Simulasi Penentuan Umur Cetakan Proses Hot Forging Untuk Produk Femoral Stem Hip Arthroplasty

Munthe, Felix Rajaim B (2022) Simulasi Penentuan Umur Cetakan Proses Hot Forging Untuk Produk Femoral Stem Hip Arthroplasty. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111840000121-Undergraduate Thesis.pdf Download (3MB)

Abstract

Osteoarthritis (OA) merupakan salah satu penyakit sendi yang paling sering ditemui di Indonesia. Penyakit ini bersifat degeneratif dan terjadi karena adanya inlflamasi kronis pada sendi dan tulang yang ada di sekitar daerah tersebut. Efek yang ditumbulkan dari penyakit ini adalah rasa nyeri pada sendi, kekakuan sendi dan kreptitasi pada tulang rawan sendi. Efek ini nantinya akan menyebabkan keterbatasan gerak, penurunan kekuatan dan ujungnya akan menyebabkan penurunan kualitas hidup. Di Indonesia sendiri, prevalensi penyakit sendi 7,3 % dengan prevalensi terbesar pada kelompok usia 35 – 44 tahun dengan prevalensi 6,3 %. Pengobatan yang paling seringn dilakukan adalah dengan hip arthroplasty. Pada operasi ini tulang pinggul yang bermasalah diganti dengan femoral head dari material titanium atau stainless steel. Pembuatan implan ini umumnya dilakukan dengan metode casting dan forging. Akan tetapi berdasarkan sifat mekanik dan keunggulan lainnya, dipilih metode forging. Indonesia sendiri masih melakukan impor untuk komponen ini dan diharapkan dapat memproduksi sendiri. Untuk menekan biaya, sebelum dilakukan proses sungguhan diadakan simulasi menggunakan perangkat lunak untuk proses forging tersebut. Pada penelitian ini, tahapan yang disimulasikan adalah tahap last forging dengan menggunakan material plat SS316L dan batang TI6Al4V. Pertama-tama, dibuat benda raw material dengan SolidWorks sesuai dengan geometri yang sudah ditetapkan sebelumnya. Selanjutnya dilakukan simulasi last forging dengan menggunakan metode elemen hingga yaitu ANSYS Workbench LS-DYNA. Adapun beberapa tahapan dalam simulasi ini yaitu pendefinisian material, setup simulasi, meshing pada benda kerja last forging, penentuan parameter forging dan analisis hasil. Hasil yang didapat pada simulasi ini adalah deformasi total dan tegangan equivalen maksimal. Nantinya hasil ini akan dimasukkan kedalam persamaan Archard Wear Equation. Dari persamaan tersebut akan didapatkan depth of wear dan dapat kita gunakan untuk menentukan umur dari die Dari penelitian ini didapatkan hasil berupa tegangan equivalen pada die, total deformation pada workpiece, dan tool life die. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa tool life yang didapatkan pada penempaan workpiece plat lebih tinggi dibanding dengan batangan, tetapi nilai ini berbanding terbalik dengan kenaikan ketebalan untuk workpiece plat dan diameter leher untuk batangan. Nilai tool life terbesar didapatkan pada penempaan workpiece plat dengan ketebalan 12 mm yaitu sebesar 5767 siklus dan nilai terkecil pada batangan dengan diameter 26 mm yaitu sebesar 3213
==================================================================================================================================
Osteoarthritis (OA) is one of the most common joint diseases in Indonesia. This disease is degenerative and occurs due to chronic inflammation of the joints and bones around the area. The effects of this disease are pain in the joints, joint stiffness and creptitation of the joint cartilage. This effect will later cause limitation of movement, decrease in strength and ultimately will cause a decrease in quality of life. In Indonesia alone, the prevalence of joint disease is 7.3% with the highest prevalence in the 35-44 year age group with a prevalence of 6.3%. The most common treatment is hip arthroplasty. In this operation the problematic hip bone is replaced with a titanium or stainless steel femoral head. These implants are generally made by casting and forging methods. However, based on the mechanical properties and other advantages, the forging method was chosen. Indonesia itself is still importing this component and is expected to produce its own. To reduce costs, before the actual process is carried out, a simulation is carried out using software for the forging process. In this study, the stage that is simulated is the last forging stage using SS316L plate material and TI6Al4V rods. First of all, a raw material object is created with SolidWorks according to a predefined geometry. Furthermore, the last forging simulation was carried out using the finite element method, namely ANSYS Workbench LS-DYNA. There are several stages in this simulation, namely material definition, simulation setup, meshing on the last forging workpiece, determination of forging parameters and analysis of results. The results obtained in this simulation are total deformation and maximum equivalent stress. Later these results will be entered into the Archard Wear Equation equation. From this equation we will get the depth of wear and we can use it to determine the age of the die From this study, the results obtained in the form of equivalent stress on the die, total deformation on the workpiece, and tool life of the die. The results of this study indicate that the tool life obtained for forging plate workpieces is higher than for bars, but this value is inversely proportional to the increase in thickness for plate workpieces and neck diameter for bars. The largest tool life value was found in the forging of the workpiece plate with a thickness of 12 mm, which was 5767 cycles and the smallest value was in the bar with a diameter of 26 mm, which was 3213

Item Type:	Thesis (Other)
Additional Information:	RSM 671.332 Mun s-1 2022
Uncontrolled Keywords:	Hip Arthroplasty, Hot Forging, Femoral Stem, Stainless Steel 316L, Ti6Al4V
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Mr. Marsudiyana -
Date Deposited:	24 Feb 2025 07:00
Last Modified:	24 Feb 2025 07:00
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/118857

Actions (login required)

View Item