Produksi dengan Bantuan Komputer CAM (Computer Aided Manufacturing)

CAM adalah sistem manufaktur yang terintegrasi dengan desain gambar 2D/3D dari proses CAD yang kemudian dilanjutkan di mesin CNC. CAM merupakan proses pemodelan manufaktur setelah penggunaan CAD atau CAE. Software CAM disini bertugas memberi perintah terintegrasi untuk mengontrol sistem yang ada di mesin. Penerapan CAM sering diaplikasikan ke dalam sektor industri manufaktur seperti otomotif, permesinan, arsitektur, dan lain-lain. Keuntungan dalam penggunaan CAM adalah dapat secara cepat melakukan perbaikan atau revisi pada program dilihat dari simulasi sebelum memasuki proses mesin. Hal ini didasari pada sekarang ini banyak produk-produk di kalangan industri dengan variasi yang rumit apabila harus dibuat dengan cara manual. Itulah sebabnya industri-industri pada saat ini telah banyak memanfaatkan teknologi informasi berbasis komputer untuk melakukan pekerjaan-pekerjaan yang terbilang rumit.

CAM (Computer Aided Manufacturing) merupakan sistem manufaktur yang mengoptimalkan kemampuan program komputer untuk menterjemahkan disain rekayasa yang dibuat oleh CAD sehingga dapat mengontrol mesin NC (Numerical Controlled Machines). Sistem CAD/CAM sendiri terjadi apabila spesifikasi disain secara langsung ditransfer/diterjemahkan kedalam spesifikasi manufaktur, jadi CAD/CAM merupakan penggabungan disain rekayasa dan instruksi manufaktur. Sedangkan mesin NC sendiri adalah mesin yang peralatannya dikontrol oleh komputer dengan sistem CAD/CAM.

Untuk orang awam CAD/CAM dianggap alat gambar elektronik saja yang dapat mempercepat proses menggambar, tetapi kenyataannya kemampuan CAD/CAM jauh melebihi anggapan tersebut dimana CAD/CAM mempunyai fungsi utama dalam disain, analisa, optimasi dan manufaktur. CAD/CAM biasa melakukan analisa elemen hingga (finite element analysis), analisa transfer panas (heat transfer analysis), analisa tekanan (stress analysis), simulasi dinamis dari mekanik (dynamic simulation of mechanisms), analisa cairan dinamis (fluid dynamic analysis) dan lain-lain

Dalam CAM terdapat komponen utama yang sangat penting yaitu Numerical Control (NC). NC merupakan suatu sistem terotomasi dimana sistem kerjanya menggunakan satuan variabel sebagai input untuk mengontrol jalannya peralatan proses permesinan. Variabel yang dimaksud terdiri dari serangkaian angka, huruf dan simbol yang menerjemahkan program instruksi dari awal hingga akhir dalam sebuah pekerjaan. machine control unit dan program instruksi merupakan komponen utama pada sistem numerical control. Selain itu juga ada peralatan pendukung lainnya.

Aplikasi pada Numerical control terdapat 2 macam, yaitu :

1. Machine tool, meliputi mesin bor, milling, bubut, dan lain-lain.
2. Non machine tool, diantaranya yaitu proses assembly, penggambaran model dan quality control.

Program instruksi merupakan detail tiap langkah perintah yang ditujukan untuk menjalankan mesin yang berupa kode-kode. Machine control unit (MCU) terbagi menjadi dua elemen, yaitu data processing unit (DPU) dan control loops unit (CLU). DPU memproses kode-kode program instruksi dan memberikan informasi operasi ke CLU. CLU mengoperasikan mekanisme gerakan mesin, menerima sinyal feedback dari posisi aktual dan memberitahukan ketika sebuah operasi telah selesai dikerjakan. Peralatan produksi, yaitu mesin-mesin yang digunakan adalah komponen pokok ketiga dari suatu sistem NC.

Sejarah CAD/CAM

 CAD merupakan wakil dari evolusi komputer grafik, yang diciptakan didalam industri penerbangan dan otomotif sebagai suatu cara untuk meningkatkan perkembangan teknologi dan untuk mengurangi banyak pekerjaan yang membosankan dari para disainer. Pada pertengahan tahun 1950 SAGE (Semi Automatic Ground Environment) dari Departemen Pertahanan Udara USA menggunakan komputer grafik dan mengubah informasi radar menjadi gambar komputer. Patrick Hanratty pada tahun 1960 melakukan penelitian dan pengembangan dari CAD sambil bekerja di laboratorium riset General Motor. Pada tahun 1963 Ivan Sutherland seorang Doktor memulai basis teori dari komputer grafik. Tetapi pada tahun 1960 an ini biaya investasi CAD/CAM sangat mahal dan hanya perusahaan-perusahaan besar saja yang sanggup membeli.

