Buku ini disusun sebagai bahan ajar bagi siswa SMK Program Keahlian Teknik Pemesinan untuk mempelajari gambar teknik dan desain berbantuan komputer (CAD) menggunakan FreeCAD — perangkat lunak yang gratis, legal, dan sumber terbuka.
Penyusunan buku mengikuti pendekatan Pembelajaran Mendalam (Deep Learning / Mindful, Meaningful, Joyful Learning). Setiap bab disusun dengan alur Tujuan → Memahami → Mengaplikasi → Latihan → Refleksi, agar siswa tidak sekadar menghafal, tetapi memahami secara bermakna dan mampu menerapkannya pada pekerjaan nyata di bengkel.
Sebagai pelengkap, materi terhubung dengan media website yang memungkinkan siswa menampilkan hasil rancangannya dalam Augmented Reality (AR) ukuran asli. Semoga buku ini bermanfaat dan ikut memajukan pendidikan vokasi di Indonesia.
Medan, 2026 Penyusun
BAB 1Pengantar Gambar Teknik & FreeCAD
🎯 Tujuan Pembelajaran
Menjelaskan peran gambar teknik dalam dunia pemesinan.
Menyebutkan alasan memilih FreeCAD (gratis, legal, sumber terbuka).
Mengenal antarmuka dan konsep workbench di FreeCAD.
1.1 Gambar Teknik: Bahasa Industri
Di dunia pemesinan, sebuah benda tidak dapat dikerjakan hanya dengan kata-kata. Operator mesin bubut atau frais membutuhkan gambar teknik — bahasa gambar yang baku dan dipahami sama oleh perancang, pemeriksa, dan operator di seluruh dunia. Gambar teknik memuat bentuk, ukuran, toleransi, dan keterangan pengerjaan secara pasti dan tidak menimbulkan tafsir ganda.
Keterampilan membaca dan membuat gambar teknik adalah kompetensi inti siswa SMK Program Keahlian Teknik Pemesinan. Dahulu gambar dibuat manual di atas kertas; kini dunia industri memakai CAD (Computer-Aided Design). Belajar CAD sejak di sekolah membuat lulusan lebih siap kerja.
1.2 Mengapa FreeCAD?
FreeCAD adalah perangkat lunak CAD 3D sumber terbuka, gratis, dan legal. Berbeda dengan software berbayar atau bajakan, FreeCAD boleh dipasang di komputer sekolah maupun di rumah tanpa biaya dan tanpa melanggar hukum. Ini sejalan dengan prinsip pendidikan yang adil dan merata: setiap siswa berhak belajar dengan alat yang sama, di mana pun ia berada.
FreeCAD bersifat parametrik: setiap langkah (sketsa, tarik/pad, lubang/pocket) tersimpan dalam riwayat. Bila satu ukuran diubah, seluruh gambar ikut menyesuaikan otomatis — sangat menghemat waktu saat revisi.
1.3 Mengenal Antarmuka FreeCAD
Pekerjaan di FreeCAD dibagi ke dalam Workbench, yaitu kumpulan alat untuk tugas tertentu: Sketcher untuk sketsa 2D, Part Design untuk membentuk 3D, dan TechDraw untuk membuat lembar gambar kerja.
Gambar 1.1 — Bagian-bagian utama antarmuka FreeCAD
Buka FreeCAD, lalu File → New untuk membuat dokumen baru.
Perhatikan empat bagian: menu & toolbar (atas), kotak pilihan Workbench, panel Model (kiri), dan area kerja 3D (tengah).
Coba ganti-ganti pilihan Workbench dan amati ikon-ikon perintah yang berubah.
✍️ Latihan
Sebutkan 3 perbedaan gambar teknik dengan gambar bebas/sketsa biasa.
Jelaskan dengan kalimatmu sendiri apa itu Workbench.
Buka FreeCAD dan temukan letak: menu File, kotak Workbench, panel Model.
🧠 Refleksi (Pembelajaran Mendalam)
Mengapa memakai software legal/gratis penting bagi kamu dan sekolahmu?
Keterampilan gambar teknik akan kamu pakai untuk pekerjaan apa nanti?
Tuliskan jawabanmu di buku catatan — sadari (mindful) apa yang kamu pelajari, kaitkan dengan pekerjaan nyata (meaningful).
BAB 2Standar Gambar Teknik
🎯 Tujuan Pembelajaran
Menyiapkan ukuran kertas A4, garis tepi, dan etiket sesuai standar.
Membedakan jenis-jenis garis dan kegunaannya.
Menentukan skala gambar yang tepat.
