Optimasi Desain Frame Micro-Drone dengan Metode Generative Design dengan Pilihan Manufaktur Menggunakan Mesin CNC

Abstract

Peningkatan penggunaan micro-drone dalam berbagai bidang seperti pengawasan, fotografi udara, dan penelitian membutuhkan frame yang ringan namun kuat. Penelitian ini bertujuan mengoptimalkan desain frame micro-drone dengan menerapkan metode Generative Design yang dikombinasikan dengan manufaktur CNC. Aluminium 6061-T6 dipilih sebagai material utama karena sifat mekaniknya yang unggul. Proses Generative Design menghasilkan 32 alternatif desain berdasarkan parameter pembebanan 9 N, dimana satu desain terpilih kemudian dimodifikasi untuk meningkatkan kemudahan produksi dengan CNC. Hasil penelitian menunjukkan bahwa desain yang dimodifikasi tidak menurunkan performa mekanis tapi malah memiliki performa lebih baik dibanding desain awal. Pada simulasi pembebanan statis dengan beban 9 N, terjadi penurunan tegangan sebesar 9% (dari 12,108 MPa menjadi 10,929 MPa) dan pengurangan deformasi dari 0,013 mm menjadi 0,0099 mm, dan peningkatan faktor keamanan dari senilai 22 menjadi 25. Prototipe hasil manufaktur CNC memiliki massa 56,5 gram, hanya berbeda 6,35% dari desain digital (53,125 gram). Simulasi dinamis menunjukkan frame mampu menahan beban impact dengan tegangan maksimal 510,46 MPa pada drop test dan 324,89 MPa pada impact test, dengan nilai deformasi yang rata-rata lebih rendah dibanding desain outcomes. Penelitian ini membuktikan efektivitas Generative Design dalam menciptakan frame micro-drone yang optimal. Kombinasi dengan manufaktur CNC tidak hanya memungkinkan realisasi desain kompleks tetapi juga meningkatkan performa mekanik. Temuan ini memberikan kontribusi penting dalam pengembangan komponen UAV, khususnya dalam hal efisiensi material dan konsistensi kualitas produk. Untuk pengembangan selanjutnya, disarankan untuk menambah variasi skenario pembebanan, melakukan pengujian eksperimental dinamis lebih menyeluruh, serta mengintegrasikan frame kedalam drone utuh untuk uji terbang. Penelitian ini sekaligus menyediakan database desain siap produksi yang dapat menjadi referensi pengembangan micro-drone di masa depan.