Perancangan dan Analisis Mata Pisau pada Mesin Pencacah Plastik Tipe Prototipe

Abstract

The continuous increase in plastic waste has become a major environmental concern that demands effective mitigation through recycling processes. A crucial stage in plastic recycling is the size reduction of materials using a shredding machine. This research aims to design and analyze the structural strength of the blade in a prototype plastic shredding machine to achieve a safe and effective design. The research method involves geometric modeling using Computer-Aided Design (CAD) software, cutting force evaluation using a shaft torque-to-blade rotation radius approach, structural stress analysis, and machine capacity performance testing. The results indicate that the nominal cutting force generated is 500 N, inducing an actual working stress of 1.54 MPa on the blade. This stress value remains significantly below the allowable stress limit of the carbon steel material on the blade. This stress value remains significantly below the allowable stress limit of the carbon steel material (125 MPa); hence, the blade design is declared structurally safe during operation. Performance testing demonstrates that increasing the blade rotational speed directly improves the machine's shredding capacity. The maximum shredding capacity was achieved using thin PP plastic, reaching 48 kg/h at a rotational speed of 600 rpm. In conclusion, the prototype plastic shredding machine operates optimally and functions effectively for plastic waste processing applications.

Abstrak: Peningkatan limbah plastik menjadi salah satu permasalahan lingkungan utama yang memerlukan penanganan tepat melalui proses daur ulang. Salah satu tahapan krusial dalam daur ulang adalah reduksi ukuran material menggunakan mesin pencacah. Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan menganalisis kekuatan mata pisau pada mesin pencacah plastik tipe prototipe guna memperoleh desain yang aman dan efektif. Metode penelitian meliputi perancangan geometri menggunakan perangkat lunak Computer-Aided Design (CAD), perhitungan gaya pemotongan dengan pendekatan torsi poros terhadap jari-jari putaran pisau, analisis tegangan struktural, serta pengujian kapasitas mekanis mesin. Hasil penelitian menunjukkan bahwa gaya pemotongan nominal yang terjadi adalah sebesar 500 N dengan tegangan kerja aktual pada mata pisau sebesar 1,54 MPa. Nilai tegangan tersebut berada jauh di bawah batas tegangan izin material baja karbon sebesar 125 MPa, sehingga konstruksi mata pisau dinyatakan aman digunakan selama operasi. Hasil pengujian performa membuktikan bahwa peningkatan kecepatan putaran poros berbanding lurus dengan kapasitas produksi mesin. Kapasitas pencacahan tertinggi dicapai oleh material plastik tipis jenis PP sebesar 48 kg/jam pada kecepatan putaran 600 rpm. Berdasarkan hasil keseluruhan, prototipe mesin pencacah plastik ini mampu beroperasi secara optimal dan efektif untuk mendukung proses pengolahan limbah plastik.