A. Project Title
Analisis Kekuatan Aluminium 6061 sebagai Material Swing Arm Sepeda Motor Listrik dengan Kerangka DAI5
B. Author Complete Name
Achmad Hussein Alphariandi
C. Affiliation
Departemen Teknik Mesin Universitas Indonesia
D. Abstract
Swing arm merupakan komponen penting dalam sistem suspensi belakang sepeda motor yang berfungsi sebagai penghubung antara roda belakang, shockbreaker, dan rangka sepeda motor. Swing arm juga berperan dalam menjaga kestabilan dan kenyamanan berkendara. Belakangan ini, elektrifikasi pada kendaraan sudah mulai gencar dilakukan, tidak terkecuali sepeda motor. Sepeda motor listrik membutuhkan konstruksi swing arm yang ringan. Hal ini bertujuan untuk mengurangi bobot sepeda motor listrik yang mana sudah memiliki bobot yang cukup berat akibat baterai. Untuk mencapai bobot yang ringan, struktur swing arm dibuat sepipih mungkin. Selain itu, swing arm ini dibuat dengan material Aluminium 6061. Analisis ini bertujuan untuk menganalisis kekuatan struktur swing arm dengan material tersebut terhadap beban kerja menggunakan metode Finite Element Analysis (FEA) berbantuan perangkat lunak Autodesk Inventor. Model 3D swing arm dianalisis dengan kondisi pembebanan yang disesuaikan dengan beban aktual saat penggunaan sepeda motor. Nilai ini digunakan untuk mengevaluasi keamanan desain dan mengidentifikasi area-area kritis yang berpotensi mengalami kegagalan struktural. Temuan ini diharapkan dapat menjadi acuan dalam pengembangan desain swing arm yang lebih kuat dan andal.
E. Author Declaration
Deep Awareness of I
Saya percaya bahwa segala sesuatu di dunia ini adalah milik Tuhan Yang Maha Esa, Sang Pencipta alam semesta ini. Oleh karena itu, semua yang kita lakukan di dunia ini haruslah didasari tunduknya kita sebagai mahluk ciptaan-Nya. Sebagai mahasiswa teknik mesin, saya berharap ilmu yang saya miliki sekarang dan yang akan saya miliki nantinya akan saya gunakan untuk hal-hal yang bermanfaat karena saya percaya semua ini adalah karunia-Nya. Melalui analisis yang akan saya lakukan ini, saya menyadari bahwa setiap upaya yang saya lakukan sejatinya merupakan bentuk rasa syukur saya atas segala keteraturan yang telah ditetapkan oleh Sang Pencipta.
Saya melakukan analisis ini bukan hanya sekadar rasa ingin tahu dalam hal teknis, melainkan juga merupakan medium saya untuk meningkatkan kesadaran diri, kejujuran, dan rasa tanggung jawab saya sebagai manusia yang diberi akal oleh Tuhan untuk menjadi orang yang bermanfaat di muka bumi. Dalam setiap langkah ketika melakukan analisis ini, saya berusaha untuk terus menjaga kesadaran dalam diri saya agar saya dapat belajar dengan penuh rasa syukur.
Intention of The Project Activity
Salah satu parameter keberhasilan suatu kegiatan adalah tergantung dari niatnya. Dengan ini, saya ingin meluruskan niat saya untuk melakukan analisis ini. Analisis swing arm sepeda motor ini bertujuan untuk memahami secara mendalam dan mengevaluasi struktur swing arm sepeda motor sebagai bagian dari upaya meningkatkan keselamatan dan kenyamanan berkendara. Saya memilih melakukan hal ini karena mengingat banyaknya pengguna sepeda motor di negara kita ini. Saya ingin menganalisis secara lebih agar saya mengetahui tentang properties dari swing arm pada sepeda motor. Dengan analisis ini, saya berharap dapat memberikan kontribusi dalam menunjukkan kualitas swing arm pada sepeda motor listrik, bahkan bisa menjadi patokan untuk pengembangan desain teknik yang lebih baik, efisien, dan andal.
Semua niat itu didasari oleh keinginan saya untuk menjadikan ilmu dan teknologi sebagai sarana saya untuk selalu bersyukur dengan menjaga kesadaran bahwa setiap solusi teknis harus bisa bermanfaat kepada orang lain, tidak merusak, dan selaras dengan prinsip yang telah ditetapkan oleh Sang Pencipta. Dengan demikian, segala tindakan yang saya lakukan pada kegiatan ini semuanya adalah bagian dari proses intelektual dan spiritual yang diintegrasikan, bukan semata-mata tuntutan akademik.
