Close

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.

Case: komponentti sisäisellä jäähdytyksellä

Rosendahl Nextrom otti yhteyttä Etteplanin AMO-tiimiin komponentin valmistukseen liittyvässä haasteessa. Kyseistä alumiinikomponenttia käytetään erittäin vaativassa ympäristössä, jossa lämpötilat nousevat yli 1000 °C:seen. Osaan oli integroitava sisäiset kanavat jäähdytysvedelle, jotta osan lämpötila pysyy sulamispistettä matalampana. Aiempi, erittäin monimutkainen ratkaisu koostui 8 yksittäisestä osasta, 11 hitsisaumasta sekä jokaisen hitsin jälkeen vaadittavasta koneistusvaiheesta. Erittäin vaikea valmistusprosessi ei soveltunut tuotantoon. Komponenttia lähdettiin suunnittelemaan uudelleen tavoitteena hyödyntää tarvittaessa lisäävää valmistusta (AM) ja vähentää hitsauksen ja yksittäisten osien tarvetta tinkimättä tuotteen jäähdytyksen tasosta.

Lähestymistapa

DFMA (Design for Manufacturing and Assembly) on suunnittelumenetelmä, jolla voidaan yksinkertaistaa tuotteen rakennetta, alentaa valmistus- ja kokoonpanokustannuksia ja tehostaa valmistusprosessia. DFMA ja siitä versonut vielä tehokkaampi Down-Costing (DC) -menetelmä ovat kuuluneet Etteplanin palvelutarjontaan jo 15 vuotta. Olemme kouluttaneet yli 40 omaa työntekijäämme ja 60 tärkeimpien asiakkaidemme työntekijää näiden menetelmien asiantuntijoiksi. DFMA-menetelmä osoittautui tässä asiakastapauksessa erityisen hyödylliseksi ottaen huomioon lopputuotteen väistämättä erittäin kompleksinen rakenne sekä tarve löytää tasapaino lukuisten suunnittelutavoitteiden ja valmistettavuuden välille.

Uudelleensuunnitteluprojekti käynnistettiin selvittämällä tarkasti kootun komponentin jokaisen yksittäisen osan tarkoitus ja sovittamalla ne ja tuotteelle asetetut vaatimukset yhteen. Kun osien tarkoituksesta ja vaatimuksista oli muodostettu selkeä kuva, ensimmäisissä suunnittelukonsepteissa pureuduttiin sekä mahdollisuuksiin yhdistää yksittäisiä osia että potentiaalisiin valmistusmenetelmiin. Lisäksi otettiin selvää kaikista immateriaalioikeuksista, jotta niiden loukkaukset voitiin välttää.

Rosendahl-reference2.png
Kuva 1. Etteplanin DFMA-periaatteiden mukainen hybridivalmistusratkaisu. (LPBF = jauhepetitulostus, AM-menetelmä). Huom: ratkaisun yksityiskohtia on muutettu ja/tai piilotettu Rosendahl Nextromin immateriaalioikeuksien suojelemiseksi.

Kuvassa 1 on yhteenveto uuden ratkaisun valmistusmenetelmästä. Komponentin runko-osa sekä identtiset päätyosat valmistettiin AM-menetelmällä, joissa kaikissa oli sisäiset jäähdytyskanavat. AM-menetelmän ansiosta kanavia voitiin yksinkertaistaa ja jäähdytysveden kiertoa tehostaa (ks. kuva 2). Tietyt 3D-tulostettujen osien pinnat koneistettiin välittömästi tulostuksen jälkeen. Kaksi yksinkertaisempaa osaa valmistettiin sorvaamalla. Osat hitsattiin runko-osaan ennen kuin vaatimusten kannalta tärkeimmät pinnat koneistettiin. Loppukokoonpanossa päätyosat pultataan runko-osaan kiinni. Valmis komponentti on kuvassa 3.

Rosendahl-reference3.png
Kuva 2. Alkuperäisen ratkaisun (vas.) ja Etteplanin hybridimenetelmälle suunnitellun ratkaisun jäähdytyskanavat.

Hyödyt

Hybridivalmistusta ja DFMA-menetelmää hyödyntäen Etteplan pystyi suunnittelemaan vaativan rakenteen, joka soveltui tuotantoon ja saavutti kaikki Rosendahl Nextromin projektille asettamat tavoitteet. Uudessa ratkaisussa oli vähemmän osia (8 → 5), hitsisaumoja (11 → 2) ja koneistussyklejä, ja se myös painoi vähemmän (5,8 → 4,3 kg). Lisäksi integroidut jäähdytyskanavat alentavat niin tehokkaasti lämpötilaa, että alumiinikomponenttia voidaan käyttää ympäristössä, jossa lämpötila nousee yli 1000 °C:seen.

Rosendahl-reference4.png
Kuva 3. Rosendahl Nextromin lopullinen, hybridivalmistusta hyödyntävä komponentti, jossa on sisäiset jäähdytyskanavat. AM-menetelmällä valmistetut osat tulostettiin @Delva Oy:n EOS M290:llä.

Heräsikö kiinnostus?

Lisätietoja DFMA- ja DC-menetelmistä

Lisätietoja Etteplanin ainetta lisäävän valmistuksen palveluista

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.

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.

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.  

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