Close

3D-tulostettava hydrauliikkalohko John Deere Forestrylle

John Deere Forestry Oy pyysi Etteplania suunnittelemaan uudelleen metsäkoneen hydrauliikkalohkon. Tarkoituksena oli hyödyntää ainetta lisäävän valmistuksen antamia geometrisia vapauksia. Tavoitteena oli vähentää painehäviöitä, helpottaa lohkon kokoonpanoa, keventää sitä sekä minimoida tuotantokustannuksia.  

Simulaatio-lähtöistä suunnittelua

 

Etteplan kokosi projektia varten tiimin, jossa oli mukana sekä 3D-tulostuksen (ainetta lisäävä valmistus, additive manufacturing eli AM) suunnittelun ja -simuloinnin, virtauslaskennan (CFD) että FEA-lujuuslaskennan asiantuntijoita. Suunnitteluprosessin lähtökohtana oli alkuperäisen hydrauliikkalohkon suorituskykyanalyysi, josta lähdettiin ideoimaan uusia konsepteja virtauskanavien suunnitteluun.

 

Original-hydraulic-block_FIXED.jpg
Original hydraulic block in forest machinery

Etteplan kokosi projektia varten tiimin, jossa oli mukana sekä AM-suunnittelun ja -simuloinnin, virtauslaskennan (CFD) että lujuuslaskennan (FEM) asiantuntijoita. Suunnitteluprosessin lähtökohtana oli alkuperäisen hydrauliikkalohkon suorituskykyanalyysi, josta lähdettiin ideoimaan uusia konsepteja virtauskanavien suunnitteluun. CFD-analyysien avulla pystyttiin laskemaan ratkaisujen painehäviöt ja siten vertaamaan niiden suorituskykyä. Uusi kanavamalli valittiin suorituskyvyn ja tulostettavuuden perusteella. Kumpaakin ominaisuutta myös hienosäädettiin optimaalisemmaksi. Seuraavassa suunnitteluvaiheessa keskityttiin hydrauliikkalohkoon kokonaisuutena, mitä seurasi FEM-analyysi tai lujuuslaskenta. Jälleen ratkaisuja hienosäädettiin lujuuden lisäämiseksi ja jotta voitiin varmistaa, että rakenne kestää tunnetut käytönaikaiset kuormat. Tulostusprosessin simulointia hyödynnettiin tulostusalustan optimaalisen asennon määrittämiseen, niin että jauheenlevittimen törmäysriskit ovat mahdollisimman vähäiset. Samalla tarkistettiin tulostuksenaikaiset ja sitä seuraavat muodonmuutokset sekä saatiin lisävarmuutta tukirakenteiden suunnitteluun. 

Design-workflow_0.jpg
Etteplan’s simulation driven AM design workflow

Hyödyt

Etteplan onnistui suunnittelemaan John Deere Forestry Oy:lle uuden hydrauliikkalohkon, jonka painehäviöt ovat 40 % pienemmät ja massa 60 % pienempi verrattuna perinteisillä menetelmillä valmistettuun komponenttiin. Virtauskanavat suunniteltiin toimimaan optimaalisesti korkeilla hydrauliöljyn virtausnopeuksilla molempiin suuntiin ja tukemaan itse itsensä tulostuksen aikana. Samalla ratkaisu pienentää osan kokoa, mikä helpottaa ympäröivien komponenttien asennusta ja purkua kunnossapitotöiden yhteydessä.

Hydraulic-block-3d-printing.JPG
Additive manufactured hydraulic block in forest machinery designed by Etteplan’s AMO team.

Menestyksen avaimet

Etteplan suunnitteli uudelleen metsäkoneen hydrauliikkalohkon – asiakkaan asettamat tavoitteet saavutettiin. Omaperäinen ja tehokas kanavarakenne löydettiin Etteplanin AM- ja simulaatioasiantuntijoiden kitkattomalla yhteistyöllä  

Related content

Koneriskien arviointityökalut uudelle tasolle Metsä Boardissa

Metsä Board on ekologisiin ensikuitukartonkeihin keskittynyt yhtiö, jonka tuotteita käytetään pääosin elintarvike- ja kuluttajatuotepakkauksissa. Yhtiö on panostanut jo pitkään kiertotalouden ratkaisuihin  vastaamaan asiakkaiden tulevaisuuden pakkausten vaatimuksia kuten uusiutuvien raaka-aineiden jäljitettävyyttä ja pakkausten kierrätettävyyttä. Metsä-Group – konserniin kuuluvalla Metsä Boardilla on yhteensä kahdeksan tehdasta, joista seitsemän on Suomessa.

Hybridivalmistus-case: Rosendahl Nextrom

Vaikka Etteplanin AMO-tiimin tavoitteena on luonnollisesti esitellä asiakkaille ainetta lisäävän valmistuksen kaikkia mahdollisia hyötyjä, tavoitteemme on aina löytää paras mahdollinen tapa valmistaa kukin tuote tai komponentti. Tämä asiakastapaus on hyvä esimerkki siitä, miten hybridivalmistus, eli ainetta lisäävän ja perinteisten ainetta poistavien valmistusmenetelmien yhdistelmä, voi olla tehokkain tapa valmistaa erittäin haastava tuote.

Digiaikakauden dentaalirobottia luomassa

Rayo 3DToothfill haluaa parantaa miljardien ihmisten elämää kohtuuhintaisella, huippulaadukkaalla hammashoidolla. Heidän menetelmä tarjoaa parhaat tulokset kilpailukykyisillä kustannuksilla hammaslääkäreille ja potilaille. Jotta menetelmä on varmasti käyttökelpoinen kaikkialla maailmassa, sen tulee olla yksinkertainen ja helppokäyttöinen. Saumaton integroitavuus olemassa olevan laitteiston kanssa on myös tärkeää.

Ota yhteyttä
Tero Hämeenaho
Tero Hämeenaho
Department Manager, Additive Manufacturing and Optimization