Teknik Mesin

Teknik mesin atau Teknik mekanik adalah ilmu teknik mengenai aplikasi dari prinsip fisika untuk analisis, desain, manufaktur dan pemeliharaan sebuah sistem mekanik. Ilmu ini membutuhkan pengertian mendalam atas konsep utama dari cabang ilmu mekanika, kinematika, teknik material, termodinamika dan energi. Ahli atau pakar dari teknik mesin biasanya disebut sebagai insinyur (teknik mesin), yang memanfaatkan pengertian atas ilmu teknik ini dalam mendesain dan menganalisis pembuatan kendaraan, pesawat, pabrik industri, peralatan dan mesin industri dan lain sebagainya. Teknik mesin biasanya terdiri dari :

1. Perancangan Mekanik dan Konstruksi
2. Proses Manufaktur dan Sistem Produksi
3. Konversi energi
4. Ilmu Bahan / Metalurgi

Teknik mesin mulai berkembang sebagai suatu ilmu setelah adanya revolusi industri di Eropa pada abad ke-18. Kemudian pada abad ke-19 semakin berkembang lagi mengikuti perkembangan ilmu fisika. Ilmu teknik mesin pun semakin canggih, dan para insinyurnya sekarang mengembangkan diri di bagian komposit, mekatronika, dan nanoteknologi. Ilmu ini juga mempunyai hubungan dengan teknik penerbangan, teknik sipil, teknik listrik, teknik perminyakan, dan teknik kimia.

Cabang teknik mesin terdiri dari banyak subdisiplin ilmu lainnya. Beberapa subdisiplin ilmu ini diajarkan di perguruan tinggi di tingkat sarjana (S1). Beberapa dari mereka memang khusus untuk teknik mesin dan beberapa lagi merupakan gabungan dari teknik mesin dengan teknik lainnya.

Mekanika

Lingkaran Mohr, bahan untuk mempelajari tegangan pada elemen mekanik

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Mekanika

Mekanika adalah bidang ilmu yang mempelajari gaya dan efeknya pada suatu benda. Secara khusus, mekanika digunakan untuk menganalisis dan memprediksi akselerasi dan deformasi (keduanya elastis dan plastis) dari suatu benda. Subdisiplin dari ilmu mekanika diantaranya:

• Statis, ilmu yang mempelajari benda diam, bagaimana suatu gaya mempengaruhi benda diam.
• Dinamis (atau kinetis), ilmu yang mempelajari pengaruh gaya terhadap benda bergerak.
• Mekanika material, ilmu yang mempelajari bagaimana material yang berbeda berubah bentuk terhadap berbagai macam tipe tekanan/tegangan.
• Mekanika fluida, ilmu yang mempelajari bagaimana fluida bereaksi terhadap gaya^[2]
• Mekanika continuum, sebuah metode aplikasi mekanika yang mengasumsikan kalau suatu objek adalah berkesinambungan/terus menerus.

Para insinyur teknik mesin menggunakan ilmu mekanika pada tahap mendesain atau menganalisis. Misalnya, jika proyeknya adalah desain dari sebuah kendaraan, maka ilmu statis dapat dipakai untuk mendesain bodi kendaraan, untuk mengukur seberapa maksimum tegangan yang dapat diberikan. Ilmu dinamis dapat digunakan untuk mendesain mesin mobil, melihat gaya yang bekerja pada piston dan cam sebagai siklus sebuah mesin. Mekanika material dapat digunakan untuk memilih bahan apa yang cocok untuk bodi mobil sekaligus mesinnya. Mekanika fluida dapat digunakan untuk mendesain sistem ventilasi kendaraan (lihat HVAC), atau juga bisa untuk mendesain sistem masukan (intake) pada mesin.

Kinematika

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Kinematika

Kinematika adalah ilmu yang mempelajai pergerakan dari suatu benda dan sistem, tanpa mempedulikan gaya yang menyebabkan pergerakan itu. Osilasi dari piston dalam mesin adalah salah satu contoh sistem kinematika sederhana.

Para insinyur teknik mesin menggunakan kinematika untuk mendesain dan menganalisis mekanisme. Kinematika dapat digunakan untuk menemukan suatu jangkauan pergerakan yang mungkin untuk suatu mekanisme yang diberikan atau kebalikannya, untuk mendesain sebuah mekanisme yang bekerja sesuai dengan jangkauan pergerakan yang diinginkan.

