Catia

Catia

Program CATIA (Computer Aided Three-Dimensional Interactive Aplication) merupakan program komputer yang dibuat dengan mendasarkan pada teori yang terdapat dalam perumusan metode elemen hingga.

Program CATIA yang mempunyai kemampuan lebih luas membuka wawasan baru bagi peneliti untuk menyelesaikan permasalahan lebih cepat. Tampilan prototipenya juga bisa ditampilkan pada layar komputer, sehingga orang yang awam di bidang teknikpun dapat mengetahui dengan mudah. Hal inilah yang mendasari penggunaan program komputer CATIA yang berbasis metode elemen hingga untuk melakukan kajian penelitian.

Teknologi informatika/komputer sebelum berkembang, analisa yang dilakukan dengan metode elemen hingga masih menggunakan perhitungan tangan yang panjang dan melelahkan. Dessault System kemudian mengeluarkan software CATIA yang merupakan software terpadu untuk desain dan analisa struktur dengan menerapkan metode elemen hingga. Peneliti dengan program ini hanya membuat model tiga dimensinya dan analisa dapat dilakukan dengan hasil yang langsung dapat diketahui. Pemodelan meliputi diskritisasi benda kerja, pemilihan dan penerapan elemen, pendevinisian tumpuan, serta beban yang bekerja.

Software CATIA menyediakan solusi terpadu untuk menyederhanakan dan memudahkan proses desain dan analisa sebuah struktur. Solusi terpadu tersebut berati bahwa semua proses dikerjakan oleh satu mesin dan satu software, sehingga transfer data dari satu desain/software ke mesin/software yang lain tidak diperlukan. Dengan proses tersebut, hilangnya data atau informasi dapat dihindari dan waktu untuk proses analisa juga menjadi lebih singkat. Paket untuk desain dan analisa yang ditawarkan atau diberikan oleh CATIA adalah sebagai berikut:

a. CATIA untuk desain (gambar geometri)

b. CATIA untuk pembuatan model elemen hingga.

c. CATIA untuk perhitungan berbasis metode elemen hingga

d. CATIA untuk menampilkan hasil dan analisa detail dari perhitungan.

Dimulai dengan desain, dimana desain dapat dalam model dua dimensi ataupun tiga dimensi. CATIA FEM (Finite Elemen Modeler) akan membuat model analisa dari desain yang telah jadi. Model ini dibuat berdasarkan metode elemen hingga. Adapun metode diskritisasi yang ditawarkan antara lain : metode 4-EDGES-ADVANCE, metode FRONTAL, dan metode OCTREE. Diantara ketiga metode tersebut, metode OCTREE adalah yang paling mudah untuk dibuat, dan metode inilah yang akan digunakan pada penelitian ini.

Perhitungan dapat dilakukan setelah model selesai dibuat. Perhitungan yang ditawarkan dalam CATIA ini adalah statis linier, dynamic, thermal, dan bukling. Pada studi ini hanya akan dilakukan perhitungan statis.

CATIA V5 merupakan program desain grafis tiga dimensi yang dibuat oleh Dassault Sistem yang mampu membuat gambar dan analisis dalam bidang teknik. Penulis dalam merancang benda kerja menggunakan program CATIA dengan mempertimbangkan hal-hal sebagai berikut :

a. Program CATIA V5 mempunyai aplikasi yang lengkap yang dapat digunakan dalam bidang pendidikan dan bidang industri yang meliputi mechanical design, analysis, simulation, dan aplikasi lainnya.

b. Cara pembuatan atau pemodelan benda kerja dengan program CATIA V5 relatif mudah dibandingkan dengan menggunakan program sejenis serta mempunyai tingkat akurasi yang tinggi.

c. Design part (desain komponen) dengan CATIA V5 akan menghasilkan gambar yang sesuai dengan hasil produk sesungguhnya. Sehingga produk yang telah didesain dapat dilihat secara nyata dalam tampilan tiga dimensi, sehingga kita bisa mengetahui secara detail bagian dari produk tersebut.

d. CATIA V5 juga dapat melakukan analisis statis dari produk yang telah didesain, sehingga dapat dilihat bagian dari produk yang kurang aman sehingga akan mempermudah mendesain produk sampai didapat produk sesuai yang diinginkan sebelum proses produksi dilakukan.

a. Dasar Pemodelan

Model dalam aplikasi teknik terdiri dari geometri, topologi dan informasi tambahan. Geometri termasuk di dalamnya titik, garis, lingkaran, planes, silinder dan surface. Hal ini mendefinisikan karakteristik bentuk dasarnya. Topologi mewakili hubungan dari geometri dan obyek. CAD merupakan alat yang digunakan untuk memperlihatkan model – model teknik dan juga digunakan untuk merubah model yang sudah ada.

