Reka Bentuk dan Teknologi nota, bab 2

Aplikasi teknologi (2.1): Teknologi pembuatan

Buku teks Reka Bentuk dan Teknologi Tingkatan 2 KSSM (Sasbadi, 2017), halaman 22–41

Matlamat bab ini

Murid boleh mengenal pasti teknologi pembuatan produk, iaitu kaedah konvensional dan kaedah moden (2.1.1)
Murid boleh menghuraikan proses pembuatan produk berdasarkan teknologi pembuatan konvensional dengan pembuatan moden (2.1.2)
Murid boleh membanding beza teknologi pembuatan konvensional dengan pembuatan moden dalam proses penghasilan produk (2.1.3)
Murid boleh membuat lakaran model 3D bermaklumat (2.1.4)
Murid boleh menganalisis lakaran model 3D (2.1.5)
Murid boleh membuat acuan model 3D menggunakan kaedah tuangan (2.1.6)
Murid boleh membuat model 3D berdasarkan proses kerja, iaitu acuan dan tuangan atau pen 3D (2.1.7)
Murid boleh membuat kemasan model 3D menggunakan konsep electrostatic dan electroplating (2.1.8)
Murid boleh menilai model 3D yang telah dihasilkan (2.1.9)
Murid boleh menjana idea untuk penghasilan reka bentuk produk yang lebih efisien (2.1.10)

Periuk nasi elektrik terbuka dengan sayur di dalam dulang kukus dan nasi di bahagian bawah — Periuk nasi elektrik berkawalan mikrokomputer ialah hasil teknologi pembuatan (Gambar foto 2.1.1).

Foto: buku teks Reka Bentuk dan Teknologi Tingkatan 2, ms. 25.

Teknologi membantu manusia menyelesaikan masalah. Teknologi pembuatan melibatkan penyelidikan dan pembangunan sistem, proses, mesin, alat dan perlengkapannya. Kini mesin berteknologi tinggi menggunakan komputer, sistem automasi, mikrokawalan dan mikropemproses.

2.1.1Mengenal pasti teknologi pembuatan produk

Teknologi pembuatan produk ialah satu kaedah menghasilkan produk sama ada menggunakan alatan tangan atau mesin.

Produk kegunaan peribadi (berus gigi, kasut, baju, cawan) hingga produk industri (jentera berat, mesin berteknologi tinggi) semuanya terhasil daripada teknologi pembuatan. Terdapat dua kaedah.

Kaedah konvensional	Kaedah moden
Menggunakan teknologi yang asas, biasanya dikendalikan oleh individu dengan tangan	Menggunakan mesin menggantikan alatan tangan
Perlu kemahiran individu yang tinggi; alatan asas seperti tukul, pahat, gergaji tangan	Pembinaan produk lebih cepat dan tepat, tanpa membazirkan tenaga dan masa
Jenis produk terhad dan masa penyiapan lama	Menjimatkan masa, kos dan bahan; individu boleh menjalankan banyak tugas serentak (multitasking)

Tangan memukul paku dengan tukul pada papan kayu

Konvensional: tukul

Tangan memegang alat pemaku udara yang memaku papan kayu

Moden: pemaku udara

Rajah 2.1.1: buku teks RBT Tingkatan 2, ms. 25.

Periuk nasi elektrik berkawalan mikrokomputer boleh memasak pelbagai jenis makanan. Periuk nasi konvensional hanya memasak nasi sahaja.

Namakan dua kaedah teknologi pembuatan produk dan berikan satu kelebihan kaedah moden.

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Kaedah konvensional dan kaedah moden. Kelebihan kaedah moden: menjimatkan masa, kos dan bahan / pembinaan lebih cepat dan tepat.

2.1.2Proses pembuatan produk: konvensional dengan moden

Proses pembuatan produk ialah kaedah dan teknik tentang cara sumber tenaga kerja, mesin dan bahan diubah untuk menghasilkan produk siap.