2.1 Ukuran Kertas, Garis Tepi, dan Etiket
Gambar kerja umumnya memakai kertas A4 (210 × 297 mm). Pada kertas dibuat garis tepi (border): sisi kiri 20 mm (untuk ruang penjilidan) dan sisi atas, kanan, bawah 10 mm. Di sudut kanan bawah diletakkan etiket (kepala gambar) yang memuat identitas gambar.
Gambar 2.1 — Tata letak kertas A4: garis tepi dan posisi etiket
Etiket wajib memuat: nama sekolah, nama penggambar, pemeriksa, judul gambar, skala, satuan, tanggal, nomor gambar, dan lambang proyeksi. Contoh etiket lengkap pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 — Contoh etiket (kepala gambar) A4 yang lengkap
2.2 Jenis-jenis Garis
Setiap garis memiliki arti. Penggunaan garis yang konsisten membuat gambar mudah dibaca dan menjadi salah satu butir penilaian penting.
Gambar 2.3 — Macam-macam garis pada gambar teknik
Tabel 2.1 — Jenis garis dan kegunaannya
Jenis garis
Wujud
Kegunaan
Tebal kontinu
——————
Garis benda (kontur) yang terlihat
Tipis kontinu
――――――
Garis ukur, garis bantu, arsir
Gores (putus-putus)
- - - - -
Garis benda yang tersembunyi
Strip-titik
—·—·—·—
Garis sumbu / garis simetri
Tipis bebas
∿∿∿∿
Batas potongan sebagian
2.3 Skala
Skala adalah perbandingan ukuran gambar terhadap ukuran benda sebenarnya. Benda kecil digambar diperbesar, benda besar diperkecil, agar pas di kertas namun tetap jelas.
Tabel 2.2 — Skala standar pada gambar teknik
Jenis
Contoh skala
Ukuran penuh (1:1)
1:1
Pengecilan
1:2 1:5 1:10 1:20
Pembesaran
2:1 5:1 10:1
Di FreeCAD gunakan Workbench TechDraw → Insert Page using Template dan pilih template A4 ber-etiket.
Klik dua kali kolom etiket untuk mengisi Nama, Kelas, Tanggal, Judul.
Pastikan satuan dalam milimeter (mm).
✍️ Latihan
Gambarlah garis tepi A4 lengkap dengan etiket di buku gambarmu.
Pasangkan jenis garis (Tabel 2.1) dengan fungsinya tanpa melihat.
Sebuah poros panjang 600 mm akan digambar di A4. Skala berapa yang cocok? Jelaskan.
🧠 Refleksi (Pembelajaran Mendalam)
Apa akibatnya bila etiket tidak diisi lengkap pada gambar kerja di industri?
Tuliskan jawabanmu di buku catatan — sadari (mindful) apa yang kamu pelajari, kaitkan dengan pekerjaan nyata (meaningful).
BAB 3Sketsa 2D dengan Sketcher
🎯 Tujuan Pembelajaran
Membuat sketsa 2D pada bidang yang tepat.
Memberi constraint geometris dan dimensi.
Mencapai sketsa terkunci penuh (fully constrained).
3.1 Bidang Sketsa
Semua benda 3D di FreeCAD berawal dari sketsa 2D. Sketsa dibuat pada sebuah bidang (XY, XZ, atau YZ). Bidang XY adalah bidang datar (seperti permukaan meja).
Gambar 3.1 — Sketsa dibuat pada sebuah bidang (mis. bidang XY)
3.2 Geometri dan Constraint
Kekuatan CAD ada pada constraint (pengekang). Setelah menggambar bentuk dasar, kita menguncinya agar ukuran benar-benar pasti — bukan kira-kira. Ada dua jenis: constraint geometris (horizontal, vertikal, sejajar, tegak lurus, sama panjang) dan constraint dimensi (panjang, jarak, sudut, radius).
Sketsa yang semua titiknya sudah tidak bisa bergerak disebut terkunci penuh dan biasanya berubah warna hijau. Inilah tanda sketsa yang presisi.
Gambar 3.2 — Sketsa terkunci penuh (hijau) dengan dimensi lengkap
Pilih Workbench Sketcher → Create sketch → pilih bidang XY.
Gambar geometri dasar: garis, lingkaran, atau busur.
Beri constraint geometris (mis. horizontal/vertikal) lalu constraint dimensi (ukuran).
Targetkan sketsa menjadi hijau (fully constrained). Bila masih putih, masih ada ukuran yang belum dikunci.
✍️ Latihan
Buat sketsa persegi panjang 80 × 55 mm dan kunci penuh.
