Setiap tahunnya di Indonesia kendaraan mengalami peningkatan yang cukup pesat, baik roda dua maupun roda empat. Berdasarkan data Badan Pusat Statistik (BPS Statics Indonesia, 2020) jumlah kendaraan di Indonesia dalam kurun waktu 5 tahun terakhir(2016-2020) terus mengalami peningkatan.
Dikarenakan jumlah penggunaan bahan bakar terus meningkat maka di lakukan peneletian pembuatan mobil hemat energi dengan tujuan membangun suatu kendaraan bermotor yang memiliki desain khusus yang dapat mengurangi penggunaan bahan bakar dan pengurangan emisi polutan. Kendaraan hemat energi adalah salah satu solusi untuk meningkatkan efisiensi sebesar 4,95 persen pertahun.
Baca juga: Pemanfaatan Briket Arang sebagai Bahan Bakar Alternatif terhadap Polutan Udara
Pada tahun 2020 jumlah kendaraan mobil penumpang sebanyak 15.797.746 unit, mobil bis sebanyak233. 261 unit, dan mobil barang sebanyak 5.083.405 unit, serta jumlah sepeda motor 115.023.039 unit. Berdasarkan data data di atas menunjukan jumlah keseluruhan kendaraan energi. Faktor faktor yang mempengaruhi energi dalam kendaraan adalah berat total, gaya drag pada kendaraan,gesekan pada komponen transmisi dan efisiensi engine.
Untuk menghasilkan kendaraan hemat energi maka diperlukan rekayasa pada sistem penggerak ataupun komponen struktur dari kendaraan tersebut. Dengan berat bermotor sebanyak 136.137.451 unit. Penelitian perancangan mobil hemat energi merupakan salah satu penanggulangan dari masalah meningkatnya jumlah bahan bakar yang di gunakan. Pada penelitian ini dilakukan perancangan ragka sasis kendaraan mobil kategori prototype. kendaraan yang lebih ringan maka konsumsi energi yang dibutuhkan semakin kecil.
Faktor pada kendaraan yang dapat direkayasa lebih mudah dan memberikan hasil yang signifikan dibandingkan dengan faktor lain adalah faktor berat total kendaraan. Berat kendaraan pada umumnya didominasi oleh engine, chassis dan body. Pada bagian engine, eliminasi. komponen tidak disarankan demi mengurangi berat kendaraan karena dapat mempengaruhi performa engine dan keselamatan.
Untuk menurunkan berat kendaraan, bagian chassis dan body dapat direkayasa dengan penggunaan material yang lebih ringan tetapi tetap memperhatikan keselamatan. Chassis adalah suatu struktur kendaraan yang membawa semua komponen dan menahan semua beban.Peranan chassis adalah sebagai tempat melekatnya berbagai komponen kendaraan mulai dari suspensi, poros, instrumen pengereman, body, engine, dan komponen lainnya.
Terdapat beberapa jenis beban kerja yang menumpu pada chassis seperti vertical bending dan torsional. Dikarenakan beban dari komponen yang melekat mengakibatkan terbentuknya distribusi tegangan pada chassis.
Distribusi tegangan berfungsi untuk menentukan kekuatan, keamanan dan kemungkinan kegagalan pada struktur chassis. Terdapat beberapa jenis chassis yang digunakan untuk kendaraan salah satunya adalah jenis monocoque. Monocoque chassis adalah sebuah jenis chassis dimana body dan chassis menjadi satu bagian penopang penerima beban (Wakeham, 2009).
Dikarenakan body dan chassismenjadi satu bagian maka berat chassis kendaraan menjadi semakin ringan. Jenis chassismonocoque biasanya menggunakan bahan logam pada kendaraan massal dan komposit carbon fiber composite (CFC) untuk kendaraan balap seperti F1 atau sportcar. Pemakaian material komposit dalam kendaraan bertujuan untuk menurunkan bobot kendaraan tetapi memiliki kekuatan cukup tinggi setara dengan logam.
Penggunaan material komposit pada chassis dapat menjadi salah satu solusi untuk mengurangi berat pada kendaraan. CFC memiliki kekuatan yang lebih besar dibandingkan dengan kekuatan paduan aluminum.Pada simulasi struktur monocoque chassis prototype mobil hemat energi dengan menggunakan material epoxy carbon woven wet variasi sudut orientasi fiber diperoleh hasil deformasi yang berbeda – beda setiap variasi dan relatif tinggi.
