i

TUGAS AKHIR

PEMBUATAN PROTOTYPE MODULAR JIG DAN FIXTURE PADA

MESIN MINI CNC ROUTER 3 AXIS

(Studi Kasus : Laboratorium Otomasi Teknik Industri Universitas

Muhammadiyah Surakarta)

Diajukan Sebagai Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Industri Fakuktas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Oleh :

MUHAMMAD FAUZI

D 600.150.033

JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2019

ii

iii

iv

v

HALAMAN MOTTO

Bekerjalah untuk kepentingan duniamu seolah-olah engkau akan

hidup selama-lamanya dan beribadahlah untuk (kepentingan)

akhiratmu seolah-olah engkau akan mati esok pagi.

(HR. Ibnu ‘Asakir)

Manusia adalah makhluk berpikir yang memiliki hati, itu

yang membedakan kita dengan ciptaan-Nya yang lain.

(Muhammad Fauzi)

vi

HALAMAN PERSEMBAHAN

Laporan ini penulis persembahkan kepada :

1. Ibunda tercinta untuk uang kuliah dan

do’a restunya.

2. Ayah yang selalu memberikan warna-

warni di kehidupanku sewaktu kecil dan

semoga selalu diberikan tempat yang

terbaik disisi-Nya.

3. Teman-teman Lab. Teknik Industri UMS

yang tidak bisa saya sebutkan namanya

satu persatu.

4. Teman-teman Gambar Teknik selama

dua periode yang telah menemani.

5. Teman-teman PTI 1 dan PTI 2 selama dua

periode yang telah menemani.

6. Teman-teman seperjuangan KMTI 2017

yang namanya tidak bisa saya sebutkan

satu-persatu.

7. Teman-teman seperjuangan Teknik

Industri angkatan 2015 yang telah

membantu dan memberikan hiburan

dikala jenuh.

vii

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum Wr. Wb

Segala puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, hidayah,

serta inayah-Nya, sehingga penulis mampu mneyelesaikan laporan Tugas Akhir

dengan judul “Pembuatan Prototype Modular Jig Dan Fixture Untuk Mesin

Mini Cnc Router 3 Axis”. Penulis menyadari dalam penyelesaian Laporan Tugas

Akhir ini tidak akan berhasil jika tidak ada bantuan dan support dari semua

kalangan yang senantiasa membantu ketika penulis sedang mengalami kesulitan

dalam penyelesaian laporan. Terselesaikannya laporan Tugas Akhir ini penulis

mengucapkan terimakasih kepada:

1. Allah SWT yang telah memberikan nikmat dan rahmat-Nya sehingga dapat

terselesaikannya Tugas Akhir ini.

2. Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D., IPM selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

3. Bapak Eko Setiawan, S.T., M.T., Ph.D selaku Dosen Kepala Jurusan Teknik

Industri Universitas Muhammadiyah Surakarta.

4. Bapak Ratnanto Fitriadi S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing yang telah

membimbing penulis sampai sejauh ini.

5. Teman-teman Laboratorium Teknik Industri UMS yang tidak bisa saya

sebutkan namanya satu persatu.

6. Teman-teman Asisten Gambar Teknik selama dua periode yang telah

menemani.

7. Teman-teman PTI 1 dan PTI 2 selama dua periode yang telah menemani.

8. Teman-teman seperjuangan KMTI periode 2017 yang namanya tidak bisa saya

sebutkan satu-persatu.

9. Teman-teman seperjuangan angkatan 2015 Teknik Industri yang telah

memberikan semangat dan membantu dalam penyusunan laporan ini.

10. Keluarga jamaah muslim yaitu Bryan, Rochim, Hanu, Susilo, Ahya, Wafi,

Ersa, Kevin, Kama, Zulmi, Yudha, Adin, Anisa, Chaca, Galuh, Nia, Putri, Sella

dan Galih yang telah menemani tawa dan canda saya seama 8 semester ini.

viii

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ......................................................................................... i

HALAMAN PERSETUJUAN .......................................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... iii

HALAMAN PERNYATAAN .......................................................................... iv

HALAMAN MOTTO ....................................................................................... v

HALAMAN PERSEMBAHAN ...................................................................... vi

KATA PENGANTAR ...................................................................................... vii

DAFTAR ISI ..................................................................................................... ix

DAFTAR TABEL ............................................................................................ xii

