3D-tulostus tulee luomaa uusia mahdollisuuksia tulevaisuudessa ja on mahdollisesti Suomen talouden tarvitseman tuottavuusloikka, mutta nämä mahdollisuudet tulevat olemaan pienet, jos suunnittelua tehdään vanhoja menetelmiä käyttäen eikä oteta kaikkea irti menetelmästä. Tämän välttämiseksi tarvitaan muutosta suunnittelukulttuurissa.

Pahimmassa tapauksessa käytetään vieläkin 2D-suunnittelua tuotteissa, jossa oikea ratkaisu kilpailukyvyn kannalta olisi parametriset simulointityökaluihin integroidut 3D-mallit, parametristen ja ei-parametristen optimointityökalujen hyödyntäminen. Simulation-driven design, on suunnittelufilosofia, jossa simulointityökaluja käytetään tuotekehityksen kaikissa vaiheissa ja eikä niillä vain varmisteta, että ratkaisu kestää kuormitukset. Simulointityökalut on tuotu lähemmäksi integroitua moniala tuotekehitystä.

Käydään läpi suunnittelufilosofian hyöty läpi esimerkin avulla. Sama esimerkki valaisee miksi 3d-suunnittelusta ei saatu kaikkia hyötyjä irti.

AB Yritys Hammaspyörä OY päättää alkaa valmistamaan hammaspyöriä 3D-tulostamalla. Koska uusi valmistusmenetelmä mahdollistaa materiaalinsäästön, yritys päättää suunnitella designin uusiksi käyttäen vanhanaikaisia menetelmiä. Yritys on määritellyt lähtötilanteen suunnittelijalle.

Presentation2.jpg

Yritys haluaisi saavuttaa merkittävän painonsäästön, mutta suunnitteluprosessin aikana huomataan, ettei suunnittelija ole ottanut huomioon epälineaarista efektiä, joka aiheutuu akselin, kiilan ja hammaspyörän välisestä kontaktista. Saavutettu ratkaisu on mekaanisesti epästabiili, sillä jos kuorma on jostain syystä suurempi kuin suunnittelukuorma, rakenne napsahtaa poikki.

Suunnittelija joutuu palamaan suunnittelupöydän ääreen ja suunnittelemaan rakenteen uudestaan, ja tämä vie ajallisia ja rahallisia resursseja. Jos yritys olisi päättänyt uudistaa suunnittelumenetelmiään samaan aikaan kuin he uudistivat tuotantoaan, tilanne olisi aivan toinen.

AB Yritys Hammaspyörä OY:n olisi kannattanut investoida topologisiin optimointityökaluihin tai käyttää konsulttia, joka voi tarjota edellä mainittuja työkaluja. Yritys päättää palkata konsultin tekemään selvityksen kuinka he voivat saavuttaa merkittävän painonpudotuksen ja hyödyntää täysin uutta valmistusmenetelmää. 

Presentation3.jpg

Konsultti toimittaa konseptin rakenteesta, jolla yrityksen asiantuntija pääsee jatkamaan suunnittelua. Lopulliseksi tulokseksi saadaan kevyt ja kestävä design haluttuihin tavoitteisiin. Konsultti vastasi kysymykseen, kuinka otat kaiken irti 3D-tuloksesta.

New Call-to-action

Tarinan hammasrattaan optimoinnissa on käytetty topologista optimointia, joka kuuluu ei-parametrisiin optimointimenetelmiin. Topologinen optimointia kuvataan seuraavasti:

"Topology optimization is a phrase used to characterize design optimization formulations that allow for the prediction of the lay-out of a structural and mechanical system. That is, the topology or "landscape" of the structure is an outcome of the procedure. " - Martin P. Bendsoe and Ole Sigmund.

Kuvaesimerkki kuvaa hyvin eroja parametrisen ja ei-parametrisen optimoinnin välillä.

Presentation4.jpg

Tulevissa blogeissa tulen kertomaan lisää erilaisista optimointimenetelmistä ja niiden hyödyistä. 

Petri Seppänen

Petri Seppänen

Petri siirtyi Elomaticin palveluksiin maaliskuussa 2015 ja hänellä on vahva tausta simulointimenetelmien kehityksestä, simuloinnin hyödyntämisestä ja sen integroimisesta tuotekehitykseen. Laaja osaaminen monikappalesimuloinnista (MBS), lujuuslaskentannasta ja optimoinnista. Petri on hankkinut osaamisensa autoteollisuudessa.

KOMMENTIT