2018 : Rancang Bangun Frame Drone Menggunakan Optimasi Topologi dan 3D Printer

Dr.Ir. Agus Sigit Pramono DEA.
Ir. Yusuf Kaelani M.Sc.E
Ir. Julendra Bambang Ariatedja MT.
Achmad Syaifudin ST.,M.Eng
Alief Wikarta ST., MSc.Eng. Ph.D


Abstract

Membuat desain frame pada quadcopter yang seringan mungkin namun dengan kekuatan dan kekakuan yang baik, selalu disarankan oleh para peneliti quadcopter tersebut guna mengoptimalkan kinerja dari baterai. Salah satu metode yang dapat digunakan adalah dengan optimasi topologi yang bertujuan untuk meminimalkan massa dan volume dengan menggunakan pendekatan distribusi tegangan pada suatu material dalam desain tertentu. Hasil dari optimasi topologi ini seringkali sangat sulit untuk direalisasikan dengan cara manufaktur yang konvensional. Namun dewasa kini, dengan berkembangnya teknologi addictive manufacturing atau umum dikenal dengan 3D printing, geometri yang kompleks tidak lagi menjadi hambatan. Beberapa penelitian mengenai prototiping menggunakan topologi optimasi dan 3d printer telah dilakukan oleh peneliti di Laboratorium Mekanika Benda Padat. Dua diantara penelitian tersebut adalah prototiping menggunakan 3D printer untuk overhead crane box girder dan pada pulley sepeda motor listrik. Usulan penelitian pada proposal ini adalah rancang bangun dari frame drone menggunakan metode optimasi topologi dan prototiping dengan 3D printer. Penelitian ini merupakan pengembangan lanjutan dalam rangka membuktikan bahwa optimasi topologi dan 3D printer merupakan pasangan yang ideal dan bermanfaat bagi perkembangan teknologi ke depan. Optimasi topologi diawali dengan mengetahui persebaran massa seluruh frame sehingga dapat ditentukan beberapa variasi massa yang akan ditinggalkan pada masing-masing komponen. Selanjutnya mendefiniskan constraint yakni bagian yang akan dipertahankan dari proses optimasi yang mengurangi volume tersebut. Karena dalam aplikasinya, memang ada bagian-bagian dari frame quadcopter yang tidak boleh dihilangkan karena sebagai tempat untuk memasang flight controller, mur dan baut, motor, kamera, dan lain-lain. Beberapa variasi desain selanjutnya akan disimulasikan untuk mencari nilai tegangan, nilai safety of factor, dan besar defleksi tiap elemen. Sehingga dari beberapa variasi tersebut dapat ditentukan desain paling optimal atau “desain terbaik“. Setelah didapatkan satu desain yang paling optimal atau “desain terbaik�maka langkah selanjutnya adalah merealisasikan desain tersebut dengan menggunakan 3D printing. Hasil frame quadcopter tersebut selanjutnya diuji coba secara langsung di lapangan, yaitu dengan memasangkan semua komponen-komponen elektronika pada frame dan diterbangkan oleh racer professional sebagaimana pada perlombaan racing quadcopter. Pada tahap terakhir akan membahas mengenai hasil dari tujuan penelitian ini berikut evaluasi-evaluasi serta penelitian yang dapat dilanjutkan kedepannya.