Tambahkan lingkaran Ø26 mm di tengah, lalu kunci posisinya.
Catat: constraint apa saja yang kamu pakai hingga sketsa berwarna hijau?
🧠 Refleksi (Pembelajaran Mendalam)
Mengapa 'terkunci penuh' lebih baik daripada menggambar kira-kira?
Bagaimana sifat parametrik membantu saat ukuran perlu diubah?
Tuliskan jawabanmu di buku catatan — sadari (mindful) apa yang kamu pelajari, kaitkan dengan pekerjaan nyata (meaningful).
BAB 4Proyeksi Ortografik (Sudut Pertama / Eropa)
🎯 Tujuan Pembelajaran
Menjelaskan prinsip proyeksi sudut pertama (Eropa).
Menyusun pandangan depan, atas, dan samping pada posisi yang benar.
Membedakan lambang proyeksi Eropa dan Amerika.
4.1 Apa itu Proyeksi Ortografik
Benda 3D digambarkan di bidang datar melalui beberapa pandangan tegak lurus: tampak depan, tampak atas, dan tampak samping. Cara menyusun pandangan ini ditentukan oleh sistem proyeksi.
4.2 Eropa vs Amerika
Indonesia (dan kebanyakan dunia) memakai proyeksi sudut pertama (Eropa): tampak atas diletakkan di bawah tampak depan, dan tampak samping kiri diletakkan di kanan. Setiap gambar kerja mencantumkan lambang proyeksi pada etiket.
Gambar 4.1 — Lambang proyeksi Eropa (dipakai) dan Amerika
4.3 Contoh Penyusunan Pandangan
Perhatikan poros bertingkat berikut. Tampak depan menunjukkan profil bertingkat; tampak samping menunjukkan lingkaran-lingkaran (diameter); tampak atas di bawah tampak depan.
Gambar 4.2 — Tampak depan poros bertingkat beserta ukuran utama
Tentukan tampak depan yang paling mewakili bentuk benda.
Susun tampak atas di bawah dan tampak samping di kanan (aturan Eropa).
Jaga agar pandangan saling lurus (sejajar) satu sama lain.
✍️ Latihan
Gambarlah 3 pandangan (Eropa) sebuah balok berlubang sederhana.
Tunjukkan letak lambang proyeksi Eropa pada etiket.
Mengapa tampak samping poros berupa lingkaran?
🧠 Refleksi (Pembelajaran Mendalam)
Apa yang terjadi bila proyeksi Eropa dan Amerika tertukar saat membaca gambar?
Bagaimana 3 pandangan membantu operator memahami benda yang akan dibuat?
Tuliskan jawabanmu di buku catatan — sadari (mindful) apa yang kamu pelajari, kaitkan dengan pekerjaan nyata (meaningful).
BAB 5Ukuran & Toleransi
🎯 Tujuan Pembelajaran
Menerapkan aturan pemberian ukuran (dimensi).
Memahami toleransi dan suaian.
Mengenal tanda pengerjaan/kekasaran permukaan.
5.1 Aturan Pemberian Ukuran
Ukuran membuat gambar dapat dikerjakan. Aturannya: garis ukur dan garis bantu tipis, angka ditulis di atas garis ukur, satuan mm (tidak perlu ditulis), diameter diberi tanda Ø, dan setiap ukuran cukup ditulis sekali.
Gambar 5.1 — Aturan dasar pemberian ukuran
5.2 Toleransi dan Suaian
Toleransi adalah batas penyimpangan ukuran yang masih diperbolehkan, karena tidak ada benda yang bisa dibuat persis sempurna. Bila dua komponen harus dipasangkan (mis. poros dan lubang), dipakai sistem suaian (fit).
Tabel 5.1 — Tiga jenis suaian dan penggunaannya
Jenis suaian
Sifat
Contoh penggunaan
Suaian longgar (clearance)
Selalu ada celah
Poros berputar bebas dalam bantalan
Suaian pas (transition)
Bisa sedikit longgar/sesak
Pasak, pen penepat
Suaian sesak (interference)
Selalu sesak/ditekan
Bantalan ditekan ke rumahnya
5.3 Tanda Pengerjaan
Tanda kekasaran permukaan (mis. nilai Ra) menunjukkan tingkat kehalusan yang diminta dari hasil pengerjaan, dan menentukan proses yang dipakai (bubut kasar, bubut halus, gerinda).
Di TechDraw, pilih pandangan lalu gunakan perintah Dimension untuk memberi ukuran.