Menurut penelitian Wanga et al (2018) pada material CFC honeycomb aluminum core dengan beberapa variasi densitas dapat diketahui bahwa struktur tersebut dapat menerima beban bending besar tetapi tetap kuat dan ringan. Dari penelitian diatas dapat diketahui bahwa material CFC dengan penambahan honeycomb core memungkinkan untuk diaplikasikan pada struktur chassis kendaraan hemat energi.
Baca juga: Nanoteknologi di Era Industri 4.0: Pemanfaatan dan Perannya dalam Mewujudkan SDGs 9
Penelitian ini menggunakan beban torsional dan vertical bending memakai desain chassis milik Apatte 62 Brawijaya dengan 4 lapis epoxy carbon fiber dengan inti aluminum honeycomb. Menunjukan hasil sudut orientasi carbon fiber menunjukan perbedaan terhadap distribusi tegangan dan deformasi chassis.
Deformasi pada mekanika struktur dapat direpresentasikan sebagai suatu perubahan bentuk struktur dari keadaan awal ke keadaan akhir. Konfigurasi berisi semua posisi partikel dari suatu struktur.
Deformasi terjadi disebabkan oleh suatu pembebanan terhadap struktur akibat beban dari gaya, beban dari body force (menopang beban berat struktur, beban dari luar struktur, dan lain lain), pengaruh kelembapan, pengaruh temperature, pengaruh reaksi kimiawi, dan lain-lain.
Area dari deformasi pada struktur berasal dari distribusi tegangan yang diakibatkan oleh pembebanan dari gaya atau pembebanan yang berasal dari perubahan mencari tegangan, defleksi dan slope. Temperatur di struktur tersebut. Persamaan hubungan antara tegangan dengan regangan dijelaskan oleh Hukum Hooke khusus untuk material linear statis. Terdapat dua jenis deformasi, yaitu deformasi secara elastis dan deformasi secara plastis.
Deformasi elastis bekerja pada daerah elastis material, pada saat setelah beban dihilangkan struktur dapat kembali ke bentuk semula. Sedangkan deformasi plastis bekerja pada daerah plastis material, ketika beban dihilangkan struktur tidak akan bisa kembali ke bentuk semula. Teori Bending terjadi pada saat pembebanan gaya ataupun momen pada suatu struktur memiliki arah yang tegak lurus terhadap sumbu dari struktur tersebut (Gere, 2004). Dalam perencanaan beam gaya geser dan momen bending menjadi suatu hal yang penting.
Biasanya kita hanya perlu tahu nilai terbesar dari Hasil deformasi terbesar pada beban torsional sebesar 13,723 mm pada laminasi model ke-3 [45/45/core/0/0] dan terkecil sebesar 9,867 mm pada laminasi model ke-6 [0/45/, sedangkan deformasi terbesar pada beban vertical bending sebesar 2,089 mm pada laminasi model ke-1 [45/45/ dan terkecil sebesar 1,577 mm pada laminasi model ke-6 [0/45/.
Hasil tegangan terbesar pada beban torsional sebesar 111,212 MPa pada laminasi model ke-6 [0/45/𝑐𝑜𝑟𝑒 dan terkecil sebesar 82,653 MPa pada laminasi model ke-1 [45/45/ sedangkan tegangan terbesar pada beban vertical bending sebesar 51,024 MPa pada laminasi model ke-6 [0/45/𝑐 dan terkecil sebesar 30,327 MPa pada model ke-5 laminasi [45/0/𝑐𝑜𝑟𝑒 .
Dari hasil tersebut didapatkan perbedaan nilai deformasi dan tegangan akibat variasi sudut orientasi carbon fiber.Sehingga hasil dari pengubahan sasis pada mobil di nilai efektif terhadap penghematan energi dan di nilai aman terhadap tekanan apabila di gunakan.
Penulis: Zharfan Izzatul Fasih
Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin, Universitas Muhammadiyah Malang
Editor: Anita Said
Bahasa: Rahmat Al Kafi
Ikuti berita terbaru di Google News
