaktur adalah proses merubah bahan mentah menjadi produk; Ini meliputi desain dan fabrikasi bahan dengan metode produksi dan teknik yang bervariasi.
Kata manufacturing diturunkan dari bhs Latin manu
factus , yang berarti buatan tangan
Kata produksi adalah sinonim kata manufaktur
Di negara industri, manufaktur bernilai 20% - 30% dari
nilai produk dan layanannya Secara umum, semakin tinggi tingkat manufaktur sebuah negara, semakin tinggi standar hidup penduduknya.
1. Sebuah produk harus memenuhi syarat desain, 2. spesifikasi, dan standar
Sebuah produk harus dimanufaktur dengan metode
3. yang paling ekonomis dan ramah lingkungan Kualitas harus dibangun pada setiap tahapan , dari desain sampai dengan perakitan, bukan setelah 4. diproduksi Dalam lingkungan yg sangat kompetitif, metode produksi harus fleksibel utk merespon perubahan permintaan pasar, tipe produk, laju produksi, dankuantitas (jumlah) produk dan utk mengirimkan on-
5. time kepada pelanggan.Pengembangan baru dari sisi material, metode
6. Aktifitas manufaktur harus dilihat sebagai sebuah 7. sistem yg besar yang semua individu berhubungan
Produsen harus menjalin komunikasi dengan
pelanggan utk mendapatkan masukan utk 8.
peningkatan produk yg berkesinambungan Organisasi manufaktur harus menjaga senantiasa produktifitasnya tinggi, yg didefinisikan sbg penggunaan secara optimal semua sumber dayanya: material, mesin, energi, kapital, tenaga kerja, dan teknologi. Output per pekerja per jam pada semua fase tahapan dimaksimalkan .
Ini adl aktifitas yang sangat penting
Diperkirakan 70% - 80% dari biaya pengembangan produk dan manufaktur dipakai saat tahap desain awal
Proses desain utk sebuah produk awal memerlukan pemahaman yang jelas dari fungsi dan performan yang diharapkan
Pasar utk sebuah produk dan antisipasi penggunaan produk harus jelas, dg bantuan asisten penjualan, analis pasar, dan personel
Adalah pendekatan sistemik yang mengintegrasikan desain
dan manufaktur produk dengan mengoptimalkan semua elemen yang meliputi siklus umur (life cycle) produkSiklus umur adalah semua aspek dari sebuah produk seperti
desain, pengembangan, produksi, distribusi, penggunaan, recycle maksimumnya, pembuangan dan dampaknya terhadap lingkungan dipertimbangkan secara simultan (berbarengan) Kelanjutan dari concurrent engineering adl direct engineering (rekayasa langsung) (DE) yang menggunakan sebuahdatabase engineering logic yg diterapkan selama desain tiap
komponen sebuah produk Untuk keberhasilah CE, harus (1) mendapat dukungan penuh Desain produk selalu meliputi persiapan model analitik dan fisik produk sbg bantuan utk faktor analisa spt gaya, tegangan, defleksi, dan bentuk bagian yang optimal
Proses konstruksi dan mempelajari model analitis dengan menggunakan computer-aided design, engineering, dan manufacturing techniques (CAD, CAE, dan CAM)
Alat yang sangat efektif, terutama untuk sistem
produksi yang kompleks adl simulasi komputer , yang
dapat digunakan utk mengevaluasi performan dari produk dan perencanaan sistem manufaktur utk memproduksinya. Simulasi komputer dapat membantu mendesain deteksi
Tradisional
Formulate the problem as an optimisation problem Collect data to describe system Collect data to describe system Estimate initial design 2
1 Estimate initial design 2 1 Analyse system 3 Analyse system
3 Check performance criteria Is design 4 Check constraints Yes 7 Yes Does design satisfy convergence 4 satisfactory? 5 Stop criteria? 5
KOMPUTER SIMULASI 3. RAPID PROTOTYPING 4. PRODUKSI
DFM (DESIGN FOR MANUFACTURE): Mengintegrasikan proses desain: pemilihan
◦
material, metode manufaktur, proses planning, perakitan, pengujian, dan jaminan kualitas DFA (DESIGN FOR ASSEMBLY)
◦
DESIGN FOR DISASSEMBLY
◦
DESIGN FOR SERVICE
◦
Akhirnya semuanya dirangkum dalam DEMA (DESIGN FOR MANUFACTURE AND ASSEMBLY)
Sederhana dalam manufaktur, perakitan, pelepasan, pelayanan, dan recycle
Pemilihan material yang sesuai sifat dan umur
Akurasi dimensi dan finishing permukaan yang selonggar mungkin
Proses sekunder dan finishing kalau bisa ditiadakan atau diminimalkan
Menghindari boros material (mengurangi penggunaan dan sampah/limbah)
Mengurangi penggunaan material pd saat produksi dan proses
Penanganan sampah/limbah berbahaya yang tepat
Peningkatan proses daur ulang (recycle), pengolahan sampah, dan penggunaan ulang
SIFAT MATERIAL Sifat fisik
◦
Sifat kimia
◦
Sifat manufaktur (mis. kemampuan las, mampu
◦
mesin)
BIAYA DAN KETERSEDIAAN
UMUR DAN SIFAT DAUR ULANG
KEUNGGULAN, KETERBATASAN, LAJU PRODUKSI DAN BIAYA DARI BERBAGAI METODE MANUFAKTUR MENJADI PERTIMBANGAN
UKURAN DAN AKURASI DIMENSI
BIAYA MANUFAKTUR DAN OPERASIONAL
MANUFAKTUR NET-SHAPE
Kerangka aplikasi komputer dlm manufaktur CNC (computer numerical control)
◦
AC (adaptive control) : mengoptimasi laju produksi
◦ dan kualitas utk mencapai biaya minimum.