F. Introduction
Swing Arm pada sepeda motor merupakan komponen yang sangat penting untuk menunjang kenyamanan dan keselamatan saat berkendara. Swing arm berfungsi untuk menyambungkan roda belakang dengan shockbreaker dan sasis motor secara langsung. Dengan ini, swing arm memegang peran penting yang menjadikannya elemen krusial yang menentukan kestabilan, kenyamanan, serta keselamatan berkendara. Meskipun desain swing arm terus berkembang, tantangan tetap ada dalam menjamin kekuatan struktural yang optimal tanpa menambah beban atau biaya produksi secara signifikan.
Initial Thinking of The Problem
- Menganalisis Masalah Secara Sistematis: Swing arm harus mampu menahan berbagai beban, baik statis maupun dinamis, seperti beban pengendara, guncangan jalan, serta gaya akselerasi dan deselerasi. Ketidaktepatan dalam desain atau pemilihan material dapat menyebabkan deformasi berlebihan, keretakan, bahkan kegagalan struktural. Oleh karena itu, analisis kekuatan menjadi sangat penting untuk memastikan swing arm memenuhi standar keamanan dan performa.
- Soroti Penelitian Sebelumnya dan Kesenjangan yang Ada: Berbagai penelitian sebelumnya telah mengkaji penggunaan material ringan seperti aluminium alloy dan desain berlubang (hollow structure) untuk menurunkan massa komponen. Namun, sering kali pendekatan tersebut kurang menekankan pada verifikasi struktural berbasis simulasi numerik, seperti Finite Element Analysis (FEA), yang mampu memberikan gambaran rinci tentang distribusi tegangan dan deformasi. Di sinilah letak celah yang ingin diisi melalui analisis ini.
- Mengurai Masalah: Masalah utama yang dihadapi adalah memastikan bahwa swing arm memiliki kekuatan yang cukup terhadap beban kerja, namun tetap ringan dan efisien dari segi manufaktur. Swing arm ini akan diaplikasikan kepada motor listrik. Spesifikasi yang dibutuhkan untuk masalah ini adalah swing arm yang ringan dan kuat. ย Tantangan ini mencakup penempatan beban, bentuk geometri yang optimal, serta pemilihan material yang sesuai. Contohnya, swing arm yang terlalu kaku dapat menimbulkan getaran berlebih, sementara yang terlalu fleksibel dapat berisiko patah.
- Dekonstruksi ke Prinsip-Prinsip Dasar: Permasalahan ini saya turunkan ke prinsip dasar mekanika teknik seperti hukum Hooke, teori tegangan dan regangan, dan analisis struktur. Pendekatan ini memungkinkan penggunaan model ideal untuk mempermudah pemahaman awal sebelum masuk ke tahap simulasi.
- Analisis State-of-the-art: Dalam praktik modern, perangkat lunak CAD dan FEA telah digunakan secara luas untuk melakukan pemodelan dan simulasi mekanis komponen kendaraan. Meski demikian, belum semua analisis dilakukan dengan integrasi antara desain aktual, beban realistis, dan validasi tegangan maksimum terhadap kekuatan material. Oleh sebab itu, pendekatan baru yang menggabungkan modeling 3D dan simulasi FEA menjadi penting untuk menghasilkan evaluasi yang akurat dan aplikatif.
G. Methods & Procedures
Idealisasi
Untuk mempermudah analisis kekuatan swing arm, beberapa asumsi dasar diambil, antara lain:
- Operasi dalam keadaan steady-state: Beban dianggap konstan selama analisis berlangsung, mengabaikan fluktuasi mendadak akibat akselerasi atau medan jalan yang ekstrem.
- Kebocoran gaya dan deformasi mikro diabaikan: Perhitungan fokus pada deformasi makro yang signifikan terhadap struktur, dengan mengabaikan efek kecil seperti retakan mikro awal.
- Material homogen dan isotropik: Material swing arm diasumsikan memiliki sifat mekanik yang seragam ke segala arah, mengacu pada standar material logam dalam literatur teknik material.
- Pembebanan statis dominan: Analisis difokuskan pada beban statis utama, meskipun dalam kondisi nyata beban dinamis juga berperan.
Justifikasi untuk asumsi ini didukung oleh literatur standar teknik mesin dan prinsip dasar mekanika bahan, seperti konsep tegangan-regangan linier elastik (mengacu pada Hukum Hooke) dan teori beam bending sederhana untuk komponen struktural.
Instruction Set
- Menentukan Persyaratan Desain: Swing arm ini akan dites dengan beban 3000 N. Beban ini sudah mencakup berat kotor sepeda motor, beban pengendara, dan barang bawaan. Desain yang diinginkan dari swing arm ini adalah ringan sehingga memiliki bentuk arm yang pipih. Desain ini sudah termasuk mounting penghubung ke roda, shockbreaker, dan sasis sepeda motor.
