Perancangan Ulang dan Analisis Kekuatan Fold Walker-Wheelchair Portable dengan Metode Elemen Hingga Menggunakan SOLIDWORKS

Lukman Aulia Rahman, Dr. Lilik Dwi Setyana, S.T., M.T.

2023 | Tugas Akhir | D4 TEKNOLOGI REKAYASA MESIN

Kasus ortopedi yang banyak ditemui di Indonesia adalah cedera bagian persendian, tulang, otot, sistem rangka dan saraf. Akibatnya, pasien akan mengalami trauma akibat penanganan yang dilakukan. Oleh karena itu, upaya untuk pemulihan adalah penggunaan walker. Akan tetapi, ketersediaan jenis walker dengan fitur yang mendukung dan mengakselerasi pemulihan terbatas di Indonesia. Dengan demikian, untuk menjawab permasalahan tersebut maka dilakukan pengembangan melalui perancangan ulang fold walker-wheelchair portable agar tidak harus mengimpor dari luar negeri sesuai tujuan penelitian, yaitu merancang walker yang dapat digunakan dalam kondisi berjalan, duduk dan dilipat dengan fitur tambahan sandaran punggung ergonomi, serta menganalisis desain menggunakan metode elemen hingga dengan pembebanan variasi berat badan untuk validasi kekuatan yang dimiliki. Metode penelitian yang digunakan adalah Research & Development (R&D) dengan variabel datanya adalah berat badan, tinggi siku, tinggi paha, lebar bahu, dan spesifikasi material. Kemudian spesifikasi hasil rancangan, yaitu tinggi tumpuan tangan minimum dan maksimum sebesar 96 cm, serta 120 cm, tinggi tempat duduk 44 cm, jarak kaki depan dan belakang 50 cm, lalu lebar sisi penyangga 55 cm. Selain itu, kelengkapan fitur yang dimiliki adalah handle grip, sistem pengereman, sandaran punggung ergonomi, empat roda penyangga, dan kemampuan portable. Hasil analisisnya adalah nilai factor of safety terkecil, dan nilai Von Mises terbesar dari keseluruhan ragam analisis, yaitu 4.4 dan 61.4 MPa untuk material Al-6061-T6, serta 32.9 MPa untuk material Al-6063-T5, sedangkan yield strength Al-6061-T6 dan Al-6063-T5 adalah 276 MPa dan 170 MPa. Jadi, desain fold walker-wheelchair tergolong aman hingga berat 80 kg.

Many orthopedic cases in Indonesia involve injuries to the joints, bones, muscles, skeletal, and nervous systems. As a result, patients often experience trauma due to the treatment. Therefore, the use of a walker is often necessary for recovery. However, the availability of walkers with features that facilitate and expedite recovery is limited in Indonesia. Thus, in order to resolve these issues, we are developing a portable folding walker-wheelchair that does not need to be imported from overseas. This pertains to our research aims, which involve creating a walker that can be utilized while walking, sitting, and when folded, along with incorporating ergonomic backrests. Additionally, we will analyze the design utilizing the finite element method with variable weight loading to confirm its durability. Furthermore, the study utilized Research & Development (R&D) as the research methodology and identified the variables as body weight, elbow height, thigh height, shoulder width, and material specifications. The design specifications include a minimum and maximum height of the hand support of 96 cm and 120 cm, seat height of 44 cm, front and rear leg spacing of 50 cm, and side support width of 55 cm. Additionally, the foldable walker-wheelchair boasts handle grips, a reliable braking system, an ergonomic backrest, four sturdy support wheels, and portability. Next, the analysis produced the minimum factor of safety value and the maximum Von Mises value among the entire range of analysis: 4.4 and 61.4 MPa, respectively, for Al-6061-T6 material, and 32.9 MPa for Al-6063-T5 material, whereas the yield strengths of Al-6061-T6 and Al-6063-T5 are 276 MPa and 170 MPa, respectively. Therefore, this foldable walker-wheelchair design is safe for individuals weighing up to 80 kg.

Kata Kunci : ortopedi, perancangan ulang, fold walker-wheelchair, metode elemen hingga, variasi berat badan, orthopedics, redesign, fold walker-wheelchair, finite element method, weight variation