Tetapi pada tahun 1970 an sampai dengan saat sekarang dimana kemampuan komputer semakin canggih, dengan prosesor yang semakin cepat, memori makin besar, ukuran makin kecil dan kompak serta harga yang semakin murah memungkinkan perusahaan-perusahaan kecil untuk melakukan investasi teknologi CAD/CAM ini.

Teknologi CAD/CAM

 Kemampuan CAD/CAM yang terdiri dari 4 teknologi dasar yaitu :

1. Manajemen Basis Data (Database)
2. Komputer Grafik
3. Model Matematis (Analisis)
4. Akuisisi Data dan Kontrol (prototipe fisik, proses produksi)

Seringkali aplikasi CAD/CAM dapat memanfaatkan keempat teknologi dasar dari CAD/CAM diatas seperti menyimpan dan memanggil basis data gambar dan atribut suku cadang, menggunakan komputer grafik untuk berkreasi dan display, memanfaatkan simulasi dan model matematis (elemen hingga) dan dapat juga dimanfaatkan untuk mengontrol proses produksi dengan kontrol numerik dan pemrograman robot. Contoh lain adalah MRP (Material Requirements Planning) yang hanya memanfaatkan teknologi dasar dari CAD/CAM yaitu Manajemen Basis Data.

Selanjutnya tanda “/” didalam CAD/CAM menunjukkan 2 kemampuan yang diintegrasikan. Database alfanumerik yang diciptakan dalam disain dapat menjadi aplikasi Permintaan Bahan Baku (Bill of Material) dalam industri manufaktur. Gambar geometris diterjemahkan menjadi spesifikasi manufaktur sehingga dapat mengontrol mesin CNC (Computer Numerical Control).

Selain itu kemampuan CAD dalam mendisain Wireframe Modelling berkembang menjadi Surface Modelling, Solid Modelling dan terakhir Parametric Modelling. Sedangkan kemampuan CAM dari mesin NC (Numerical Control) menjadi CNC (Computer Numerical Control) dan terakhir DNC (Direct Numerical Control).

Manfaat dan dampak CAD/CAM dalam kompetisi

Konsumen selalu mencoba membeli produk “terbaik”. Definisi terbaik sangat berbeda antara seorang konsumen dengan konsumen lainnya. Satu konsumen membutuhkan waktu pengiriman yang singkat, yang lain membeli karena harga, lainnya mutu dan lain-lain. Oleh karena setiap perusahaan harus mencari keunggulan strategis masing-masing serta celah pasar (niche). Tidak setiap perusahaan dapat memperoleh disain dengan biaya yang terendah dan produk bermutu. Setiap perusahaan harus menentukan strategi generik mereka apakah fokus, diferensiasi ataukah pemimpin biaya [Michael E. Porter].

Manfaat dan keunggulan dari teknologi CAD/CAM yang dapat menciptakan keunggulan bersaing adalah sebagai berikut :

Respon cepat. Perusahaan-perusahaan yang banyak kehilangan order karena

keterlambatan pengiriman dapat memanfaatkan teknologi CAD/CAM untuk mempercepat proses disain dan siklus manufaktur. Biasanya keterlambatan bersumber pada pembuatan gambar yang lama, uji prototipe, proses pemberitahuan perubahan produk dan lain-lain, dalam hal ini kita dapat mengandalkan CAD/CAM untuk mempercepatnya. Sebagai contoh, jika test prototipe/produk yang menjadi masalah kritis maka CAD dapat mempercepatnya dengan membuat simulasi komputer.

Disain manufaktur yang lebih fleksibel dan besar. Secara tradisional proses produksi dilakukan dengan 2 macam mesin yaitu General Purpose Machine untuk produksi batch dan Dedicated Machine untuk produksi masal. Produksi batch

memungkinkan fleksibilitas yang tinggi, tetapi mengakibatkan biaya produksi per unit yang tinggi untuk operasi. Sedangkan produksi masal menyebabkan biaya produksi per unit lebih murah tetapi menghilangkan fleksibilitas. Dengan CAD/CAM dan Flexible Manufacturing perusahaan akan memperoleh keduanya yaitu fleksibilitas disain produk dan biaya produksi per unit yang lebih murah seperti pada produksi masal. Dalam cara tradisional, memproduksi produk yang rumit dan beragam akan meningkatkan biaya produksi per unit. Dengan komputer ditugaskan untuk menangani kerumitan ini tidak menjadi masalah lagi, komputer akan melakukan pengelompokkan suku cadang yang mirip/sama didalam database secara otomatis sehingga biaya produksi per unit dapat tetap ditekan serendah mungkin.

