INOVASI PENGEMBANGAN VIBRATION HARVESTING ENERGY SYSTEM
DARI GETARAN MESIN PRODUKSI
INNOVATION AND DEVELOPMENT OF A VIBRATION ENERGY
HARVESTING SYSTEM FROM PRODUCTION MACHINE
VIBRATIONS
Energi getaran yang dihasilkan oleh mesin produksi selama proses
pemesinan masih jarang dimanfaatkan secara optimal, meskipun
jumlahnya cukup signifikan dan terjadi secara kontinu. Getaran tersebut
umumnya dianggap sebagai efek samping operasi mesin dan hanya
berkontribusi terhadap potensi penurunan umur pakai mesin. Oleh
karena itu, pemanfaatan energi getaran sebagai sumber energi
alternatif menjadi penting, khususnya untuk mendukung perangkat
berdaya rendah di lingkungan industri. Penelitian ini bertujuan untuk
merancang dan membangun Vibration Harvesting Energy System
berbasis piezoelektrik yang mampu mengonversi getaran mesin produksi
menjadi energi listrik dengan objek uji mesin surface grinding merk Mitsui.
Metode penelitian yang digunakan adalah Research and
Development (R&D) yang mencakup tahapan perancangan sistem,
perakitan rangkaian piezoelektrik, pengujian kinerja, serta analisis hasil
pengukuran. Sistem dirancang menggunakan elemen piezoelektrik tipe
PZT yang dirangkai secara seri dan paralel, dilengkapi dengan rangkaian
penyearah dan modul pengisian daya USB. Variabel bebas pada
penelitian ini meliputi jenis material benda kerja dan konfigurasi
rangkaian piezoelektrik, sedangkan variabel terikat berupa tegangan,
arus, dan daya listrik yang dihasilkan.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa sistem yang dikembangkan
mampu menghasilkan energi listrik dari getaran mesin dengan performa
yang bervariasi bergantung pada jenis material benda kerja. Nilai
keluaran terbaik diperoleh pada material baja karbon tinggi (Aisi 1095)
dengan konfigurasi rangkaian parallel, yang menghasilkan tegangan
maksimum sebesar 5,86 v dan daya tertinggi sebesar 19,86 mW.
Sebaliknya, nilai terendah diperoleh pada material dengan tingkat
kekerasan lebih rendah yaitu AISI 1018 dan konfigurasi Seri, dengan
tegangan minimum sebesar 0,72 v dan daya terendah 0,29 mW.
Dibandingkan penelitian sebelumnya yang masih terbatas pada simulasi
atau aplikasi non-industri, penelitian ini mengembangkan implementasi
langsung pada mesin produksi nyata, sehingga sistem Vibration
Harvesting Energy System berbasis piezoelektrik ini berpotensi menjadi
solusi pemanfaatan energi getaran secara lebih aplikatif, efisien, dan
berkelanjutan di lingkungan industri.
Kata kunci : Piezoelektrik, Harvesting Energy, Mesin grinding.
Vibration energy generated by production machines during machining
processes is generally not utilized optimally, even though it occurs
continuously and has significant potential. Such vibrations are commonly
regarded as side effects of machine operation and mainly contribute to
mechanical wear, which may reduce machine service life. Therefore, the
utilization of vibration energy as an alternative energy source is
important, particularly to support low-power devices in industrial
environments. This study aims to design and develop a piezoelectricbased
Vibration Harvesting Energy System capable of converting
production machine vibrations into electrical energy, with a Mitsui surface
grinding machine used as the test object.
The research method employed is Research and Development (R&D),
which includes system design, assembly of piezoelectric circuits,
performance testing, and analysis of measurement results. The system is
designed using PZT-type piezoelectric elements arranged in series and
parallel configurations, equipped with a rectifier circuit and a USB
charging module. The independent variables in this study include the type
of workpiece material and the configuration of the piezoelectric circuit,
while the dependent variables are the generated electrical voltage,
current, and power.
The results show that the developed system is capable of generating
electrical energy from machine vibrations, with performance varying
depending on the workpiece material. The best output was obtained from
high-carbon steel material (AISI 1095) with a parallel circuit
configuration, producing a maximum voltage of 5.86 V and a highest
power output of 19.86 mW. Conversely, the lowest output was obtained
from lower-hardness material, namely AISI 1018, with a series
configuration, resulting in a minimum voltage of 0.72 V and a lowest
power output of 0.29 mW. Compared to previous studies that were
limited to simulations or non-industrial applications, this research
implements the system directly on a real production machine. Therefore,
the proposed piezoelectric-based Vibration Harvesting Energy System
has the potential to become a more practical, efficient, and sustainable
solution for utilizing vibration energy in industrial environments.
Keywords: Piezoelectric, Energy Harvesting, Grinding Machine.