Beri ukuran terpenting lebih dulu (panjang total, diameter utama).
Tambahkan toleransi/suaian bila komponen harus berpasangan.
✍️ Latihan
Beri ukuran lengkap pada poros bertingkat (Gambar 4.2).
Jelaskan beda suaian longgar dan sesak dengan contoh nyata.
Mengapa angka satuan mm tidak perlu ditulis di tiap ukuran?
🧠 Refleksi (Pembelajaran Mendalam)
Apa akibat di bengkel bila toleransi tidak dicantumkan?
Bagaimana toleransi menghubungkan gambar dengan kemampuan mesin yang nyata?
Tuliskan jawabanmu di buku catatan — sadari (mindful) apa yang kamu pelajari, kaitkan dengan pekerjaan nyata (meaningful).
BAB 6Pemodelan 3D dengan Part Design
🎯 Tujuan Pembelajaran
Mengembangkan sketsa 2D menjadi benda 3D.
Menggunakan operasi Pad, Pocket, dan Revolution.
Menerapkan Fillet dan Chamfer.
6.1 Dari 2D ke 3D
Setelah sketsa 2D terkunci, ia dapat dibentuk menjadi 3D. Tiga operasi dasar: Pad (menarik sketsa menjadi tebal), Pocket (membuat lubang/kantong), dan Revolution (memutar sketsa terhadap sumbu — cocok untuk benda putar seperti poros).
Gambar 6.1 — Operasi dasar pembentukan 3D: Pad, Pocket, Revolution
6.2 Penghalusan: Fillet & Chamfer
Fillet membuat sudut membulat, Chamfer membuat sudut serong (pinggul). Keduanya penting untuk keamanan (menghilangkan sudut tajam) dan kemudahan perakitan.
6.3 Contoh: Poros Bertingkat
Gambar 6.2 — Model 3D poros bertingkat hasil Revolution
Pilih Workbench Part Design → buat Body → Create Sketch.
Gambar setengah profil poros, lalu gunakan Revolution terhadap sumbu.
Tambahkan Chamfer pada ujung poros agar mudah dipasang.
Karena parametrik: ubah satu ukuran sketsa, model 3D otomatis menyesuaikan.
✍️ Latihan
Buat model 3D poros bertingkat (Ø20-Ø30-Ø44) dengan Revolution.
Tambahkan chamfer 1×45° pada kedua ujung.
Ubah panjang salah satu tingkat, amati model berubah otomatis.
🧠 Refleksi (Pembelajaran Mendalam)
Operasi mana (Pad/Pocket/Revolution) paling cocok untuk benda bubut? Mengapa?
Bagaimana model 3D membantu kamu membayangkan benda sebelum dibuat?
Tuliskan jawabanmu di buku catatan — sadari (mindful) apa yang kamu pelajari, kaitkan dengan pekerjaan nyata (meaningful).
BAB 7Gambar Kerja dengan TechDraw
🎯 Tujuan Pembelajaran
Membuat lembar kerja A4 ber-etiket.
Menghasilkan pandangan proyeksi otomatis dari model 3D.
Mengekspor gambar kerja ke PDF.
7.1 Dari Model 3D ke Gambar Kerja
Workbench TechDraw mengubah model 3D menjadi gambar kerja 2D berstandar. Pandangan (depan/atas/samping) dibuat otomatis dari model, lalu kita tinggal memberi ukuran dan mengisi etiket.
Gambar 7.1 — Lembar gambar kerja A4 lengkap dengan etiket dan ukuran
Pilih model lalu Insert View untuk menampilkan pandangan depan.
Tambahkan pandangan lain (atas/samping) — tata letak proyeksi Eropa otomatis.
Beri ukuran, isi etiket, lalu Export Page as PDF.
✍️ Latihan
Buat lembar kerja A4 dari model poros bertingkatmu.
Lengkapi etiket dan minimal 4 ukuran utama.
Ekspor ke PDF dan periksa kerapian garis.
🧠 Refleksi (Pembelajaran Mendalam)
Apa keuntungan pandangan yang dibuat otomatis dibanding menggambar manual?
Mengapa gambar kerja (2D) tetap dibutuhkan walau sudah ada model 3D?
Tuliskan jawabanmu di buku catatan — sadari (mindful) apa yang kamu pelajari, kaitkan dengan pekerjaan nyata (meaningful).
BAB 8Studi Kasus Komponen Pemesinan
🎯 Tujuan Pembelajaran
Membuat gambar kerja lengkap komponen pemesinan.
Menerapkan seluruh materi (sketsa, 3D, proyeksi, ukuran, etiket) secara utuh.