Sebuah komponen harus dapat dimodelkan sebelum benda tersebut digambarkan. Sistem gambar tradisional, komponen dapat dimodelkan menggunakan geometri 2D yang sederhana. Sebuah gambar selalu terdiri dari sebuah garis, lingkaran, dan kurva. Titik digunakan untuk membantu pengalokasian dari sebuah geometri. Sebagai contoh sebuah garis dapat didefinisikan dengan koordinat dari dua titik akhir.

Pemodelan komponen dalam 2D tidak dapat memenuhi kebutuhan aplikasi bidang teknik. Bentuk gambar yang perspektif tidak dapat langsung ditayangkan dari gambar 2D. Bentuk gambar 2D jika ditonjolkan dalam layar selalu tampak datar. Untuk menampilkan gambar yang lebih mudah dipahami dibutuhkan sebuah sumbu lagi pada sumbu Z. Penambahan ini mengantarkan gambar menuju gambar 3D.

1) Jenis-jenis Model

Sebuah objek fisik dapat ditampilkan sebagai model fisik, model datar 2D (pada kertas), atau model komputer/representasi digital.

a) Model Fisik

Model fisik telah lama digunakan untuk mempresentasikan suatu objek nyata. Suatu model fisik seperti maket bangunan atau model mobil (terbuat dari lilin, atau dari tanah liat) yang berukuran seukurannya adalah model 3D sejati. Model-model ini dapat menjadi alat yang sangat efektif untuk mengkomunikasikan informasi tertentu mengenai objek tersebut, misalnya keseluruhan bentuk dan hubungan antar komponen. Namun jika model fisik kita gunakan, maka banyak aspek-aspek praktis yang tetap tinggal sebagai imajinasi. Selain itu model fisik sulit dan membutuhkan waktu lama dalam membuat dan merevisinya.

b) Model Datar

Untuk beberapa dekade, industri-industri telah menggunakan gambar teknik 2D dengan produktifitas dan ketrampilan yang tinggi. Sebagai contoh Boeing 747, proses desain pesawat ini membutuhkan 75.000 gambar yang sebagian besar dibuat tanpa bantuan komputer (www.efunda.com). Proses ini dimulai dengan konsep 3D tentang suatu objek dalam pikran perancang. Proses ini diakhiri dengan pembuatan objek nyata 3D di pabrik. Tetapi diantara kedua proses tersebut, objek tersebut dipresentasikan dalam dua bentuk (2dimensi dan 3 dimensi), banyak waktu dan tenaga yang terbuang untuk itu .

c) Model Digital

Model digital adalah model matematis dari suatu objek nyata. Komputer memanipulasi angka-angka yang menampilkan citra grafis dan informasi yang terdapat di dalam angka-angka tersebut. Model digital bisa berbentuk 2D ataupun 3D. Model digital 2D hanya menampilkan pandangan 2D dari suatu objek. Sedang model 3D terdiri dari tiga jenis dasar, wireframe, surface, dan solid. Semua jenis model 3D terdiri dari elemen-elemen pada ruang tiga dimensi (x, y, z) yang mempunyai perbedaan yang jelas.

1. Model wireframe, mempresentasikan objek dengan cara pendefinisian sisi-sisinya. Sisi-sisi objek ini dapat berupa garis, lingkaran, busur, dan polyline. Karena sisi-sisi dapat menampilkan permukaan (surface) dan dapat memberi citra deskripsi yang berguna bagi suatu objek. Tetapi karena model wireframe tidak mempunyai ketebalan dan permukaan nyata, maka model ini tak dapat menyembunyikan segala sesuatu dibelakangnya. Karena itu maka terdapat banyak sekali informasi yang nampak bersamaan. Akhirnya, model wireframe dapat memberikan gambaran mengenai suatu objek dan sering membingungkan.