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xiii

ABSTRAK ....................................................................................................... xiv

ABSTRACT ....................................................................................................... xv

BAB I PENDAHULUAN .................................................................................. 1

1.1. Latar Belakang Masalah ................................................................... 1

1.2. Rumusan Masalah ............................................................................. 3

1.3. Batasan Masalah ................................................................................ 3

1.4. Tujuan Penelitian .............................................................................. 3

1.5. Manfaat Penelitian ............................................................................ 3

1.6. Sistematika Penulisan ....................................................................... 4

BAB II LANDASAN TEORI ........................................................................... 5

2.1. CNC (Computer Numerical Control) ................................................ 5

2.1.1. Pengertian CNC (Computer Numerical Control) .................... 5

2.2. JIG & Fixture ..................................................................................... 7

2.2.1. Pengertian JIG & Fixture ....................................................... 7

2.2.2. Komponen Modular Jig dan Fixture ...................................... 8

2.2.3. Jenis-Jenis Jig ......................................................................... 9

2.2.4. Jenis-Jenis Fixture ................................................................. 16

2.2.5. Klasifikasi Fixture ................................................................. 19

2.3. Rapid prototyping .............................................................................. 20

x

2.3.1. Pengertian Rapid prototyping ................................................. 20

2.3.2. Proses Otomasi dalam Rapid Prototyping .............................. 21

2.3.3. Metode-metode yang terdapat dalam Rapid Prototyping ....... 22

2.4. Klasifikasi Proses Permesinan ......................................................... 23

2.4.1. Mesin Bubut/ Turning ............................................................. 24

2.4.2. Mesin Gurdi/Drilling .............................................................. 25

2.4.3. Mesin Milling .......................................................................... 27

2.5. Solidwork ........................................................................................... 29

2.6. Tinjauan Pustaka ............................................................................. 30

BAB III METODE PENELITIAN .................................................................. 33

3.1. Objek Penelitian ............................................................................... 33

3.2. Metode dan Desain penelitian ......................................................... 33

3.3. Flowchart Penelitian ......................................................................... 34

3.3.1. Studi Pendahuluan .................................................................. 34

3.3.2. Studi Literatur ......................................................................... 35

3.3.3. Studi Lapangan ....................................................................... 35

3.3.4. Desain Alat ............................................................................. 35

3.3.5. Perencanaan Proses ................................................................. 35

3.3.6. Pembuatan Alat ....................................................................... 36

3.3.7. Pengujian Alat ........................................................................ 38

3.3.8. Analisis ................................................................................... 38

BAB IV ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN ....................................... 40

4.1. Perancangan Modular Jig dan Fixture ........................................... 40

4.2. Perancangan Proses Pembuatan Modular Jig dan Fixture ........... 42

4.2.1. Bill of material ........................................................................ 42

4.2.2. Lembar Rencana Proses .......................................................... 45

4.3. Proses Pembuatan Modular Jig dan Fixture .................................. 51

4.3.1. Proses Pembuatan dengan Mesin 3D Printer ......................... 51

4.3.2. Proses Pembuatan dengan Mesin Konvensional .................... 54

4.3.3. Assembly Chart ....................................................................... 55

4.3.4. Operation Process Chart ........................................................ 57

4.4. Pengujian Modular Jig dan Fixture ................................................ 59

xi

4.4.1. Pengujian Proses Machining Benda Kerja Horisontal ............ 60

4.4.2. Pengujian Proses Machining Benda Kerja Miring ................. 61

4.5. Analisa Modular Jig dan Fixture ..................................................... 63

4.4.1. Analisis Pengujian modular jig dan fixture ............................ 63

4.4.2. Analisis Efisiensi waktu ......................................................... 64

4.4.3. Analisis Harga Pokok Produksi .............................................. 65

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ 68

5.1. Kesimpulan ....................................................................................... 68

5.2. Saran .................................................................................................. 68

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 70

LAMPIRAN ....................................................................................................... 72

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Tinjauan Pustaka ............................................................................... 30

Tabel 4.1 Keterangan Bill of Material Modular Jig dan Fixture Horisontal ... 42

Tabel 4.2 Keterangan Bill of Material Modular Jig dan Fixture

Miring(bersudut) ............................................................................... 44