Berlatih membaca dan membuat gambar benda nyata.
8.1 Poros Bertingkat (Pekerjaan Bubut)
Poros bertingkat adalah benda khas pekerjaan bubut. Tampak depan memuat profil bertingkat dan seluruh ukuran; tampak samping berupa lingkaran diameter.
Gambar 8.1 — Gambar kerja poros bertingkat (tampak depan + ukuran)
8.2 Latihan Komponen Lain
Terapkan langkah yang sama untuk komponen berikut: baut & mur (kepala segi enam + batang), pelat berlubang (pekerjaan frais/bor), serta flens. Untuk tiap komponen: buat sketsa → model 3D → gambar kerja TechDraw → etiket → PDF.
Tabel 8.1 — Komponen latihan dan operasi pemodelannya
Komponen
Proses utama
Operasi FreeCAD
Poros bertingkat
Bubut
Sketsa + Revolution
Baut kepala segi enam
Bubut + frais
Pad (segi enam) + Revolution (batang)
Pelat berlubang
Frais / bor
Pad + Pocket
Flens
Bubut + bor
Revolution + Pocket (lubang baut)
✍️ Latihan
Pilih satu komponen (selain poros), buat gambar kerjanya secara lengkap.
Sertakan minimal dua pandangan dan etiket terisi penuh.
Tukar gambar dengan temanmu dan saling memeriksa (kolaborasi).
🧠 Refleksi (Pembelajaran Mendalam)
Materi mana yang paling menantang saat membuat komponen utuh? Mengapa?
Bagaimana satu gambar kerja menyatukan semua yang sudah kamu pelajari?
Tuliskan jawabanmu di buku catatan — sadari (mindful) apa yang kamu pelajari, kaitkan dengan pekerjaan nyata (meaningful).
BAB 9AR Ukuran Asli & Proyek Akhir
🎯 Tujuan Pembelajaran
Menampilkan benda kerja dalam AR ukuran asli (1:1).
Menyelesaikan proyek akhir terpadu.
Merefleksikan pembelajaran secara mendalam.
9.1 Melihat Benda dalam Ukuran Asli (AR)
Sebelum benda benar-benar dibubut atau dibuat, kita dapat melihatnya dalam Augmented Reality (AR) seukuran aslinya melalui HP. Benda berukuran 1000 mm akan tampil tepat 1 meter di kamera — tidak melar dan tidak menyusut. Ini membantu memverifikasi bentuk dan ukuran lebih dini.
Gambar 9.1 — Alur menampilkan benda dalam AR ukuran asli
Selesaikan model 3D di FreeCAD (satuan mm).
Jalankan macro Export ke AR untuk menghasilkan berkas .glb (skala asli).
Unggah ke website, lalu buka Galeri dari HP dan ketuk AR (ukuran asli).
Amati benda 1:1 di ruanganmu sebelum dikerjakan di mesin.
9.2 Proyek Akhir Terpadu
Rancang sebuah komponen pilihanmu secara lengkap: sketsa 2D → model 3D → gambar kerja (TechDraw + etiket) → tampilkan di AR. Proyek ini menyatukan seluruh isi buku dan menumbuhkan dimensi kreativitas, kemandirian, dan penalaran kritis pada Profil Lulusan.
✍️ Latihan
Tentukan komponen proyek akhirmu dan buat rancangan lengkapnya.
Tampilkan hasilnya di AR ukuran asli dan tunjukkan ke gurumu.
Buat presentasi singkat: mengapa kamu memilih komponen itu (komunikasi).
🧠 Refleksi (Pembelajaran Mendalam)
Apa pengalaman paling bermakna selama mempelajari FreeCAD?
Bagaimana keterampilan ini mendukung cita-citamu di bidang pemesinan?
Apa satu hal yang ingin kamu pelajari lebih dalam setelah ini?
Tuliskan jawabanmu di buku catatan — sadari (mindful) apa yang kamu pelajari, kaitkan dengan pekerjaan nyata (meaningful).
Daftar Pustaka
Sato, G. T., & Hartanto, N. S. (1999). Menggambar Mesin menurut Standar ISO. Jakarta: Pradnya Paramita.
Tim FreeCAD. (2025). FreeCAD Documentation. https://wiki.freecad.org
Kementerian Pendidikan Dasar dan Menengah. (2025). Pembelajaran Mendalam (Deep Learning) dan Profil Lulusan. Jakarta.
Badan Standar, Kurikulum, dan Asesmen Pendidikan. Capaian Pembelajaran SMK Teknik Pemesinan.