APLIKASI PERANGKAT LUNAK CAD DAN CAM

I.         DEFINISI

Computer Aided Design adalah suatu program komputer untuk menggambar suatu produk atau bagian dari suatu produk. Produk yang ingin digambarkan bisa diwakili oleh garis-garis maupun simbol-simbol yang memiliki makna tertentu. CAD bisa berupa gambar 2 dimensi dan gambar 3 dimensi.

Berawal dari menggantikan fungsi meja gambar kini perangkat lunak CAD telah berevolusi dan terintegrasi dengan perangkat lunak CAE (Computer Aided Engineering) dan CAM (Computer Aided Manufacturing. Integrasi itu dimungkinkan karena perangkat lunak CAD saat ini kebanyakan merupakan aplikasi gambar 3 dimensi atau biasa disebut solid modelling. Solid model memungkinkan kita untuk memvisualisasikan komponen dan rakitan yang kita buat secara realistik. Selain itu model mempunyai properti seperti massa, volume, pusat gravitasi , luas permukaan dll.

Computer-aided design (CAD) atau computer-aided design and drafting (CADD), merupakan satu bentuk otomatisasi yang membantu perancang untuk memperbaiki gambar, spesifikasi, dan elemenelemen yang berhubungan dengan perancangan yang menggunakan efek grafik khusus dan perhitungan program-program komputer. Teknologi yang digunakan untuk bermacam produk dalam lingkungan dan arsitektur, elektronik, dan erodinamika (ilmu dinamika udara), teknik otomotif dan desain produk. Walaupun sistem CAD biasanya tidak selalu menggambar otomatis, biasanya meliputi pemodelan 3 dimensi dan model operasi simulasi komputer. Sistem CAD dijalankan melalui PC untuk desain dan pemodelan 2D serta proses drafting, kemudian dijalankan dan diintegrasikan dengan sistem CAM (Computer Aided Manufacture) yang disesuaikan dengan format mesin CNC (Computer Numeric Control) yang akan digunakan.

Perkembangan komputer untuk tujuan desain dimulai sejak awal tahun 1960 Pada      masa   sebelumnya bidang desain menggunakan media kertas gambar dan kalkir dan dipergunakan di setiap sekolah kejuruan dan industry manufaktur.
Pada tahun 1970 sistem CAD mulai dikenal dan digunakan secara luas, namun pengembangannya masih terbatas pada desain 2D.
 Tahun 1980 teknologi solid drawing mulai dikenal dipakai dalam program aplikasi desain CAD (RomulusTM, Uni-Solid Catia).Tahun 1982 Autodesk mengeluarkan aplikasi AutoCad 2D, kemudian tahun 1988 diperkenalkan Pro Eng dengan fitur utama modelling methods dan parameter linked.Awal tahun 1990 dunia mengenal B-rep Solid modeling kernels (aplikasi untuk manipulasi model geometrid topologi objek 3D), aplikasi ini kemudian banyak dikembangkan oleh berbagai perusahaan pembuat aplikasi CAD. Seiring dengan kemajuan jaman mulai bermunculan program aplikasi desain salah satunya Solid Work tahun 1995, Solid Edge tahun 1996, IronCad tahun 1998.

A.    PENGERTIAN

Computer-Aided Design (CAD) digunakan secara luas di perangkat yang berbasis  komputer yang membantu insinyur teknik,arsitek, profesional perancangan yang banyak bekerja dengan aktivitas rancangan.Perangkat otoritas utama geometri dalam proses Siklus hidup Manajemen Produksi yang meliputi perangkat lunak dan perangkat keras. Paket yang ada dari vektor 2 Dimensi berdasarkan gambaran sistem ke permukaan parametrik 3 Dimensi dan pemodelan perancangan solid.

Computer Aided Manufacturing (CAM) adalah sebuah sistem yang secara otomatis mampu menghasilkan produk/ benda kerja (finish product) melalui penggunaan perangkat permesinan yang dikendalikan oleh komputer.