Mengontrol mis.: gaya, suhu, permukaan finishing, dimensi Robot industri: sejak th 60an utk mengganti
◦
manusia dlm pekerjaan yang berulang, membosankan, dan berbahaya.
Automated handling
◦
Automated and robotic assembly systems
◦
GT (group technology): pengelompokan ke dalam kelompok-kelompok yg mirip, supaya efisien dan ekonomis
JIT (just-in-time production): memproduksi barang dan pengirimannya pada saat akan digunakan. Keuntungan: hemat penyimpanan, jika ada cacat cepat terdeteksi, produktifitas meningkat dan kualitas produk yang tinggi didapat dg biaya murah.
Cellular manufacturing: beberapa mesin produksi dikontrol oleh robot sentral
FMS (flexible manufacturing system): metode yg
Sistem expert: meliputi program komputer yang kompleks sehingga sangat cepat menyelesaikan pekerjaan dan masalah yg ada
AI (artificial intelligence): penggunaan mesin dan komputer menggantikan kecerdasan manusia, sering disebut JST (jaringan syarat tiruan) (artificial neural networks).
Dalam hal desain dan manufaktur produk yg aman maka hal ini menjadi tanggung jawab produsen yang sangat penting
Mis. : roda gerinda yang dapat mencelakai pekerja, alat listrik tanpa tanda peringatan, ini semua harus dijelaskan disertakan dlm produk
Ergonomis (interaksi antara mesin dan manusia) dan human-factors engineering adalah aspek yg penting utk diperhatikan dalam desain dan manufaktur produk yang aman. Contoh produk yang tidak ergonomis: kursi yg tidak nyaman diduduki, suatu peralatan yg sulit dioperasikan
Biaya manufaktur berkisar 40% dari harga produk
Biaya manufaktur: biaya material, peralatan (tools), dan buruh, modal/kapital dll
Utk mengurangi biaya: dg menganalisa desain produk utk menentukan ukuran dan bentuk yg
optimal dan pemilihan material yang paling
murah asalkan memenuhi sifat yg diharapkan
Sekarang ini terjadi kompetisi global yang menuntut world-class manufacturing utk itu perlu konsisten di dalam manufaktur berbiaya murah dan hal ini menjadi hal sangat krusial bagi
Agile (fleksibel) manufacturing: penerapan lean production pada skala yang lebih luas shg cepat merespon perubahan jenis produk, keinginan, dan kebutuhan konsumen
Material: Kontrol komposisi, kemurnian, dan cacat (defect)
◦
(mis. Impuritis, inklusi, flaws) utk meningkatkan sifat material secara keseluruhan, sifat manufaktur, reliability, dan umur layanan (service life) dengan harga yg murah.
Metode pengujian dan equipmennya ditingkatkan
◦
dengan penggunaan komputer dan software terutama material: keramik, carbides, dan komposit.
Proses, equipment, dan sistem: Komputer simulasi dan modeling menjadi luas
◦
penggunaannya di dlm desain dan manufaktur, menghasilkan optimasi proses dan sistem produksi, dan kemampuan prediksi variabel yang terintegrasi dg produksi.
Sebagai dampaknya adalah kecepatan dan efisiensi
◦
desain produk dan manufaktur terjadi peningkatan yang sangat besar, peningkatan ekonomi produksi dan pengurangan biaya produksi di pasar yang sangat kompetitif ini
Merencanakan manufaktur suatu produk dan memilih proses yang digunakan
Mengidentifikasi mesin, equipment, tooling, dan orang yang dibutuhkan utk mengerjakan pekerjaan tsb.
Berinteraksi dengan insinyur desain dan material utk mengoptimasi produktifitas dan meminimalkan ongkos produksi
Bekerjasama dg insinyur industri ketika merencanakan aktifitas plant-floor, mis.: Plant-
Logam Non Ferous Ferous Besi Cor Baja Karbon Baja Paduan Baja Khusus Besi tuang Baja karbon Baja paduan Baja anti kelabu rendah rendah karat
Besi tuang Baja karbon Baja paduan Baja
putih sedang medium perkakas
Besi cor: 2-4 %C, 1-3 %Si, 0.8 %Mn
Baja karbon: 0.08-1.7 %C
Baja paduan: 0.08-0.35 %C plus Cr, Ni, Mo, Cu, Al, Ti, V etc.(±4 %)
Baja khusus (Baja anti karat (12-30 %Cr), tool steel)
Komposisi kimia, Manufaktur & fabrikasi, Perlakuan panas Mikrostruktur Sifat Mekanis Performan/kualitas
Upstream industry
- Iron core primary ingot
Midst industry
- Primary ingot billet, slab,
bloom, rod, alloy ingot