Bahan melalui beberapa peringkat: pemotongan, pembinaan, tuangan, pemasangan, pembersihan dan kemasan sebelum produk boleh digunakan. Aliran asas proses pembuatan ditunjukkan dalam carta alir ini.

Carta alir: perancangan, kaji selidik, lakaran atau lukisan, kemudian mock-up dan model, penilaian atau pengujian, pembinaan produk, dan akhir sekali kaedah konvensional atau kaedah moden — Carta alir dalam proses pembuatan (Rajah 2.1.2, lukisan semula).

Kerja	Kaedah konvensional (tenaga tangan)	Kaedah moden (mesin bertenaga elektrik)
Memutar skru	Pemutar skru	Pemutar skru tanpa wayar
Meratakan permukaan kayu	Ketam kayu	Mesin pelelas (melicinkan)
Memotong kayu	Gergaji tangan atau gergaji puting	Mesin gergaji
Mengecat	Berus cat	Mesin penyembur cat

Gergaji tangan

Gergaji bulat elektrik

Gambar foto 2.1.2 dan 2.1.3: buku teks RBT Tingkatan 2, ms. 26.

Dalam kaedah konvensional, mesin bermotor tidak digunakan. Kaedah moden menggunakan mesin yang digerakkan oleh tenaga elektrik.

Susun mengikut urutan: pembinaan produk, perancangan, penilaian atau pengujian, kaji selidik, lakaran atau lukisan.

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Perancangan, kaji selidik, lakaran atau lukisan, penilaian atau pengujian (selepas mock-up atau model), pembinaan produk.

2.1.3Banding beza konvensional dengan moden

Perbezaan dilihat daripada tujuh aspek: masa, hasil, kos, tenaga kerja, kuantiti, kualiti dan estetika.

Jadual banding beza proses pembuatan (Jadual 2.1.1, ms. 28)
Aspek	Kaedah konvensional	Kaedah moden
Masa	Lama untuk disiapkan	Dapat disiapkan dengan cepat
Hasil	Bentuk tidak seragam	Bentuk seragam antara satu dengan yang lain
Kos	Kos pembuatan tinggi	Kos rendah untuk pengeluaran berskala besar
Tenaga kerja	Kemahiran mereka bentuk tinggi	Memerlukan pengendali mesin yang mahir
Kuantiti	Pengeluaran terhad	Pengeluaran banyak
Kualiti	Tiada piawai tertentu	Mempunyai piawai yang ditetapkan
Estetika	Nilai estetika tinggi	Nilai estetika terhad

Hafal tujuh aspek dengan "Ma-Ha-Ko-Te-Ku-Ku-Es": Masa, Hasil, Kos, Tenaga kerja, Kuantiti, Kualiti, Estetika.

Kos kaedah moden rendah hanya untuk pengeluaran berskala besar. Nilai estetika yang tinggi pula milik kaedah konvensional, bukan kaedah moden.

Kaedah manakah menghasilkan bentuk yang seragam dan mempunyai piawai yang ditetapkan?

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Kaedah moden.

2.1.4Lakaran model 3D bermaklumat

Lakaran model tiga dimensi (3D) dibuat untuk memvisualkan idea pereka bentuk. Konsepnya telah dipelajari dalam bab lakaran Tingkatan 1. Gasing ialah produk contoh dalam buku teks.

Lakaran idea: lakar beberapa bentuk. Reka bentuk boleh dimanipulasi daripada bentuk alam semula jadi atau bentuk geometri.
Setiap lakaran mesti mengandungi maklumat penting: bahan, saiz, warna dan lain-lain. Rujuk elemen dan prinsip reka bentuk.
Pilih lakaran terbaik yang memenuhi kriteria. Idea daripada lakaran lain boleh digabungkan (reka bentuk, fungsi, bahan).
Buat penambahbaikan pada lakaran akhir dengan menganalisis lakaran model 3D.

Tiga lakaran idea gasing dengan ukuran milimeter dan label bahan plastik, kayu dan logam keluli lembut — Lakaran 1, 2 dan 3 gasing, setiap satu dengan ukuran dan bahan (ms. 29).