Computer Numerical Control (CNC) didefinisikan sebagai satu komputer (computer ) yang mengkonversikan rancangan menjadi sejumlah perintah (numbers) dimana komputer memanfaatkan kendali (control) untuk memotong (cutting) dan membentuk (shaping) material.Computer Aided Design digunakan untuk merancang dan mengembangkan produk, yang bisa dengan baik digunakaan oleh pemakai akhir atau lanjutan. Computer Aided Design juga secara ekstensif digunakan dalam perancanganberbagai alat dan perlengkapan yang digunakan di dalam komponen-komponen manufaktur. CAD digunakan untuk menggambar dan merancang semua tipe bangunan, dari tipe rumah kecil sampai ke tipe bangunan besar komersil dan industri seperti rumah sakit dan pabrik. CAD digunakan melalui proses teknik dari perancangan konseptual dan layout, melalui rekayasa dan analisis komponen untuk mendefinisikan metode manufaktur.Untuk aplikasi komputer digital dalam perancangan teknik dan produksi Computeraided design (CAD) menunjuk ke pemakaian komputer dalam mengkonversikan satu ide awal produk menjadi rancangan detail teknik. Evolusi perancangan biasanya meliputi pembuatan model geometrik produk , yang bisa dimanipulasi, dianalisa, dan diperhalus. Dalam CAD, komputer graphik mengganti sketsa dan gambar teknik tradisional yang digunakan untuk memvisualisasi produk dan mengkomunikasikan rancangan informasi. Computer-Aided Manufacturing (CAM) menunjuk ke pemakaian komputer yang mengkonversi rancangan teknik sampai produk akhir.

Proses produksi memerlukan pembuatan perencanaan proses dan penjadwalan produksi, yang menjelaskan bagaimana suatu produkdibuat , sumberdaya apa yang diperlukan dan kapan serta dimana sumberdaya ini akan dikirimkan. Proses produksi juga memerlukan pengendalian dan koordinasi yang diperlukan untuk proses fisik, peralatan, material, dan tenaga kerja. Dengan CAM, komputer membantu manajer, insinyur teknik/manufakturing, dan pekerja produksi dengan tugas-tugas produksi secara otomatisasi. Computer membantu untuk mengembangkan proses perencanaan, order, dan jalur material, serta memonitor jadwal produksi. Juga membantu mengendalikan mesin, industri robot,pengujian peralatan, dan sistem yang yang memindahkan dan menyimpan material di dalam pabrik. Integrasi Computer Aided Manufacture (CAM) dengan sistem Computer-Aided Design menghasillan proses manufaktur yang lebih cepat dan lebih efisien. Metodologi ini digunakan di area manufaktur yang berbeda.Dalam manufaktur sistem CAM, ComputerNumeric Control (CNC) digunakan untuk melakukan proses permesinan dan perancangan.Di banyak kasus sistem CAM akan bekerja dengan perancangan CAD yang dibuat di lingkungan 3 Dimensi. Programmer CNC akan menentukan operasi mesin dan sistem CAM yang akan membuat program CNC. Kompatibilitas sistem CAD/CAM dibatasi untuk kebutuhan pengenalan kembali konfigurasi bidang kerja bagi sistem CAM. Dengan kata lain: perangkat lunak CAM biasanya terdapat bersama dengan mesin CNC.

B.     Manfaat Dan Keunggulan Cad/Cam

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 Machineuntuk 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 biayaproduksi 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 panjang.

• 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 memuaskan. 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 kadan-kadang simulasi komputer merupakan satu-satunya cara sebelummemproduksi 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 dicari. Kadang-kadang terlintas dalam pikiran akan dibuat suatu aplikasiseperti “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 seniorterus menerus. Sebagai contoh, standar elemen disain sangat mudah dibangun dan dimasukkan kedalamCAD/CAM. Jika para disainer seniornya membangun basis datauntuk CAD/CAM, maka para disainer

Junior dapat menggantikan pekerjaan  senior nya dengan hasil yang sama bagusnya. Tentunya untuk yang paling rumit tetap harus senio nya yang turun tangan.

Keuntungan CAD dibanding Manual

1.      Kualitas gambar konstan, tidak terlalu tergantung pada skill penggambar 

sebagaimana gambar manual.

2.      Relatif lebih akurat dan cepat pengerjaannya karena menggunakan 

komputer.

3.      Dapat diedit, ditambah-kurang tanpa harus memulai dari awal.

4.      Dapat menjadi database.yang menyimpan berbagai informasi penting yang dibuat oleh drafter dan dapat diakseslangsung oleh pengguna lain.

5.      Dapat dibuat library untuk komponenkomponen standar atau komponen 

yang digambar/ dipergunakan berulangulangdalam gambar (misalnya:baud, mur, simbolsimbol,dll.) sehingga mempermudah dan mempercepat dalam proses pembuatan gambar.

