Modul Pembelajaran MasterCAM X7

MODUL PEMBELAJARAN

PENGENALAN PROGRAM CAD/CAM
Topik Pokok Bahasan :
1. Aplikasi CAD/CAM dalam suatu proses manufaktur

Standard Kompetensi :
1. Memprogram Mesin CNC Dengan Mastercam

Kompetensi Dasar :
1. Mengetahui definisi,  sejarah dan perkembangan teknologi CAD/CAM
2. Menjelaskan pemanfaatan program komputer CAD/CAM dalam bidang
Teknik Mesin.
3. Memahami sistem operasional CAD/CAM serta hardware dan software
pendukung.

1. Mengetahui definisi, sejarah dan perkembangan teknologi CAD/CAM
A. CAD/CAM
CAD  (Computer Aided Design) adalah program komputer yang
memungkinkan seorang perancang (designer) untuk mendisain gambar
rekayasa (design engineering) dengan mentransformasikan gambar geometris
secara cepat.  Sedangkan CAM  (Computer Aided Manufacturing) adalah
sistem manufaktur yang mengoptimalkan kemampuan program komputer
untuk menterjemahkan  disain rekayasa yang dibuat oleh CAD sehingga
dapat mengontrol  mesin NC (Numerical Controlled Machines). Sistem
CAD/CAM sendiri terjadi apabila  spesifikasi disain secara langsung
ditransfer/diterjemahkan kedalam  spesifikasi manufaktur, jadi CAD/CAM
merupakan penggabungan  disain rekayasa dan  instruksi manufaktur.
Sedangkan mesin NC sendiri adalah mesin yang peralatannya dikontrol oleh
komputer dengan sistem CAD/CAM.  
Untuk orang awam CAD/CAM dianggap alat gambar elektronik saja yang
dapat mempercepat proses menggambar, tetapi kenyataannya kemampuan
CAD/CAM jauh melebihi anggapan tersebut dimana CAD/CAM mempunyai
fungsi utama dalam disain, analisa, optimasi dan manufaktur. CAD/CAM biasa
melakukan analisa elemen hingga (finite element analysis), analisa transfer
panas  (heat transfer analysis), analisa tekanan  (stress analysis), simulasi
dinamis dari mekanik  (dynamic simulation of mechanisms), analisa cairan
dinamis (fluid dynamic analysis) dan lain-lain.

B. Sejarah CAD/CAM
CAD merupakan wakil dari evolusi komputer grafik, yang diciptakan
didalam industri penerbangan dan otomotif sebagai suatu cara untuk
meningkatkan perkembangan teknologi dan untuk mengurangi banyak
pekerjaan yang membosankan dari para disainer. Pada pertengahan tahun
1950 SAGE ( Semi Automatic Ground Environment) dari Departemen
Pertahanan Udara USA menggunakan komputer grafik dan mengubah
informasi radar menjadi gambar komputer. Patrick Hanratty pada tahun 1960
melakukan penelitian dan pengembangan dari CAD sambil bekerja di
laboratorium riset General Motor. Pada tahun 1963 Ivan Sutherland seorang
Doktor memulai basis teori dari komputer grafik. Tetapi pada tahun 1960 an ini
biaya investasi CAD/CAM sangat mahal dan hanya perusahaan-perusahaan
besar saja yang sanggup membeli.
Tetapi pada tahun 1970 an sampai dengan saat sekarang dimana
kemampuan komputer semakin canggih, dengan prosesor yang semakin
cepat, memori makin besar, ukuran makin kecil dan kompak serta harga yang
semakin murah memungkinkan perusahaan-perusahaan kecil untuk
melakukan investasi teknologi CAD/CAM ini.