Mekatronika dan robotika

Training FMS with learning robot SCORBOT-ER 4u, workbench CNC Mill and CNC Lathe

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Mekatronika dan Robotika

Mekatronika adalah cabang antarilmudisiplin yang menggabungkan teknik mesin, teknik listrik, dan rekayasa perangkat lunak. Dalam hal ini, mesinnya beroperasi secara otomatis melalui penggunaan motor elektrik, servo-mekanisme, dan perangkat eletrikal lainnya dengan penggunaan software khusus. Contoh sistem mekatronika yang paling umum adalah CD-ROM drive. Sistem mekanikal membuka dan menutup drive-nya, memutar CD dan memindah-mindahkan posisi laser, dengan sistem optik membaca data yang ada di CD dan mengubahnya ke bit. Perangkat lunak terintegrasi mengontrol proses tersebut, dan menghubungkan isi dari CD ke komputer.

Robotika adalah aplikasi dari ilmu mekatronika untuk menciptakan sebuah robot, yang biasanya sudah sering digunakan untuk melakukan tugas-tugas berbahaya, tidak menyenangkan, atau juga tugas yang diulang-ulang. Robot ini dapat dibuat dalam berbagai bentuk dan ukuran, semuanya sudah diprogram terlebih dahulu. Seorang insinyur biasanya akan memakai ilmu kinematika dan mekanika dalam menciptakan sebuah robot.

Robot juga digunakan luas dalam teknik industri. Penggunaan robot akan menghemat pengeluaran gaji pegawai, dapat melakukan tugas yang sulit/berbahaya, dan juga untuk menjamin kualitas tetap. Banyak perusahaan, terutama dalam industri otomotif, telah menggunakan robot, sehingga terkadang saking canggihnya, robot itu bisa menjalankan proses produksi itu sendiri sepenuhnya (tidak memerlukan manusia lagi). Untuk penggunaan di luar pabrik, robot digunakan dalam pembuangan bom, penjelajahan angkasa, dan banyak bidang lainnya.

Analisis struktural

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Analisis struktural dan Analisis kelelahan

Analisis struktural merupakan cabang dari ilmu teknik mesin (dan juga teknik sipil) yang digunakan untuk melihat mengapa dan bagaimana suatu objek mengalami kegagalan. Kegagalan struktural dapat dilihat dengan 2 tipe utama: kegagalan statis (static failure) dan kegagalan kelelahan (fatigue failure). Kegagalan struktural statis muncul ketika suatu benda mendapatkan gaya yang terlalu besar, lalu mengalami deformasi plastis. Kegagalan kelelahan muncul ketika suatu benda mengalami kegagalan (kerusakan) setelah menerima suatu gaya terus-menerus secara berulang-ulang. Suatu objek yang mengalami kegagalan kelelahan biasanya dimulai dengan adanya pecahan mikroskopis pada permukaan objek itu. Seiring berjalannya waktu, pecahan itu akan semakin besar, sampai pada suatu saat "pecahan" itu telah cukup besar untuk menyebabkan suatu kerusakan pada objek tersebut.

Kegagalan pada teknik tidak serta merta didefiniskan ketika suatu benda rusak saja, tapi juga termasuk ketika mereka tidak dapat beroperasi sebagaimana mestinya.

Analisis struktural digunakan oleh para insinyur teknik mesin setelah munculnya suatu "kegagalan", atau digunakan untuk mendesain benda agar terhindari dari "kegagalan" itu.

Termodinamika dan ilmu-panas

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Termodinamika

Termodinamika adalah ilmu yang digunakan di beberapa ilmu teknik, termasuk tenik mesin dan teknik kimia. Termodinamika mempelajari energi, penggunaannya, dan cara mengubahnya melalui sistem. Lebih spesifik, termodinamika di dalam teknik lebih mengedepankan bagaimana mengubah energi yang satu ke energi lainnya. Contohnya, mesin mobil mengubah energi kimia yang ada dalam bahan bakar menjadi energi panas, dan kemudian diubah lagi menjadi energi gerak yang akan menggerakkan roda mobil.

Prinsip-prinsip termodinamika digunakan oleh para insinyur teknik mesin di bagian transfer panas, termofluida, dan konversi energi. Mereka menggunakannya untuk mendesain mesin, pembangkit listrik, panas, ventilasi, sistem HVAC, penukar panas, pembuang panas, radiator, kulkas, insulasi, dan lainnya.