Pendahuluan
Pengembangan produk baru di industri mekanis sering kali melibatkan fase desain dan uji keandalan yang panjang. Accelerated Life Testing (ALT) digunakan untuk mempercepat simulasi degradasi komponen mekanis, sehingga perusahaan dapat menghemat waktu dan biaya dalam proses validasi desain.
Penelitian ini meninjau penggunaan ALT dalam menguji keandalan komponen mekanis, khususnya di industri peralatan pengunci (locking industry). Studi ini memanfaatkan metode uji eksperimental dan pemodelan numerik menggunakan Finite Element Method (FEM) untuk memprediksi kegagalan mekanis secara lebih akurat.
Metodologi: Pengujian ALT dalam Desain Mekanis
ALT dalam penelitian ini diterapkan menggunakan dua pendekatan utama:
- Uji eksperimental: Menggunakan siklus pembebanan tinggi untuk mempercepat keausan dan kegagalan.
- Simulasi FEM: Digunakan untuk menganalisis tegangan dan distribusi gaya pada komponen mekanis.
Model yang dikembangkan mempertimbangkan:
- Ketahanan material terhadap kelelahan dan keausan
- Pengaruh beban berlebih terhadap mode kegagalan komponen
- Hubungan antara kondisi operasional dan siklus hidup produk
Hasil menunjukkan bahwa kombinasi uji eksperimental dan simulasi FEM dapat meningkatkan akurasi prediksi masa pakai produk.
Studi Kasus: Pengujian pada Sistem Pengunci Pintu
Studi ini berfokus pada komponen pengunci mekanis, yang diuji dengan metode ALT untuk mengevaluasi ketahanannya terhadap:
- Beban gesekan dan keausan – Pengujian dilakukan dengan variasi koefisien gesek (0,3 – 0,9).
- Ketahanan terhadap gaya tekan – Simulasi dilakukan dengan gaya maksimal 240 N, yang merupakan dua kali lipat dari beban standar.
- Pengaruh lapisan pelindung (coating) – Penelitian membandingkan komponen dengan dan tanpa lapisan nickel electrodeposited coating untuk melihat pengaruhnya terhadap ketahanan material.
Hasil utama:
- Komponen dengan pelapis nikel menunjukkan ketahanan yang lebih tinggi terhadap korosi, tetapi tidak secara signifikan meningkatkan daya tahan terhadap kelelahan mekanis.
- Peningkatan gaya tekan hingga 260 N menyebabkan deformasi plastik, yang mengubah mode kegagalan produk.
- Koefisien gesek yang lebih tinggi menyebabkan peningkatan tekanan kontak hingga 290 MPa, mempercepat keausan komponen pengunci.
Hasil dan Implikasi
Keunggulan ALT dalam pengujian mekanis:
✔ Mempercepat validasi desain tanpa perlu uji jangka panjang.
✔ Mengurangi biaya pengembangan produk dengan mengidentifikasi kegagalan lebih awal.
✔ Meningkatkan akurasi prediksi umur produk melalui kombinasi uji eksperimen dan simulasi FEM.
Tantangan dalam Implementasi:
✖ Memerlukan pengujian tambahan untuk memvalidasi model kegagalan.
✖ Beban berlebih dapat menyebabkan mode kegagalan baru yang tidak sesuai dengan kondisi operasional nyata.
✖ Perlu penyesuaian faktor percepatan untuk setiap jenis material dan desain komponen.
Kesimpulan: ALT sebagai Pendekatan Efektif dalam Pengujian Mekanis
Penelitian ini menunjukkan bahwa Accelerated Life Testing (ALT) dapat meningkatkan efisiensi pengujian keandalan komponen mekanis. Dengan memadukan eksperimen laboratorium dan pemodelan numerik (FEM), produsen dapat mengoptimalkan desain produk sebelum diproduksi secara massal.
ALT memberikan solusi yang lebih cepat dan hemat biaya dibandingkan metode uji konvensional, terutama dalam industri yang memerlukan validasi ketahanan tinggi, seperti peralatan pengunci, otomotif, dan manufaktur mesin. Oleh karena itu, metode ini sangat direkomendasikan untuk meningkatkan kualitas dan daya saing produk mekanis di pasar.
Sumber Artikel : Robusto, F. (2021). Accelerated Life Testing in Mechanical Design. Università degli Studi di Padova & Università degli Studi di Bologna.