Lakaran akhir gasing berwarna biru, tinggi 90 mm dan lebar 60 mm, bahagian atas plastik dan hujung bawah logam keluli lembut — Lakaran akhir dengan penambahbaikan: tinggi 90 mm, lebar 60 mm, plastik dan logam (Rajah 2.1.6).

Lakaran: buku teks RBT Tingkatan 2, ms. 29.

Senaraikan tiga maklumat yang perlu ada pada lakaran 3D.

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Bahan, saiz (ukuran) dan warna.

2.1.5Menganalisis lakaran model 3D

Lakaran akhir mungkin belum sempurna untuk menghasilkan produk yang bernilai dan mempunyai kebolehpasaran. Analisis dilakukan untuk mencari kecacatan dan membuat penambahbaikan. Gunakan jadual analisis dengan lajur Ya, Tidak dan Catatan, kemudian tulis keputusan.

Aspek analisis lakaran akhir model 3D (Jadual 2.1.2, ms. 30)
Bil.	Soalan analisis
1	Adakah rupa bentuk menepati kehendak projek brief?
2	Adakah cadangan bahan sesuai dengan produk?
3	Adakah warna dapat menarik perhatian pelanggan?
4	Adakah saiz sesuai dengan fungsi produk?
5	Adakah tekstur permukaan mempengaruhi fungsi penggunaan?
6	Adakah rupa bentuk tidak berbahaya terhadap pengguna?

Enam aspek: rupa bentuk, bahan, warna, saiz, tekstur, keselamatan.

Mengapakah lakaran akhir dianalisis sebelum model dibuat?

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Untuk mencari kecacatan dan membuat penambahbaikan supaya produk bernilai dan mempunyai kebolehpasaran.

2.1.6Membuat acuan model 3D

Kaedah pembuatan (Jadual 2.1.3, ms. 31)
Kaedah	Penerangan
Tuangan (casting)	Membentuk produk melalui peleburan dan menuangnya ke dalam acuan yang telah disediakan
Acuan (moulding)	Rongga acuan menyerupai bentuk produk sebenar. Bahan dimasukkan melalui tuangan atau injection moulding dan dibiarkan mengeras
Pembentukan (forming)	Mengubah bentuk sesuatu bahan menjadi bentuk lain yang boleh digunakan untuk membina produk
Pemesinan (machining)	Membuang sebahagian bahan supaya menjadi bentuk yang dikehendaki
Sambungan (joining)	Komponen daripada proses sebelumnya disambungkan menjadi satu produk baharu yang berfungsi

Logam cair merah menyala dituang daripada periuk lebur

Tuangan

Acuan

Kepingan logam dibentuk pada roller mesin

Pembentukan

Pemesinan

Tukang mengimpal logam dengan percikan api

Sambungan

Jadual 2.1.3: buku teks RBT Tingkatan 2, ms. 31.

Model

Model ialah objek yang menyerupai reka bentuk produk dan menjadi asas pembinaan produk.

Model statik	Model berfungsi
Melihat rupa bentuk sebenar; tiada bahagian yang boleh digerakkan	Menilai kefungsian beberapa bahagian produk
Dinilai dari segi rupa bentuk, warna, saiz dan proses pembuatan	Dinilai dari segi pergerakan, kesesuaian cantuman dan jenis bahan

Model statik

Model berfungsi

Gambar foto 2.1.6 dan 2.1.7: buku teks RBT Tingkatan 2, ms. 32.

Proses menghasilkan acuan model 3D

Tiga langkah: menghasilkan model awal 3D, membuat acuan, tuangan — Proses menghasilkan komponen menggunakan kaedah tuangan (Rajah 2.1.7).

Model awal 3D memberi rupa bentuk luaran untuk membina acuan. Bahan: lilin, tanah liat, kayu, plastik. Kaedah terkini ialah mesin pencetak 3D, yang lebih mudah, lebih tepat dan lebih singkat masanya.
Acuan ialah bekas tuangan bahan yang hendak dibentuk. Bahan acuan: pasir, tanah liat, plaster of paris.