C. Teknologi CAD/CAM
Kemampuan CAD/CAM yang terdiri dari 4 teknologi dasar yaitu :  
1. Manajemen Basis Data (Database)
2.  Komputer Grafik
3. Model Matematis (Analisis)   15
4. Akuisisi Data dan Kontrol (prototipe fisik, proses produksi)
Seringkali aplikasi CAD/CAM dapat memanfaatkan keempat teknologi
dasar dari CAD/CAM diatas seperti menyimpan dan memanggil  basis data
gambar dan atribut suku cadang, menggunakan komputer grafik untuk
berkreasi dan display, memanfaatkan simulasi dan model matematis (elemen
 hingga) dan dapat juga dimanfaatkan untuk mengontrol proses produksi
dengan kontrol numerik  dan pemrograman robot. Contoh lain adalah  MRP
(Material Requirements Planning)  yang hanya memanfaatkan teknologi dasar
dari CAD/CAM yaitu Manajemen Basis Data.
Selanjutnya tanda  “/” didalam CAD/CAM menunjukkan 2 kemampuan
yang diintegrasikan. Database alfanumerik yang diciptakan dalam disain
dapat menjadi aplikasi Permintaan Bahan Baku (Bill of Material) dalam industri
manufaktur. Gambar geometris diterjemahkan menjadi spesifikasi manufaktur
sehingga dapat mengontrol mesin  CNC (Computer Numerical Control).
Selain itu kemampuan CAD dalam mendisain Wireframe Modelling
berkembang menjadi  Surface Modelling,  Solid Modelling dan terakhir
Parametric Modelling. Sedangkan kemampuan CAM dari mesin NC
(Numerical Control) menjadi  CNC. (Computer Numerical Control) dan terakhir
DNC (Direct Numerical Control).

D. Manfaat dan dampak CAD/CAM dalam kompetisi
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 Machine untuk produksi masal.
Produksi  batchmemungkinkan 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
biaya produksi 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.Seringkal i 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 kadang-kadang simulasi komputer merupakan satu-
satunya cara sebelum memproduksi 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 aplikasi   19seperti  “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 senior terus
menerus. Sebagai contoh, standar elemen disain sangat mudah dibangun dan
dimasukkan kedalam CAD/CAM. Jika para disainer  seniornya membangun
basis data untuk CAD/CAM, maka para disainer  junior dapat menggantikan
pekerjaan  seniornya dengan hasil yang sama bagusnya. Tentunya untuk
yang paling rumit tetap harus  seniornya yang turun tangan.

