Dominasi sampah organik (sisa makanan) sebesar 40,76% dari total sampah nasional serta rendahnya tingkat pengelolaan (＞60% tidak terkelola) menjadi urgensi pengembangan teknologi pengolah limbah skala rumah tangga. Tugas akhir ini bertujuan merancang dan menganalisis poros utama mesin flat die pellet mill untuk pengolahan limbah organik menjadi pupuk/pelet dengan pendekatan Capstone Design berbasis OBE, mencakup identifikasi Voice of Customer, penyusunan House of Quality, seleksi konsep melalui weighted decision matrix, serta perhitungan teknik analitik dan simulasi Finite Element Analysis (FEA) menggunakan SolidWorks Simulation.Berdasarkan parameter desain (diameter roller 70 mm, lebar kontak 70 mm, diameter lubang die 6 mm, koefisien gesek 0,8), diperoleh gaya rolling 434,90 N, gaya ekstrusi 20,27 N, gaya gesek cetakan 48,04 N, total gaya per roller 708,14 N, torsi poros utama 46,74 Nm, dan daya poros 930,13 W yang memerlukan motor 1,5 HP.Poros utama didesain bertingkat (stepped shaft) dengan diameter badan 30 mm, diameter ujung 25 mm, radius fillet 1 mm, serta alur pasak tipe profil (end-milled) sesuai DIN 6885 1. Material baja S45C (tegangan luluh 343 MPa, tegangan tarik 569 MPa). Analisis kombinasi beban (puntir 46,74 Nm, aksial 1.416,28 N, serta tarik sabuk 569,91 N) dilakukan dengan dua pendekatan: FEA dan analitik superposisi takik ganda (overlapping notches) menggunakan aturan perkalian Peterson karena ujung alur pasak berimpit dengan shoulder fillet (jarak < d/10). Faktor konsentrasi teoritis gabungan yang diperoleh adalah 4,17 (lentur) dan  5,01 (torsi).Hasil FEA menunjukkan tegangan von Mises maksimum 125,2 MPa dan deformasi maksimum 0,0420 mm. Perhitungan analitik menghasilkan tegangan 133,8 MPa dengan error 6,87% terhadap FEA, yang membuktikan validitas model numerik. Faktor keamanan statik minimum adalah 2,74 (berdasarkan FEA) hingga 2,56 (analitik konservatif), melampaui batas syarat (≥ 2,0). Analisis kelelahan (fatigue) menggunakan kriteria ASME Elliptic dengan batas lelah terkoreksi 211,33 MPa menghasilkan faktor keamanan lelah sebesar 2,51 yang menjamin umur pakai tak terhingga (infinite life) pada putaran 190 RPM.Dengan demikian, desain poros utama dinyatakan aman terhadap kegagalan statik maupun lelah, serta layak untuk diimplementasikan pada mesin flat die pellet mill skala rumah tangga.