Jenis tuangan	Ciri	Contoh bahan
Tuangan panas	Menggunakan haba untuk mencairkan bahan tuangan	Plastik, timah, tembaga, besi keluli
Tuangan sejuk	Tidak menggunakan haba untuk mencairkan bahan	Plaster of paris, resin epoxy

Sembilan langkah menghasilkan acuan plaster of paris dalam tiga baris — Menghasilkan acuan menggunakan *plaster of paris* (Rajah 2.1.8, lukisan semula).

Sapukan minyak pada model awal 3D sebelum dicelup ke dalam pes. Minyak membolehkan model ditanggalkan dengan berhati-hati daripada acuan yang kering.

Nyatakan kaedah pembuatan yang membuang sebahagian bahan, dan kaedah yang menyambungkan komponen.

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Membuang bahan: pemesinan. Menyambungkan komponen: sambungan.

2.1.7Membuat model 3D berdasarkan proses kerja

Model 3D boleh dibuat dengan kaedah konvensional (acuan dan tuangan) atau kaedah moden (pen 3D atau pencetak 3D).

A. Acuan dan tuangan

Bahan: plaster of paris, campuran epoxy resin dan epoxy hardener, getah dan plastik. Nisbah resin dengan hardener ialah 50 : 50 (separuh-separuh).

Lapan langkah tuangan epoxy resin dan epoxy hardener ke dalam acuan — Proses tuangan menggunakan epoxy resin dan epoxy hardener (Rajah 2.1.9, lukisan semula).

Gunakan sarung tangan getah semasa mengendalikan epoxy resin dan epoxy hardener kerana bahan ini sangat merengsakan dan menghakis.

B. Pen 3D

Pen 3D menggunakan haba untuk mencairkan bahan mencetak seperti ABS, PLA dan TPU. Bahan cair keluar melalui hujung pen dan objek yang terhasil berbentuk wireframe. Lakaran produk mesti dibuat dahulu sebagai panduan.

Lima langkah memasang dan menguji pen 3D — Pemasangan pen 3D (Rajah 2.1.10, lukisan semula).

Melukis model: mulakan dengan bahagian dasar atau tapak hingga model siap, kemudian biarkan seketika sehingga menyejuk.

Berapakah nisbah epoxy resin kepada epoxy hardener, dan apakah alat keselamatan yang diperlukan?

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Nisbah 50 : 50. Sarung tangan getah.

2.1.8Kemasan model 3D: electrostatic dan electroplating

Kemasan melindungi permukaan produk daripada calar dan karat akibat tindak balas udara dan air, dan menambah nilai estetik (warna dan tekstur). Kaedah yang sesuai bergantung pada jenis bahan binaan.

Kaedah kemasan (Jadual 2.1.4, ms. 36)
Kaedah kemasan	Bahan binaan	Bahan kemasan
Sembur	Kayu, keluli, plastik	Cat, lekar
Sapu	Kayu, keluli	Cat licau, syelek
Pelekat	Kayu, MDF	Pelekat
Electroplating (saduran)	Keluli	Perak, emas

A. Konsep electrostatic

Electrostatic ialah kajian sains yang menjelaskan cas-cas elektrik yang statik (tidak bergerak), iaitu cas berada pada permukaan atau tempat cas itu terhasil. Cas terdiri daripada cas positif dan cas negatif.

Cas yang berlainan saling menarik. Contohnya, rambut bercas positif ditarik oleh lapisan plastik (belon) yang bercas negatif.

Seorang kanak-kanak memegang dua belon yang menarik helaian rambutnya — Kesan electrostatic: rambut ditarik oleh belon (Rajah 2.1.13).

B. Konsep electroplating

Electroplating atau sadur elektrik ialah kaedah kemasan untuk membuat saduran pada permukaan bagi menghilangkan kelemahan sesuatu bahan. Sesuai untuk bahan yang menggunakan logam sebagai bahan asas, dan memerlukan kekonduksian elektrik.

