Perancangan dan Analisis Ketahanan Lelah Clamping Fixture pada Proses Perakitan Innercase Speedometer

Muhammad Fadhiil Dzaki, Ir. Ignatius Aris Hendaryanto, S.T., M.Eng.

2026 | Tugas Akhir | D4 TEKNOLOGI REKAYASA MESIN

Proses perakitan innercase pada produksi speedometer otomotif di PT XYZ masih menggunakan metode penjepitan manual saat pemasangan LCD. Operator menarik bagian clap innercase secara manual untuk proses pemasangan LCD, sehingga berpotensi menyebabkan distribusi gaya tarik yang tidak merata, kerusakan pada clap, serta meningkatnya waktu perakitan. Selain itu, proses perakitan yang ada belum mampu memenuhi target cycle time perusahaan sehingga berdampak pada efisiensi produksi. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan merancang clamping fixture sebagai alat bantu proses perakitan innercase serta menganalisis ketahanan lelah (fatigue) dari struktur yang dirancang.

Penelitian dilakukan menggunakan perangkat lunak CAD untuk perancangan clamping fixture dan perangkat lunak CAE dengan Finite Element Method (FEM) untuk analisis fatigue. Clamping fixture yang dirancang terdiri atas structure sub-assembly, clamping mechanism, sistem pneumatik, dan fastener. Sistem penjepitan menggunakan aktuator pneumatik untuk menghasilkan gaya penjepitan yang stabil dan berulang sebesar 56,52 N pada setiap claw. Analisis fatigue dilakukan menggunakan metode Stress Life (S-N) dengan Zero-Based Loading.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa clamping fixture yang dirancang memiliki nilai fatigue life minimum sebesar 1×10⁷ siklus, damage maksimum sebesar 0,15, equivalent alternating stress maksimum sebesar 71,374 MPa, dan safety factor minimum sebesar 2,2014. Nilai fatigue life tersebut melampaui target umur operasi selama 5 tahun sebesar 1.500.000 siklus dengan rasio 6,67 kali, sehingga struktur dinyatakan aman terhadap pembebanan berulang. Validasi tambahan pada komponen innercase menunjukkan deformasi maksimum sebesar 0,02813 mm dan tegangan maksimum sebesar 0,435 MPa yang masih jauh di bawah batas kekuatan material ABS. Dengan demikian, clamping fixture dinyatakan layak dan aman digunakan untuk mendukung proses perakitan innercase pada lini produksi PT XYZ.

The innercase assembly process in automotive speedometer production at PT XYZ still relies on manual clamping during LCD installation. Operators manually pull the innercase clap to maintain component positioning while inserting the LCD, which may lead to uneven pulling forces, potential damage to the clap, and increased assembly time. In addition, the existing assembly process has not yet achieved the company’s target cycle time, resulting in reduced production efficiency and inconsistent assembly quality. Therefore, this study aims to design a clamping fixture to support the innercase assembly process and to evaluate its fatigue resistance under repetitive loading conditions.

The research was conducted using CAD software to design the clamping fixture and CAE software with the Finite Element Method (FEM) approach to perform fatigue analysis. The proposed fixture consists of a structure sub-assembly, clamping mechanism, pneumatic system, and fastening components. The clamping system utilizes a pneumatic actuator to generate a stable and repeatable clamping force of 56,52 N on each claw. Fatigue analysis was performed using the Stress Life (S-N) method.

 The results showed that the designed clamping fixture achieved a minimum fatigue life of 1×10⁷ cycles, a maximum damage value of 0,15, a maximum equivalent alternating stress of 71,374 MPa, and a minimum safety factor of 2,2014. The obtained fatigue life exceeded the target operational life of 1.500.000 cycles (5 years) by a factor of 6,67, indicating that the structure is safe against repetitive loading. Additional validation on the innercase component showed a maximum deformation of 0,02813 mm and a maximum stress of 0,435 MPa, which are significantly below the allowable limits of ABS material. Therefore, the proposed clamping fixture is considered feasible and safe for implementation in the innercase assembly process at PT XYZ.

Kata Kunci : Clamping Fixture, Assembly Process, Fatigue Analysis, FEM.