Tabel 4.3 Daftar Komponen yang Dibeli ......................................................... 44

Tabel 4.4 Daftar Komponen yang Dibuat ......................................................... 45

Tabel 4.5 Keterangan komponen dengan 3D printer ....................................... 53

Tabel 4.6 Keterangan waktu komponen dengan mesin konvensional .............. 54

Tabel 4.7 Keterangan Assembly chart Modular Jig dan Fixture Horisontal .... 56

Tabel 4.8 Keterangan Assembly chart Modular Jig dan Fixture Miring .......... 57

Tabel 4.9 Rekapitulasi OPC Modular Jig dan Fixture Horisontal ................... 58

Tabel 4.10 Rekapitulasi OPC Modular Jig dan Fixture Miring ......................... 59

Tabel 4.11 Dimensi Benda Kerja ........................................................................ 59

Tabel 4.12 Konfigurasi Program G-code Pengujian Material Horisontal........... 60

Tabel 4.13 Konfigurasi Program G-code Pengujian Material Miring ................ 62

Tabel 4.14 Perbandingan Perancangan Modular Jig dan Fixture dengan

Aktual ............................................................................................... 63

Tabel 4.15 Perbandingan Rancangan Kekuatan Komponen dengan Kondisi

Aktual ............................................................................................... 64

Tabel 4.16 Ringkasan Waktu Material Terkecil ................................................. 65

Tabel 4.17 Ringkasan Waktu Material terbesar .................................................. 65

Tabel 4.18 Ringkasan Waktu Material sudut terkecil ......................................... 66

Tabel 4.19 Ringkasan Waktu Material sudut terbesar ........................................ 66

Tabel 4.20 Harga Material Modular Jig dan Fixture .......................................... 67

Tabel 4.21 Harga Pengerjaan Modular Jig dan Fixture ...................................... 67

Tabel 4.22 Harga Pokok Produksi Modular Jig dan Fixture .............................. 67

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Contoh Mesin CNC .......................................................................... 6

Gambar 2.2 Derajat Kebebasan Benda Kerja (12 gaya) ...................................... 8

Gambar 2.3 Contoh Modular Jig dan Fixture ...................................................... 8

Gambar 2.4 Baseplate Dowel Pin ........................................................................ 8

Gambar 2.5 Locators 5 Pin .................................................................................. 9

Gambar 2.6 Self-Holding Wedge Clamp .............................................................. 9

Gambar 2.7. Referensi Alat Bantu Terhadap Benda Kerja ................................. 10

Gambar 2.8 Jig Bor ............................................................................................. 10

Gambar 2.9 Operasi Umum Jig Gurdi ................................................................ 10

Gambar 2.10 Jig Template .................................................................................. 11

Gambar 2.11 Jig Plate......................................................................................... 11

Gambar 2.13 Jig Meja ......................................................................................... 12

Gambar 2.12. Jig Sandwich ................................................................................ 12

Gambar 2.14 Jig Pelat Sudut ............................................................................... 13

Gambar 2.15 Jig Pelat Sudut Dimodifikasi ........................................................ 13

Gambar 2.16 Jig Kotak atau Tumble................................................................... 13

Gambar 2.17 Jig Kanal ....................................................................................... 13

Gambar 2.18 Jig Daun ........................................................................................ 14

Gambar 2.19 Jig Indeks ...................................................................................... 14

Gambar 2.20 Jig Trunnion .................................................................................. 15

Gambar 2.21 Jig Pompa ...................................................................................... 15

Gambar 2.22 Jig Multi-Stasion ........................................................................... 16

Gambar 2.23 Fixture Plate .................................................................................. 16

Gambar 2.24 Fixture Pelat Sudut ........................................................................ 17

Gambar 2.25 Fixture Pelat Sudut Modifikasi ..................................................... 17

Gambar 2.26 Fixture Vise-Jaw ........................................................................... 17

Gambar 2.27 Fixture Indeks ............................................................................... 18

Gambar 2.28 Komponen Mesin Dengan Menggunakan Fixture Indeks ............ 18

xiv

Gambar 2.29 Fixture Duplex .............................................................................. 18

Gambar 2.30 Fixture Profil ................................................................................. 19

Gambar 2.31 Diagram Proses Rapid Prototyping ............................................... 21