2. Menjelaskan pemanfaatan program komputer CAD/CAM dalam bidang
Teknik Mesin

A. CAD

Gambar 1.1 Proses CAD
Computer Aided Design (CAD) merupakan Adalah sebuah sistem desain/
rancang bangun menggunakan perangkat komputer dan software desain tertentu,
yang memungkinkan para engineer merencanakan, memodelkan, dan
mengevaluasi suatu model produk/ barang dengan akurat sebelum diproduksi
(manufacturing).  Perancangan dengan bantuan komputer. Kemampuan sistem CAD ini
adalah pembuatan grafik, sketsa, diagram, digitasi peta dan gambar rancangan,
pemberian anotasi, pembentukan gambar perspektif, permodelan gambar 2 dan 3
dimensi, dan beberapa analisa spesial. Analisa spesial yang dimiliki oleh setiap
sistem CAD ini sangat berfariasi, paling tidak melakukan analisa spesial berupa
perhitungan jarak (length atau distance), keliling (perimeter), luas (area),
membentuk zone buffer, dan lain sebagainya.
CAD yang merupakan salah satu wujud aplikasi komputer yang pada
dasarnya memanfaatkan keunggulan – keunggulan dasar dari komputer itu
 sendiri, seperti perhitungan yang cepat dengan tingkat akurasi yang tinggi, hasil
kerja dapat disimpan untuk kemudian dapat dipergunakan lagi di waktu
mendatang, dapat bekerja bersama – sama dalam suatu lingkup jaringan
bersama, dan masih banyak lagi keunggulan lain.
CAD biasanya dipergunakan oleh para perencana dan perancang untuk
menuangkan ide mereka dalam bentuk gambar atau model. Dalam bentuk
gambar dapat berupa gambar 2dimensi (2D) dan Gambar 3 dimensi (3D) sebagai
visualisasi. Apabila dalam bentuk model dapat berupa animasi dari obyek
rancangan yang menvisualisasikan obyek sesungguhnya yang akan dihasilkan.
CAD dipakai dibanyak bidang terkait, terutama yang berhubungan dengan
industri dan rancang bangun. CAD dipakai oleh arsitek untuk merancang
bangunan atau gedung. CAD dipakai oleh insinyur teknik mesin untuk merancang
produk automotif, CAD dipakai oleh insinyur teknik listrik untuk merancang skema
aliran listrik, CAD dipakai oleh insinyur teknik sipil untuk membuat gambar kerja
kontruksi, CAD dipakai juga oleh insinyur mikroprosessor untuk merancang chip
komputer, bahkan CAD dipakai dibidang hiburan dan periklanan.
Bagi orang teknik dewasa ini keberadaan CAD sangat penting guna
menunjang pekerjaan mereka. Kemudahan – kemudahan  yang diberikan CAD
sangat menolong mereka dalam mempercepat penyelesaian pekerjaannya. Dulu,
sebelum CAD lahir, orang terbiasa menggunakan teknik manual untuk
mengerjakan gambar, hal ini sangat menyita waktu dan hasil yang diberikan juga
terkadang tidak seperti yang diharapkan. Gambar yang dihasilkan sangat
tergantung pada keahlian dari drafter bersangkutan; gambar – gambar yang
digambar secara manual identik dengan ketidakrapian garis, kotornya kertas
gambar akibat terlalu sering disentuh oleh drafter ketika menggambar, dan jika
terdapat kesalahan, gambar diperbaiki langsung dengan konsekuensi kertas
gambar perlu dikerik untuk mengahapus garis yang salah, atau dapat berakibat
fatal yaitu dengan menggambar ulang. Semua kelemahan penggambaran secara
manual tersebut dapat diatasi oleh CAD.
 Ada berbagai macam software yang digunakan dalam CAD antara lain :
1. AutoCAD
2. Mechanical Desktop
3. Autodesk Inventor
4. Solidwork
5. Pro-Eng
6. CATIA
7. Dan lain-lain

B. CAM

Gambar 1.2 CAM
Adalah kependekan dari Computer Aided Manufacturing. Artinya proses
manufaktur yang dibantu oleh komputer. CAM ini berhubungan erat dengan istilah
yang namanya NC, Numerical Control. NC adalah suatu interface yang
memungkinkan suatu mesin beroperasi dengan pergerakan yang diatur oleh
sebuah bahasa program. Biasanya interface ini diterapkan pada mesin-mesin
produksi, seperti mesin Proses Bubut (Turning), Proses Gurdi (Drilling), Proses
Freis (Milling), Proses Gerinda Rata (Surface Grinding), Proses Gerinda Silindrik
(Cylindrical Grinding), Proses Sekrap (Shaping, Planing), Proses Gergaji atau
Parut (Sawing, Broaching). Dengan adanya interface NC, kita bisa membuat
kalimat-kalimat (dalam bahasa program) yang berisi kumpulan perintah yang akan
dipatuhi oleh mesin tersebut. Sebelum ada program CAM, kita membuat kalimat-
kalimat program tersebut dengan mengetikannya secara manual. Namun dengan
adanya program  CAM, kendala tersebut bisa teratasi, karena pembuatan
program NC menjadi sangat sederhana dan akurat.
Salah satu  software  yang dapat digunakan atau dipadukan dengan mesin
CNC  adalah  software  Mastercam. Dengan menggunakan  software  ini seorang
programmer  tidak perlu membuat program perintah-perintah  dalam  
pengoperasian mesin  CNC  dalam pembuatan benda kerja. Setelah program NC
untuk benda kerja diperoleh, program tersebut kemudian  akan ditransfer ke
mesin CNC.  
Penggunaan  software  Mastercam  mempunyai banyak keuntungan  antara
lain:
1. Programmer  lebuh mudah dalam merencanakan perintah pemrograman
pada mesin CNC .
2. Mengurangi kesalahan dalam pemrograman karena sebelum diaplikasikan  
pada mesin CNC tertentu, perintah-perintah tersebut dapat disimulasikan
terlebih dahulu, sehingga jika terdapat kesalahan bisa diperiksa dan
diperbaiki.
3. Hasil program kode G dari software  ini dapat disimpan dalam disket atau  
media penyimpanan data lainnya, dan  dapat langsung digunakan pada
mesin perkakas  CNC  dengan melakukan  penyesuaian (konversi) sesuai
standar pemrograman mesin CNC yang akan digunakan.
4. Hasil simulasi pembuatan benda kerja dapat dilihat dalam tampilan  tiga  
dimensi (3 D).

