Close

Kalmar

Cargoteciin kuuluva Kalmar tarjoaa markkinoiden kattavimman valikoiman lastinkäsittelyratkaisuja ja -palveluja satamiin, terminaaleihin, jakelukeskuksiin ja raskaan teollisuuden käyttöön. Kun terminaaliautomaation edelläkävijä Kalmar päätti kehittää eteenpäin automaattisia konttinostureitaan, se valitsi kumppanikseen Etteplanin. Yhteistyö teknisen laskennan kanssa alkoi vuonna 2011.

 

Asia
Asiantuntemus

Täysin automatisoidut nosturit toimivat satamissa meren äärellä. Koska satamat ovat tuulisia ja nostureiden tuulikuormat nousevat korkeiksi, nostureiden on oltava riittävän lujatekoisia toimiakseen moitteettomasti tuulennopeuden ollessa jopa 25 m/s. Maksimissaan nosturit voivat joutua kestämään yli 50 m/s tuulennopeuksia, vaikka silloin niitä ei käytetäkään.

Tiukkojen vaatimusten takia nosturin suunnittelu- ja laskentaprosessin on oltava äärimmäisen tarkka, ja siinä on otettava huomioon tarvittavat turvamarginaalit.

”Perinteisesti nosturien tuulikuormat on laskettu manuaalisesti suunnitteluohjeiden ja -standardien mukaan. Ainoa tapa todentaa laskelmat on ollut tuulitunnelitestaus, mutta se vie erittäin paljon aikaa, ja fysikaaliseen testimalliin on vaikea tehdä muutoksia, jos tutkittavana on useita konfiguraatioita”, Kalmarin teknisen laskennan ja simuloinnin T&K-päällikkö Matti Paloneva sanoo.

Koko CFD-prosessi samalta toimittajalta


Kalmar päätti käyttää CFD-laskentaa (Computational Fluid Dynamics) viidennen sukupolven konttinostureidensa suunnitteluprosessissa tuulikuormien todentamiseen. CFD on palapelin viimeinen pala, joka mahdollistaa rakenneanalyysien suorittamisen entistä tarkemmin. Kalmar oli jo aikaisemmin tehnyt Etteplanin kanssa yhteistyötä suunnittelutyön ja rakenneanalyysien osalta, mutta tällä kertaa Etteplanilta tilattiin myös CFD.

”Etteplan auttoi meitä CFD:n kanssa. Menetelmä osoittautui nopeaksi ja tehokkaaksi keinoksi todentaa mitoitustuulikuormat. Eri nosturigeometrioiden vaikutusta on helppo tutkia. Lisäksi simulointitulokset ovat erittäin visuaalisia, ja ne on helppo selittää ihmiselle, jolle nosturien tuulikuormat eivät ole kovinkaan tuttu asia. 3D-tulosteet ovat kätevä tapa muuttaa kuormat visuaaliseen muotoon esityksissä.”

 

”Kalmarilla oli erittäin korkeat vaatimukset. Laskelmat oli laadittava viiden prosentin virhemarginaalilla. Tällaisen tarkkuuden saavuttamiseen tarvittavien parametrien valinta on haasteellista ja edellyttää pitkää kokemusta." 

Piiruntarkkaa työtä


Etteplanilla CFD-simuloinneista vastasi Pasi Moilanen. Pasi työskentelee Etteplanin osaamiskeskuksessa Tamperella, joka on yksi kolmesta CFD-laskentaa ja -simulointeja tekevistä toimistoista. Halutun viiden prosentin virhemarginaalin saavuttamiseksi tarvittiin yksityiskohtaista 3D-mallinnusta. Etteplanin oli otettava huomioon useita mahdollisia virhelähteitä, kuten tuulen profiili, lämpötila, paine, kosteus, turbulenssi, ajasta riippuvainen käyttäytyminen, tuulensuunta ja CFD:n numeeriset menetelmät. Eri parametrien vaikutusta on vaikea ennakoida, vaikka Moilasen kokemus yli sadasta teollisuuden CFD-toimeksiannosta nopeuttikin parametrien seulomista.

 

CFD osoittautui kustannustehokkaaksi menetelmäksi
 

Paloneva toteaa, että CFD-laskenta täytti Kalmarin odotukset. ”Tavoitteena oli verrata perinteisiä käsin laskettuja tuulikuormia CFD-tuloksiin sen sijaan, että turvauduttaisiin kalliiseen ja aikaa vievään tunnelitestaukseen. CFD osoittautui suorituskykyiseksi ja kustannustehokkaaksi menetelmäksi. Opimme myös, miten helposti eri malleja voidaan verrata keskenään tuotekehitysprosessin alkuvaiheessa CFD:n avulla.”

Kalmar oli tyytyväinen Etteplanin käyttöön koko suunnitteluprosessissa.

”Yleensä suunnitteluprosessissa on mukana useita toimittajia, mutta koimme, että meille oli iso etu käyttää yhtä ja samaa toimittajaa, jolla on kaikkien laskelmien ja simulointien vaatima asiantuntemus. Yhden tahon kanssa asiointi on paljon helpompaa ja tehokkaampaa”, Paloneva sanoo.

 

“The CFD-calculations fulfilled the Kalmar expectations. The goal was to compare the traditional hand calculated wind loads to CFD results instead of expensive and time consuming wind tunnel testing. CFD proved to be efficient and cost effective step. Another important lesson was how we easily can compare different designs in early stages of the R&D project by using CFD."

Matti Paloneva

R&D Manager for Technical Calculation and Simulation at Kalmar

Related content

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.  

3D-tulostuksen suunnittelu tuotannon optimointiin

Etteplanissa ainetta lisäävän valmistuksen (additive manufacturing, AM, tai 3D-tulostus) osaaminen yhdistyy yhtiön suunnittelu-, simulointi- ja mekaniikkasuunnitteluosaamiseen. Tarjoamme asiakkaillemme kokonaisvaltaisia palveluita 3D-tulostuksen menetelmällä valmistettavien tuotteiden suunnitteluun.

Wärtsilälle puristintyökalun suunnittelu 3D-tulostusta varten

Wärtsilä halusi suunnitella uusiksi venttiilijousen puristintyökalunsa. Tavoitteena oli kevyempi rakenne 3D-tulostuksen avulla. Alun perin työkalu suunniteltiin valmistettavaksi koneistamalla ja hitsaamalla, mutta huolena oli, että se ei kestäisi yli 30 kN:n jousivoimaa. Niinpä Wärtsilä pyysi Etteplanin mukaan suunnittelemaan uusiksi manuaalisen puristimen, jota käytetään sylinterinkannen venttiilien asennuksessa. 

Ota yhteyttä
Antti Hiljanen
Antti Hiljanen
Team Leader, Engineering Analysis