Analisis Kekuatan Desain Tool Holder CNC Untuk Pengembangan Smart Sensor CNC di BRIN Manufaktur

Abstract

Penelitian ini membahas analisis kekuatan dua desain tool holder CNC untuk mendukung pengembangan smart sensor CNC di BRIN Manufaktur. Latar belakang penelitian didasarkan pada kebutuhan industri manufaktur akan proses produksi yang efisien, berkualitas tinggi, dan tepat waktu, di mana mesin CNC berperan penting dalam produksi skala besar, khususnya pada proses permesinan bubut. Tool holder sebagai komponen penunjang utama dalam permesinan CNC sangat mempengaruhi hasil akhir, terutama dalam hal kekasaran permukaan, umur pahat, dan efisiensi pemotongan. Penelitian ini bertujuan membandingkan kekuatan mekanis dua desain tool holder CNC yang berbeda terhadap beban statis, guna menentukan desain yang lebih optimal dalam menahan deformasi dan kerusakan selama operasi. Metode yang digunakan meliputi perancangan desain dengan prinsip Design for Manufacturing (DFM), pemilihan material (Carbide untuk insert dan AISI 4140 untuk shaft serta head), serta analisis kekuatan struktur menggunakan simulasi dengan metode Finite Element Analysis (FEA) dengan perangkat lunak ANSYS Workbench. Parameter pembebanan didasarkan pada simulasi gaya pemotongan pada proses turning baja AISI 1045, dengan gaya resultan sebesar 1400 N. Hasil analisis menunjukkan bahwa kedua desain tool holder memiliki performa mekanis yang baik, namun terdapat perbedaan signifikan dalam distribusi tegangan, deformasi, dan faktor keamanan. Desain tipe 1 memiliki distribusi tegangan rata-rata lebih rendah (4,94 MPa) namun tegangan maksimum lebih tinggi (84,23 MPa) dibanding tipe 2 (rata-rata 10,66 MPa; maksimum 69,11 MPa). Nilai deformasi maksimum pada tipe 1 lebih kecil (0,071 mm) dibanding tipe 2 (0,073 mm), sedangkan faktor keamanan tipe 2 lebih tinggi (9,44) dibanding tipe 1 (7,74). Meskipun kedua desain masih dalam batas aman, tipe 2 direkomendasikan karena menawarkan ketahanan dan efisiensi yang lebih baik terhadap beban statis. Penelitian ini memberikan rekomendasi desain tool holder CNC yang lebih handal dan efisien, serta dapat menjadi referensi dalam pengembangan tool holder untuk mendukung integrasi smart sensor dan peningkatan kualitas produksi di industri manufaktur modern.