2. Model Surface, model jenis ini menampilkan objek dengan cara pendefinisian permukaan-permukaan, termasuk sisi-sisi dari masing-masing permukaan tersebut. Sisi-sisi tersebut dapat ditampilkan pada model wireframe, yaitu dengan menampakan permukaan terdepan yang menutupi permukaan dan sisi-sisi dibelakangnya. Permukaan pada model surface dapat pula diisi/diberi warna (rendering) sehingga objeknya lebih mudah dilihat.

Namun model surface hanyalah sebuah model kosong (hanya mempresentasikan sisi luar dari objek). Dan karena surface tidak memiliki ketebalan, maka model ini tidak memiliki fifat-sifat benda bermassa atau informasi tentang inersia.

3. Model Solid, model ini mendefinisikan objek sebagai keseluruhan volume yang ditempati objek termasuk seluruh permukaan dan sisi-sisinya. Hal ini membuat model solid memiliki kelebihan dibandingkan model wireframe dan model surface. Selain memiliki fungsi yang sama dengan kedua model terdahulu, model solid memiliki tambahan data tentang “bagian dalam“ dari objek. Disamping memberikan informasi yang komprehensip, model solid juga relatif mudah dibentuk. Model solid dapat ditampilkan baik berupa model wireframe atau model surface. Tetapi kedua tampilan tersebut sama-sama mengandung seluruh informasi yang diperlukan untuk menghitung luas permukaan, volume dan titik berat. Dan karena itu model solid dapat diberi sifat-sifat material, maka dapat dilakukan analisis terhadap berat, momen inersia, konduktifitas termal, tegangan, dan sebagainya. Jadi model solid adalah komputer yang terlengkap diantara model-model digital yang ada.

d) Metode Pembentukan Model Solid.

Pada dasarnya terdapat dua metode pembentukan model solid, yaitu metode Construktive Solid geometri (CGS) dan metode Boundary Reprentation (B-Rep). Metode CSG menggunakan prinsip solid (balok, bola, kerucut, silinder, an lain-lain) dan operasi Boolen (penggabungan/union, pengurangan/diference, dan irisan/intersection) untuk membentuk model solid. Sedangkan metode B-Rep menggunakan satu atau lebih profil wireframe untuk membentuk model solid dengan cara extrude, sweep, revolve, atau membuat skin dari profil-profil tersebut. Operasi boolen dapat dilakukan pada profil maupun model solid yang dihasilkan.

Cara lain membentuk model solid adalah dengan menggabungkan beberapa surface yang biasanya membentuk yang kompleks.

1. Metode Pembentukan Model 3D Solid dari 2D

Metode yang paling umum untuk membentuk model 3D solid dari gambar 2D adalah dengan cara meng-extrude suatu profil yang terletak pada sebuah bidang datar 2D. Dengan demikian maka gambar 2D yang semula terletak pada bidang datar tersebut sekarang mempunyai tebal dan menjadi model 3D solid.

Gambar 2D yang ada dibentuk menjadi model solid, bisa berasal dari file yang telah dibuat oleh CAD (softcopi). Tidak ada perbedaan dalam proses pembentukan dari model solid dari kedua sumber tadi.

Sampai saat ini beberapa CAD berbasis Pc dapat membentuk model 3D solid dari bentuk geometri, kemdian diberi ketebalan secara manual. Sedangkan beberapa featur lain yang ada pada model tersebut (seperti lubang, fillet, dan sebagainya) ditambahkan kemudian pada model dasar solid tadi dengan operasi boolen atau operasi featur.

2. Pemodelan Rakitan

Proses assembly merupakan proses penggabungan dari beberapa part design yang dijadikan satu kestuan sesuai bentuk yang dikehendaki sehingga menjadi bentuk baru dan fungsi baru. Proses assembly biasanya diawali langkah-langkah sebagai berikut ;

- Posisi part harus diluruskan dan diofsetkan pada suatu sistem koordinat.

- Menempatkan permukaan dari dua part yang berhimpit dalam sebuah assembly

- Pelurusan garis sumbu tiap part yang akan diassembly.

Dalam suatu assembly dapat ditampilkan pada sebuah window dan secara bersamaan masing-masing part-nya.