Prostetik pergelangan kaki perlu memiliki struktur yang kuat, aman, ringan, dan tetap terjangkau bagi penyandang disabilitas. Sebuah penelitian yang diterbitkan dalam Jurnal Engine: Energi, Manufaktur, dan Material pada 2025 menguji penggunaan mild steel dan aluminium 6061 sebagai bahan struktur alas prostetik pergelangan kaki.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa kedua bahan tersebut mampu menahan beban dinamis dengan aman. Namun, masing-masing material memiliki keunggulan yang berbeda. Mild steel lebih unggul dari sisi biaya, sedangkan aluminium 6061 lebih unggul dari sisi bobot.
Mengapa Bahan Prostetik Perlu Diperhatikan?
Kaki palsu atau prostetik merupakan alat bantu yang berperan penting dalam mendukung mobilitas penyandang disabilitas. Dengan menggunakan prostetik yang sesuai, pengguna dapat melakukan berbagai aktivitas dengan lebih mandiri.
Namun, harga prostetik masih menjadi salah satu tantangan. Sebagian pengguna berasal dari kelompok ekonomi dengan kemampuan terbatas. Oleh karena itu, pengembangan prostetik tidak hanya membutuhkan material yang kuat, tetapi juga bahan yang mudah diperoleh dan memiliki biaya produksi yang terjangkau.
Selain kekuatan, bobot juga perlu diperhatikan. Prostetik yang terlalu berat dapat memengaruhi kenyamanan pengguna. Sebaliknya, material yang ringan tetapi tidak cukup kuat tentu kurang sesuai untuk menopang beban tubuh.
Karena itu, penelitian mengenai pemilihan material menjadi penting dalam pengembangan prostetik yang aman, nyaman, dan terjangkau.
Perbandingan Mild Steel dan Aluminium 6061
Penelitian ini membandingkan dua material, yaitu mild steel dan aluminium 6061.
Mild steel memiliki harga yang lebih murah dan tingkat kekakuan yang lebih tinggi. Akan tetapi, berat jenisnya sekitar 2,9 kali lebih tinggi dibandingkan aluminium.
Sementara itu, aluminium 6061 memiliki bobot yang lebih ringan. Kekurangannya adalah harga material aluminium lebih tinggi dibandingkan baja.
Perbedaan tersebut membuat kedua bahan memiliki potensi penggunaan yang berbeda. Baja dapat digunakan ketika biaya produksi menjadi pertimbangan utama, sedangkan aluminium lebih sesuai untuk pengembangan prostetik dengan bobot yang lebih ringan.
Tujuan Penelitian Prostetik Pergelangan Kaki
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan struktur alas prostetik pergelangan kaki ketika menggunakan mild steel dan aluminium 6061.
Untuk mengetahuinya, peneliti memberikan beban dinamis yang menyerupai kondisi ketika seseorang berjalan. Selanjutnya, respons struktur dianalisis melalui beberapa parameter, yaitu:
- Tegangan kerja atau stress.
- Tekanan kontak.
- Defleksi atau perubahan bentuk struktur.
- Kemampuan struktur dalam mempertahankan kekuatannya saat menerima beban.
Dengan cara tersebut, peneliti dapat mengetahui apakah kedua material mampu digunakan pada rancangan prostetik yang diuji.
Metode Simulasi Struktur Prostetik
Penelitian menggunakan model prostetik pergelangan kaki sederhana dengan ukuran sekitar 250 mm × 54 mm × 123 mm.
Model tersebut terdiri dari beberapa komponen utama, yaitu:
- Lower base
- Upper base
- Push rod
Komponen lower base dan upper base diuji menggunakan dua jenis material, yaitu mild steel dan aluminium 6061. Sementara itu, komponen push rod menggunakan aluminium.
Beban yang diberikan berupa gait load, yaitu beban yang muncul ketika manusia berjalan. Dalam simulasi, beban puncak yang diberikan mencapai sekitar 4,64 kN.
Peneliti menggunakan Finite Element Method (FEM) atau metode elemen hingga untuk melakukan simulasi. Selain itu, proses perhitungan menggunakan metode dynamic explicit dan hexahedral mesh.
Metode tersebut dipilih karena sesuai untuk menganalisis struktur yang mengalami kontak antar-komponen dan menerima beban dalam waktu singkat.
Hasil Pengujian Mild Steel dan Aluminium 6061
Hasil simulasi menunjukkan bahwa struktur prostetik yang menggunakan mild steel maupun aluminium 6061 tetap kokoh ketika menerima beban dinamis.
Tegangan kerja maksimum pada aluminium mencapai sekitar 10,14 MPa, sedangkan pada baja sekitar 10,17 MPa.
Nilai tersebut masih jauh di bawah tegangan luluh material. Aluminium 6061 memiliki tegangan luluh sekitar 276 MPa, sedangkan baja yang digunakan memiliki tegangan luluh sekitar 180–260 MPa.
Dengan demikian, kedua material masih berada dalam kondisi aman pada beban yang digunakan dalam simulasi.
Bahkan setelah mempertimbangkan safety factor, nilai tegangan yang diperoleh masih berada di bawah batas tegangan luluh material. Hasil tersebut menunjukkan bahwa rancangan prostetik yang diuji memiliki kemampuan struktur yang cukup baik.