- Pembuatan dan Pemilihan Model Geometri: Membuat model 3D swing arm menggunakan perangkat lunak Autodesk Inventor, berdasarkan spesifikasi geometri yang umum digunakan pada swing arm sepeda motor listrik. Berikut merupakan modelnya:
- Simulasi Kinerja Struktur: Saya melakukan stress analysis terhadap swing arm ini dengan menggunakan software Autodesk Inventor. Saya melakukan pembebanan pada 3 titik, yakni dudukan roda belakang, pivot arm, dan dudukan shockbreaker. Semua ini berdasarkan kondisi secara realita. Parameter yang dicari saat simulasi adalah distribusi tegangan, displacement, dan safety factor.
H. Results & Discussion
Berikut ini adalah visualisasi dari proses simulasi:
Berdasarkan hasil simulasi yang dilakukan, didapatkan bahwa dengan desain struktur tersebut dan material Aluminium 6061 memiliki kekuatan yang cukup jika dites dengan beban yang telah ditentukan di awal. Dengan ini, secara kekuatan, swing arm tersebut memenuhi kriteria. Selain itu, massa swing arm tersebut adalah sekitar hanya 1 kg dimana memenuhi kriteria kedua, yaitu swing arm yang ringan.
I. Conclusion, Closing Remarks, Recommendations
Conclusion
Berdasarkan hasil simulasi dan pembahasan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa analisis performa swing arm aluminium 6061 pada sepeda motor listrik terbilang cukup bagus. Melalui pendekatan berbasis simulasi, kita dapat memprediksi perilaku struktur swing arm dalam kondisi kerja tertentu, seperti beban statis dan dinamis. Hasil simulasi menunjukkan bahwa pemilihan material, desain geometri, dan metode pengujian sangat berpengaruh terhadap ketahanan dan stabilitas swing arm. Secara keseluruhan, penggunaan metode analisis berbasis data dan simulasi memberikan gambaran lebih komprehensif untuk meningkatkan desain komponen otomotif ini.
Closing Remarks
Swing arm merupakan salah satu komponen penting dalam sistem suspensi kendaraan, yang berfungsi untuk menghubungkan roda dengan badan kendaraan serta mengatur gerak vertikal roda. Dalam era modern ini, penggunaan simulasi berbasis komputer seperti FEA dapat mempercepat proses desain dan pengujian komponen otomotif. Pembelajaran dan pengembangan kemampuan analisis terhadap swing arm bukan hanya meningkatkan pemahaman teoritis, tetapi juga memberikan kemampuan aplikatif dalam dunia industri otomotif yang semakin berbasis data dan teknologi canggih. Diharapkan studi ini dapat menjadi landasan untuk penelitian lebih lanjut dan pengembangan inovasi dalam desain swing arm kendaraan di masa depan.
Recommendations
- Optimasi Material dan Desain: Direkomendasikan untuk mengeksplorasi material alternatif seperti komposit atau paduan aluminium berkekuatan tinggi, yang menawarkan rasio kekuatan terhadap berat lebih baik daripada baja biasa.
- Simulasi Lanjutan: Pengujian simulasi sebaiknya tidak hanya fokus pada beban statis, tetapi juga beban dinamis dan kondisi ekstrem (seperti benturan dan getaran berulang), untuk meningkatkan keandalan desain swing arm.
- Integrasi Machine Learning dalam Analisis: Pemanfaatan metode Machine Learning, khususnya dalam mendeteksi pola kerusakan dini berdasarkan data uji, dapat menjadi langkah inovatif untuk pengembangan swing arm yang lebih durable dan andal. Selain itu,, pemanfaatan machine learning bisa juga dilakukan dalam banyak bidang dalam engineering.
J. Acknowledgments
Penulis menyampaikan terima kasih kepada:
- Dosen Pengampu Mata Kuliah yang telah memberikan arahan, materi, dan bimbingan selama proses pembelajaran dan penyusunan tugas ini.
- Universitas Indonesia, khususnya Departemen Teknik Mesin, atas fasilitas pembelajaran dan dukungan sumber daya yang memungkinkan pelaksanaan simulasi dan analisis.
- Rekan-rekan saya atas diskusi, masukan, dan kolaborasi dalam memahami konsep-konsep teknis terkait analisis swing arm.
- Pihak Pengembang Software Simulasi yang menyediakan perangkat lunak analisis berbasis numerik sehingga simulasi dapat berjalan dengan baik.
Tanpa dukungan dari berbagai pihak tersebut, penyelesaian tugas dan laporan ini tidak mungkin dapat berjalan dengan baik.
K. (References) Literature Cited
- Tayong, R. B., Henderson, D., & Murray, A. (2023). On the design and structural study of a rear swing arm for an electric bike.ย Results in Engineering,ย 20(101517), 101517. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2023.101517
- Chrรณลcielewski, J., Sabik, A., & Witkowski, W. (2025). Nonlinear theory and finite element analysis of cylindrical deformation of hyperelastic thick rods.ย International Journal of Engineering Science,ย 212(104269), 104269. https://doi.org/10.1016/j.ijengsci.2025.104269
J. Appendices
- Autodesk Inventor Analysis Report