Bikar larutan kuprum sulfat; logam kuprum disambung kepada kutub positif bateri dan sudu besi kepada kutub negatif — Electroplating pada sudu logam: anod kuprum (+), katod sudu besi (−) (Rajah 2.1.14, lukisan semula).

Lima bahan electroplating: bikar, cecair elektrolit biru, kepingan bar tembaga, wayar klip buaya dan bateri sel 9 volt — Bahan-bahan untuk proses electroplating (Rajah 2.1.15).

Rajah 2.1.13 dan 2.1.15: buku teks RBT Tingkatan 2, ms. 36-37.

Bahan	Fungsi
Bikar	Menakung elektrolit dan merendam produk serta bahan saduran
Cecair elektrolit (kuprum sulfat)	Membenarkan arus elektrik bertindak balas dengan bahan saduran dan bahan yang disadur
Kepingan bar tembaga	Bahan saduran yang menyaluti objek yang akan disadur
Wayar berserta klip buaya	Mengalirkan arus elektrik
Sel 9 volt	Punca kuasa elektrik

Dalam saduran tembaga, kepingan tembaga ialah anod (kutub positif) dan objek yang disadur ialah katod (kutub negatif). Elektrolit yang dipilih mesti sepadan dengan logam saduran: tembaga menggunakan kuprum sulfat.

Namakan elektrolit bagi saduran tembaga, dan nyatakan apa yang berlaku antara cas berlainan dalam electrostatic.

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Kuprum sulfat. Cas yang berlainan saling menarik.

2.1.9Menilai model 3D

Model 3D yang siap perlu dinilai sebelum produk sebenar dihasilkan untuk mengatasi kelemahan yang mungkin timbul. Oleh sebab model bukan produk sebenar, penilaian dibuat pada beberapa aspek sahaja, iaitu menggunakan borang penilaian reka bentuk produk (lajur Ya dan Tidak) berdasarkan elemen dan prinsip reka bentuk.

Contoh penilaian model gasing: elemen reka bentuk (Jadual 2.1.5, ms. 38)
Elemen	Kriteria
Garisan	Garis lurus dan lengkuk
Rupa	Geometri
Bentuk	Oval
Tekstur	Licin dan berkilat
Saiz	Ketebalan, kedalaman, ketinggian
Warna	Saduran tembaga
Ruang	Stabil dan simetri

Contoh penilaian model gasing: prinsip reka bentuk (Jadual 2.1.5, ms. 38)
Prinsip	Kriteria
Keseimbangan	Gasing berpusing dengan baik
Pengulangan	Terdapat corak yang berulang pada badan gasing
Kontras	Penggunaan warna yang betul
Kepelbagaian	Kepelbagaian rupa bentuk
Kesatuan	Cantuman bahagian yang kukuh
Keringkasan	Idea yang tidak kompleks
Harmoni	Reka bentuk yang menarik

Mengapakah model perlu dinilai dahulu?

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Untuk mengatasi kelemahan yang mungkin timbul sebelum produk sebenar dihasilkan.

2.1.10Menjana idea untuk reka bentuk yang lebih efisien

Setiap model atau produk perlu ditambah baik dari semasa ke semasa kerana ia bersaing dengan produk sama daripada pengeluar lain. Tujuannya ialah menjadikan produk lebih kompetitif dan mempunyai kelebihan di pasaran. Pereka bentuk melakukan inovasi berterusan dengan mencari idea yang lebih kreatif.

Penambahbaikan diberi perhatian pada empat aspek: fungsi, reka bentuk, kualiti dan estetik.

Rumusan bab: kenal pasti kaedah pembuatan → huraikan proses → banding beza → lakaran 3D → analisis lakaran → acuan → model 3D → kemasan → penilaian → penambahbaikan.

Senaraikan empat aspek penambahbaikan produk.

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Fungsi, reka bentuk, kualiti dan estetik.