Dewasa ini banyak program program yang berkembang dalam dunia CAD dan
CAM. Diantaranya adalah AutoCAD. AutoCAD adalah program yang
mengkhususkan dirinya di bidang CAD, sementara MasterCAM dan AlphaCAM
dan SurfCAM lebih mengkhususkan dirinya di bidang CAM saja (meskipun pada
ketiga program CAM ini kita bisa melakukan proses penggambaran/pemodelan,
karena memang diperlukan). Dan program-program seperti CATIA, Solidworx,
ProE, Unigraphic adalah program-program yang di dalamnya sudah terdapat
semua fasilitas yang kita butuhkan dalam  proses CAD, dan CAM.

3. Memahami sistem operasional CAD/CAM serta hardware dan software
pendukung.
Program CAM akan bekerja dengan menterjemahkan bahasa perencanaan
program kerja 2 dimensi atau 3 dimensi menjadi bahasa NC yang akan
menentukan  operasi mesin dan sistem CNC.  
Dengan kata lain: perangkat lunak CAM biasanya terdapat bersama dengan
mesin CNC.  
Ruang lingkup pemakaian CAM :
1. Mekanik  
2. Automotif  
3. Penerbangan  
4. Consumer Goods  
5. Mesin-mesin  
6. Bangunan Kapal  
Kemampuan sistem CAM meliputi :
1. Pembuatan frame kabel geometri  
2. Fitur Parametrik 3D berdasarkan pemodelan  
3. Pemodelan permukaan dengan bentuk bebas  
4. Perancangan perakitan  otomatis. Yang mengumpulkan bagian-bagian

Perangkat lunak sistem operasi dan program yang digunakan
Untuk sistem operasi yang dapat digunakan program MasterCAM (X7) ini
adalah direkomndasikan windows XP, Vista, 7, dan 8. Sedangkan program CAM
yang digunakan adalah MasterCAM X7.

Perangkat  keras yang dibutuhkan
 Perangkat keras yang mendukung untuk menjalankan program MasterCAM
X7 ini adalah disarankan komputer atau laptop yang berspesifikasi kecepatan
prosesor lebih dari 1,6GHz, Kapasitas memori hardiskdrive 1GB bebas, RAM
diatas 1GB, dan terintegrasi video graphic adaptor. Yang disebutkan diatas
hanyalah rekomendasi minimal apabila terdapat komputer dengan spesifikasi
yang lebih, sangat dianjurkan.

 Uji Kompetensi I
Untuk memperdalam pemahaman anda mengenai materi di atas, kerjakanlah
latihan berikut!

1. Apa definisi dari CAD dan CAM?
2. Jelaskan perbedaan CAD dan CAM?
3. Sebutkan 3 proses permesinan yang memungkinkan dapat diprogram
dengan CAM?
4. Sebutkan 3 manfaat CAM ?
5. Sebutkan 3 proses permesinan yang memungkinkan dapat diprogram
dengan CAM?