Tekanan Kontak Prostetik Berada di Sekitar 3 MPa
Selain tegangan, penelitian juga mengukur tekanan kontak pada struktur prostetik.
Hasil simulasi menunjukkan tekanan kontak maksimum sekitar:
- Aluminium 6061: 3 MPa
- Mild steel: 3,13 MPa
Nilai tersebut memiliki kemiripan dengan hasil penelitian sebelumnya mengenai tekanan pada kaki manusia dan struktur prostetik.
Oleh sebab itu, hasil simulasi memberikan gambaran bahwa mekanisme kontak pada model prostetik yang diuji masih berada pada kisaran yang wajar.
Aluminium 6061 Lebih Ringan, Mild Steel Lebih Murah
Salah satu temuan penting penelitian ini adalah adanya perbedaan keunggulan antara kedua material.
Aluminium 6061 lebih sesuai untuk membuat prostetik ringan. Material ini memiliki berat jenis yang lebih rendah dibandingkan baja. Meskipun defleksinya sedikit lebih besar daripada baja, nilai defleksi maksimum aluminium hanya sekitar 4,41 × 10⁻³ mm atau 0,00441 mm.
Nilai tersebut sangat kecil jika dibandingkan dengan batas defleksi yang menjadi acuan dalam penelitian.
Di sisi lain, mild steel lebih sesuai untuk prostetik dengan fokus pada biaya produksi rendah. Harga material baja lebih murah dibandingkan aluminium sehingga dapat membantu menekan biaya produksi.
Dengan demikian, pemilihan material dapat disesuaikan dengan kebutuhan produk. Jika bobot menjadi prioritas, aluminium dapat menjadi pilihan. Namun, jika keterjangkauan harga menjadi prioritas, mild steel lebih menarik.
Perbandingan Baja dan Aluminium untuk Prostetik
Secara sederhana, hasil penelitian dapat dirangkum sebagai berikut:
| Aspek | Mild Steel | Aluminium 6061 |
|---|---|---|
| Kekuatan struktur | Memadai | Memadai |
| Bobot | Lebih berat | Lebih ringan |
| Harga material | Lebih murah | Lebih mahal |
| Tegangan maksimum | ±10,17 MPa | ±10,14 MPa |
| Tekanan kontak maksimum | ±3,13 MPa | ±3 MPa |
| Defleksi | Lebih kecil | ±0,00441 mm |
| Penggunaan yang disarankan | Prostetik ekonomis | Prostetik ringan |
Dari perbandingan tersebut, terlihat bahwa kedua bahan memiliki kemampuan struktur yang baik. Perbedaannya terutama terletak pada bobot dan biaya material.
Mengapa Prostetik Terjangkau Penting?
Ketersediaan prostetik dengan harga terjangkau dapat membantu memperluas akses penyandang disabilitas terhadap alat bantu mobilitas.
Prostetik yang kuat tetapi terlalu mahal dapat sulit dijangkau oleh masyarakat dengan kemampuan ekonomi terbatas. Sebaliknya, penggunaan material yang murah tetapi terlalu berat juga dapat memengaruhi kenyamanan pengguna.
Oleh karena itu, pengembangan prostetik perlu mempertimbangkan beberapa aspek secara bersamaan, seperti:
- Kekuatan.
- Berat.
- Keamanan.
- Biaya produksi.
- Kenyamanan.
- Kebutuhan pengguna.
Selain itu, penggunaan material yang mudah diperoleh juga dapat mendukung pengembangan prostetik yang lebih terjangkau.
Simulasi Komputer Membantu Pengembangan Prostetik
Penelitian ini juga menunjukkan manfaat penggunaan simulasi komputer dalam pengembangan prostetik.
Melalui metode elemen hingga, peneliti dapat memperkirakan respons struktur ketika menerima beban sebelum produk dibuat secara langsung. Cara tersebut dapat membantu mengurangi kebutuhan percobaan berulang pada tahap awal pengembangan.
Selain menguji kekuatan, simulasi dapat digunakan untuk membandingkan beberapa jenis material dan desain. Dengan demikian, peneliti dapat menentukan material yang paling sesuai dengan tujuan produk.
Pendekatan ini juga berpotensi membantu menekan biaya penelitian dan pengembangan, terutama ketika sebuah produk masih berada pada tahap perancangan.
=====
Amanahkan kebutuhan Kaki Palsu / Kaki Tiruan / Prostesis Bapak Ibu pada Profesional Ortotis Prostetis yang Memiliki Surat Ijin Praktik (SIPOP) maupun Surat Ijin Kerja (SIKOP).
Sesuai dengan PERMENKES NO 22 TAHUN 2013.
Dengan memiliki SIPOP atau SIKOP, berarti Profesional tersebut benar benar berkompeten dan berwenang karena :
1. Telah menempuh pendidikan formal Ortotik Prostetik D3 maupun Sarjana Terapan.
2. Lolos Uji Kompetensi.
3. Terdaftar secara resmi sebagai Tenaga Kesehatan Republik Indonesia dibuktikan dengan kepemilikan STR.
4. Memiliki tempat praktik maupun tempat kerja untuk melayani Bapak Ibu secara Profesional
Kami siap melayani secara Profesional.
SIPOP : 010/SIPOP/33.11/XI/2017
Konsultasi gratis : 081327721518