Meningkatkan mutu produk dan menurunkan biaya produksi per unit. Mutu dan kehandalan produk akan ditingkatkan secara tajam dengan teknologi CAD/CAM, apalagi dengan dikembangkannya “Solid Modelling” dan “Parametric Design” didalam CAD/CAM. Hasil akhir dari proses produksi lebih rapi, lebih ergonomis, meningkatkan kepercayaan terhadap kekuatan struktur bangunan dan lain-lain. Dan juga membuat produk akhir menjadi lebih ringan, kompak, hemat energi, kinerja yang tinggi dan mekanisme mesin yang lebih sederhana sehingga dapat menurunkan biaya produksi per unit dalam jangka

Mengurangi kebutuhan untuk membuat prototipe fisik. Perusahaan-perusahaan biasanya mendisain dan membuat suatu produk berulang kali agar memperoleh pengalaman memproduksi agar dapat menghasilkan produk yang Seringkali sampai puluhan kali dibuat prototipe fisik dalam proses pembuatan produk, juga kadang-kadang pelanggan diperbolehkan untuk melakukan beberapa test produk. Produk seperti bangunan, jembatan, satelit, pemacu jantung dan lain-lain harus dibuat secara benar dan sempurna pada waktu pertama kali, produk lain seperti kapal terbang sangat mahal jika dibuat prototipe fisiknya. Tetapi tetap kebutuhan terhadap prototipe tidak dapat dihilangkan, hanyalah prototipe yang dibutuhkan berkurang jauh sebelum produksi penuh dilaksanakan, sehingga menghemat waktu dan biaya. Keempat teknologi dasar dari CAD/CAM yang sudah dibahas diatas dapat menghilangkan dan mengurangi kebutuhan untuk membuat prototipe tradisional. Basis Data dari kinerja yang lalu dan terbaik dapat dimanfaatkan, juga pemanfaatan simulasi grafik, juga simulasi matematis untuk pembuatan bangunan dan prototipe matematis dengan komputer akan mengurangi kebutuhan untuk membuat prototipe fisik. Simulasi komputer dapat bekerja jauh lebih cepat dan murah dan mendekati ketepatan yang tinggi seperti produk nyata, dan kadang-kadang simulasi komputer merupakan satu-satunya cara sebelum memproduksi produk akhirnya. Keuntungan yang lain simulasi komputer adalah kadang-kadang dapat memaksa para ahli untuk mencoba mengerti secara fisika apa yang terjadi dibalik kinerja produk.

Efisiensi penggunaan ahli yang langka. Kelangkaan ahli untuk bidang-bidang tertentu kadang-kadang menghambat kemajuan perusahaan. Setiap profesi seringkali sangat sulit Kadang-kadang terlintas dalam pikiran akan dibuat suatu aplikasi seperti “Expert System”, tetapi mencari ahli dalam pembuatan program Expert System sama sulitnya dengan mencari ahli yang dibutuhkan oleh perusahaan itu sendiri, dan biayanya juga tidak murah. Juga mencari ahli yang mau ilmunya ditransfer kedalam Expert System juga sangat sulit. Selain itu waktu yang dipergunakan sehari- harinya oleh para ahli paling hanya 2 jam untuk pekerjaan engineering tersebut, sisanya dipakai untuk urusan meeting, menulis laporan, mencari informasi, perjalanan, menjawab telpon, mempelajari ilmu baru dan lain-lain. Dalam kondisi semacam ini, strategi yang harus diambil adalah dengan mengambil keterampilan-keterampilan praktis para ahli tersebut untuk dimasukkan kedalam CAD/CAM agar dapat dikerjakan oleh para juniornya. Jadi tidak perlu harus senior terus menerus. Sebagai contoh, standar elemen disain sangat mudah dibangun dan dimasukkan kedalam CAD/CAM. Jika para disainer seniornya membangun basis data untuk CAD/CAM, maka para disainer junior dapat menggantikan pekerjaan seniornya dengan hasil yang sama bagusnya. Tentunya untuk yang paling rumit tetap harus seniornya yang turun tangan.

Aplikasi Teknologi CAD/CAM

 Aplikasi dari teknologi CAD/CAM sangat luas, karena kemampuan komputer grafik ini sangat dibutuhkan untuk berbagai ilmu pengetahuan dan teknologi yang memanfaatkan gambar sebagai alat untuk menyampaikan informasi kepada orang lain. Dibawah ini akan diberikan beberapa contoh aplikasi CAD/CAM :