Gambar 2. 32 Macam-macam Proses Permesinan .............................................. 23

Gambar 2.33 Macam-macam Operasi Turning ................................................... 24

Gambar 2.34 Cara Kerja Mesin Drilling............................................................. 26

Gambar 2.35 Jenis Operasi Milling .................................................................... 27

Gambar 3.1 Diagram Alur Penelitian.................................................................. 34

Gambar 4.1 Modular Jig dan Fixture Horisontal................................................ 40

Gambar 4.2 Modular Jig dan Fixture Miring(Bersudut) .................................... 41

Gambar 4.3 Bill of Material Modular Jig dan Fixture Horisontal ...................... 42

Gambar 4.4 Bill of Material Modular Jig dan Fixture Miring/bersudut............. 43

Gambar 4.5 Tampilan Awal Repetier Host ......................................................... 51

Gambar 4.6 Load File ......................................................................................... 51

Gambar 4.7 Object Placement ............................................................................ 52

Gambar 4.8 Slicing .............................................................................................. 52

Gambar 4.9 Proses Printing ................................................................................ 53

Gambar 4.10 Komponen yang Dibuat dengan 3D printer .................................. 54

Gambar 4.11 Komponen yang Diproses dengan Mesin Konvensional .............. 55

Gambar 4.12 Assembly Chart Modular Jig dan Fixture Horisontal ................... 56

Gambar 4.13 Assembly Chart Modular Jig dan Fixture Miring ......................... 56

Gambar 4.14 Operation Process Chart Part Bracket Toggle Clamp ................. 58

Gambar 4.15 Dimensi Pengerjaan Benda Kerja Horisontal................................ 61

Gambar 4.16 Dimensi Pengerjaan Benda Kerja Miring ..................................... 62

xv

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk melakukan pembuatan, pengujian serta menganalisa

proses pembuatan dari modular jig dan fixture. Pembuatan modular jig dan fixture

adalah untuk meningkatkan fungsi dari mesin mini CNC router 3 axis dengan

fungsi horisontal dan miring. Modular jig dan fixture berguna untuk memudahkan

proses permesinan, dan sebgai media pembelajaran perkuliahan dalam penggunaan

mesin mini CNC router 3 axis. Penelitian ini dilakukan dengan observasi pada

Laboratorium Otomasi Teknik Industri Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Metode penelitian yang digunakan yaitu tentang studi literatur dan studi lapangan.

Pembuatan prototype modular jig dan fixture dilakukan dengan pendekatan rapid

prototyping menggunakan mesin 3D printer jenis prusa i3 dengan software repetier

host. Sebagian komponen yang memerlukan ketahanan yang tinggi dibuat dengan

material logam dan dikerjakan dengan mesin konvensional. Pembuatan prototype

yang telah dilakukan dan telah diuji penggunanya mendapatkan hasil modular jig

dan fixture mampu menahan gaya permesinan pada saat mesin mini CNC router

dijalankan tanpa memiliki kendala apapun. Modular jig dan fixture yang dibuat

telah sesuai dengan aspek teknis dan aspek fungsional yaitu dapat digunakan untuk

proses pengerjaan horisontal dan pengerjaan miring.

Kata Kunci : Jig dan fixture, rapid prototyping, mesin mini CNC router

ABSTRACT

This research aims to make, test and analyze the manufacturing process of modular

jigs and fixtures. Modular jig and fixture manufacturing is to improve the function

of a 3 axis mini CNC router machine with horizontal and tilt functions. Modular jig

and fixture are useful to facilitate the machining process, and as a medium for

learning lectures in the use of a 3 axis mini CNC router machine. This research was

conducted by observation at the Industrial Engineering Automation Laboratory,

Muhammadiyah University, Surakarta. The research method used is about literature

studies and field studies. The making of a modular prototype jig and fixture is

carried out with a rapid prototyping approach using a 3D printer type prusa i3 with

repetier host software. Some components that require high durability are made with

metal and are machined with conventional machinery. Making prototypes that have

been done and have been tested by users get the results of modular jigs and fixtures

capable of holding the machining force when the mini CNC router machine is

running without having any obstacles. Modular jigs and fixtures made in

accordance with technical aspects and functional aspects that can be used for

horizontal and tilt processes.

Keywords : Jig and fixture, rapid prototyping, mini CNC router machine