6.      Lebih mudah dan praktis dalam dokumentasi, duplikasi, dan penyimpanannya.

7.      Dapat dibuat dengan berbagai warna sehingga lebih menarik dan mudah dipahami.

C.    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 danlain-lain semua mempergunakan teknologi CAD/CAM ini.

• 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 dapatmemberikan 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 dibuat.

•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 chipyang 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 runtuh. Kita juga dapat memberikan beban horizontal seperti akibat dari gempa bumi dengan kekuatan berapa skala richter.

•Disain CAD/CAM untuk pembuatan Mold

.           Aplikasi CAD/CAM dalam mendisain Mold. Sebuah pabrik sepatu dan sebuah pabrik velg racing membutuhkan Mold untuk memproduksi produk-produk tersebut. 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.

II.               Pemilihan Perangkat Lunak Untuk CAD/CAM

Perangkat lunak untuk sistem CAD/CAM dikembangkan pertama dengan bahasa pemrograman komputer seperti Fortran, tetapi yang dikembangkan dengan metode pemrograman berorientasi objek secara radikal telah banyak mengalami perubahan. Pengembangan pemodelan berdasarkan fitur parametrik modern dan sistem permukaan bentuk bebas dibangun dengan bahasa pemrograman C, modul-modul dengan API nya sendiri.

CAD
CAM teknologi melibatkan sistem komputer yang merencanakan, mengelola, dan mengendalikan operasi manufaktur melalui antarmuka komputer dengan sumber daya produksi. Salah satu cakupan yang paling penting dari CAM adalah kontrol numerik (NC). Ini adalah teknik menggunakan instruksi yang diprogram untuk mengontrol mesin, mill, grind, yang bisa mengubah benda mentah menjadi bagian-bagian tool barang jadi. Fungsi signifikan lain CAM adalah dalam pemrograman sebuah robot. Proses perencanaan juga merupakan target otomatisasi komputer.

CAM
CAM teknologi melibatkan sistem komputer yang merencanakan, mengelola, dan mengendalikan operasi manufaktur melalui antarmuka komputer dengan sumber daya produksi. Salah satu cakupan yang paling penting dari CAM adalah kontrol numerik (NC). Ini adalah teknik menggunakan instruksi yang diprogram untuk mengontrol mesin, mill, grind, yang bisa mengubah benda mentah menjadi bagian-bagian tool barang jadi. Fungsi signifikan lain CAM adalah dalam pemrograman sebuah robot. Proses perencanaan juga merupakan target otomatisasi komputer.

III.           Alasan Penggunaan Perangkat Lunak CAD/CAM

A.    Perangkat Lunak

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 Machineuntuk 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 biayaproduksi per unit dapat tetap ditekan serendah mungkin.

B.     Industri

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 panjang.

C.     Ekonomi

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 memuaskan. 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 kadan-kadang simulasi komputer merupakan satu-satunya cara sebelummemproduksi 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.

IV.           Kesimpulan

1.      CAD/CAM digunakan bila model dikerjakan secara manual mengalami tingkat  kesulitan pada proses simetris geometris dan membutuhkan waktu penyelesaian yang begitu lama. Serta ingin memproduksi bahan material manufaktur secara masal

2.      Proses cutting Model 3 Dimensi ditunjukkan dalam bentuk simulasi, yang bisa diubah atau diperbaiki bila belum sesuai dengan bentuk yang diinginkan sebelum terakhir masuk ke proses pabrikasi. Kompatibilitas sistem CAD/CAM dibatasi untuk kebutuhan konfigurasi bidang kerja dengan pemakaian mesin CNC.

3.      Dibandingkan dengan manual Proses desin memerlukan waktu yang lama serta menggunakan media kertas yang mudah rusak dan sulit dalam penyimpanan.

4.      Perbedaan CAD DAN CAM, CAD adalah sebuah sistem design/rancang bangun menggunakan perangkat komputer software desain tertentu,yang memungkinkan para engineer merencanakan, memodelkan, dan mengevaluasi suatu model atau produk barang dengan akurat sebelum di produksi. Sedangkan CAM adalah sebuah sistem yang secara otomatis mampu menghasilkan produk/benda kerja (finish product) melalui penggunaan perangkat permesinan yang dibandingkan komputer