• Industri penerbangan dan CAD/CAM. Teknologi CAD/CAM memberikan andil yang sangat besar dalam industri pesawat terbang. Dari disain pesawat terbang, simulasi pesawat terbang untuk melatih para pilot, alat navigasi udara dan radar, mengurangi pekerjaan kru pesawat, mempercepat produksi pesawat terbang dan lain-lain semua mempergunakan teknologi CAD/CAM
• Industri otomotif. Dalam industri otomatif CAD/CAM banyak sekali memegang peranan. Hampir setiap komponen mobil didisain dengan CAD/CAM. Yang terakhir adalah aplikasi Navigasi Komputer untuk mobil, dimana alat tersebut dapat memberikan informasi peta jalan disuatu kota dan dapat memberikan rute paling efisien untuk menuju suatu tempat. Dan juga dapat memberikan informasi jalan-jalan yang sedang macet.
• Analisa dinamis dan simulasi komputer untuk sistim mekanik. Dalam aplikasi ini kita dapat melihat unjuk kerja suatu kendaraan atau sistim mekanik di layar komputer sebelum prototipe yang mahal harganya
• Disain CAD/CAM untuk elektronika. Terutama dalam pembuatan chip IC (Integrated Circuit) CAD/CAM memegang peranan yang sangat penting. Secara teknik manual disain IC hanya dapat dilakukan untuk chip yang mengandung 20-30 transistor, tetapi dengan bantuan CAD/CAM maka dapat di disain chip yang mengandung sampai jutaan transistor.
• Disain CAD/CAM untuk alat olahraga. Disain raket tenis dapat menggunakan teknologi ini. Dengan menggunakan analisa elemen hingga dapat diperlihatkan apa yang terjadi kepada raket dan pemain tenis pada waktu bola tenis memukul senar dari raket tenis. Dalam disain kapal boat dapat diperlihatkan aerodinamisnya, faktor pengaruh cuaca terhadap kapal boat, benturan ombak, mobilitas dan tingkat keamanannya.
• Disain CAD/CAM untuk konstruksi bangunan. Dengan CAD/CAM kita dapat merancang konstruksi bangunan. Misalkan mendisain suatu jembatan, dapat diberikan suatu beban di layar komputer dan komputer akan memperlihatkan akibat dari beban tersebut, seperti lendutan, gaya, momen, penurunan fundasi dan lain-lain. Dapat juga diperlihatkan sampai beban berapa konstruksi tersebut akan Kita juga dapat memberikan beban horizontal seperti akibat dari gempa bumi dengan kekuatan berapa skala richter.
• Disain CAD/CAM untuk pembuatan Mold. Dalam tesis ini akan dibahas mengenai aplikasi CAD/CAM dalam mendisain Mold. Sebuah pabrik sepatu dan sebuah pabrik velg racing membutuhkan Mold untuk memproduksi produk-produk Sebelum menggunakan CAD/CAM Mold tersebut dibuat secara manual dengan mempergunakan mesin bubut dan milling biasa. Presisi yang tinggi dari Mold dibutuhkan sekali untuk produk velg racing, tetapi untuk sepatu toleransi nya agak longgar. Dengan CAD/CAM akan dihasilkan Mold dengan presisi yang sangat tinggi.

Powermill 2016

Software CAM (Computer Aided Manufacturing) yang digunakan adalah Powermill 2016 dari perusahaan DELCAM yang merupakan penyedia software CAD/CAM terkenal di dunia. Pada software Powermill 2016 terdapat menu yang paling utama untuk diopersikan diantaranya yaitu block, toolpath strategy, dan simulasi permesinan. Block digunakan untuk memverifikasi ukuran awal material yang akan diproses. Toolpath strategy adalah strategi permesinan yang digunakan untuk memilih metode proses permesinan pada saat diproses di mesin. Toolpath strategy disini juga terdapat menu pemilihan cutter yang akan digunakan untuk proses permesinan. Simulasi permesinan digunakan untuk melihat apakah proses permesinan yang disimulasikan sudah benar sehingga apabila belum benar dapat secara langsung dilakukan revisi. Powermill sendiri dapat mengimpor gambar dari software desain pemodelan yang lain dengan format seperti IGES, STEP, UG, VDA, dan STL. Software Powermill pada saat ini banyak digunakan oleh perusahaan- perusahaan besar yang bergerak di bidang manufaktur.

Rhino 4.0.

Rhino 4.0 merupakan software berbasis CAM grafis 3D yang dikembangkan oleh Robert McNeel. Software ini dapat membaca produk yang di import dari software CAD untuk dilakukan simulasi permesinan secara geometry. Penggunaan software Rhino berbasis CAM di industri meliputi arsitektur, desain industri (desain otomotif, dan perahu), desain produk serta untuk multimedia dan desain grafis. Software ini dapat mengambil gambar dari software CAD lainnya yang disimpan dalam bentuk .stl. Output dari Rhino yaitu NC code yang nantinya akan digunakan untuk menjalankan proses permesinan. Pada Rhino terdapat Toolpath Strategy yang digunakan untuk mengatur arah pemakanan alat potong pada benda kerja yang sesuai dengan produk yang dikerjakan. Toolpath Strategy sendiri berpengaruh pada hasil akhir produk dimana disertai dengan adanya proses roughing dan finishing.