Siirry sisältöön

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.

Lopulliseen 3D-tulostettavaan osaan harkittiin neljää potentiaalista metallia. Suunnittelussa oli otettava huomioon valmistuskustannuksia ja materiaalinkäyttöä koskevat rajoitukset. Asiakas halusi myös tietää, kuinka nopeasti tämänkaltainen suunnittelutoimeksianto pystyttäisiin viemään läpi.

Kuva: Alkuperäinen hitsaamalla valmistettu työkalu

Simulaatiolähtöistä suunnittelua

Etteplan aloitti perustamalla tiimin, johon kuului AM-tuotannon ja -suunnittelun, topologian optimoinnin ja tulostusprosessin simuloinnin asiantuntijoita. Suunnitteluprosessi käynnistettiin määrittämällä suunnittelun reunaehdot sekä suurimmat kuormitukset, joita työkaluun käytön aikana voisi kohdistua. Topologian optimointiin käytettiin Altair OptiStruct- ja SolidThinking Inspire -ohjelmistoja ja konseptisuunnitteluun FEM-laskentaa. Solidthinking Inspire ohjelmiston PolyNURBS -työkalulla luotiin sileät CAD-pinnat topologiaoptimoitujen tulosten päälle samalla kun rakenteen orgaaniset piirteet säilytettiin. Lopullinen rakenne analysoitiin OptiStruct-ohjelmalla, ja Altair Partner Allianceen kuuluvan Additive Worksin Amphyon-ohjelmaa käytettiin tulostusprosessin simulointiin, jolla varmistettiin komponentin tulostettavuus ja että muodonmuutosten maksimitaso oli hyväksyttävällä tasolla.

Kuva: Etteplanin simulaatiolähtöinen AM-suunnitteluprosessi Wärtsilän työkalulle

Hyödyt Wärtsilälle

Etteplan suunnitteli puristimen, joka oli valmis tulostettavaksi viikossa siitä, kun projektin aloitusdata lyötiin lukkoon. Topologialtaan optimoitu rakenne täytti sekä kustannus- että materiaalinkäyttötavoitteet. Lisäksi varmistettiin, että rakenteen tulostamisessa ei tarvita lisätukia, mikä pienentää valmistuskustannuksia entisestään, kun materiaalia ei mene hukkaan ja jälkityöstökustannukset jäävät minimiin.

Menestyksen avaimet

Etteplanin suunnittelema lopullinen puristin, jota käytetään venttiilien asennuksessa sylinterinkanteen, täytti kaikki Wärtsilän AM-suunnittelulle antamat tavoitteet – ja enemmän. Kokenut asiantuntijatiimi pystyi toteuttamaan projektin nopeasti. Itsekantavan rakenteen topologia optimoitiin, jolloin siihen ei jäänyt lainkaan ylimääräistä materiaalia. Tulostusprosessin sujuvuus varmistettiin simuloinnilla. 

Kuva: Etteplanin AMO-tiimin Wärtsilälle suunnittelema puristin, joka valmistetaan AM-menetelmällä

Aiheeseen liittyvät referenssit

Ainetta lisäävä valmistus

Valmet kehittää vihreää siirtymää tukevaa teknologiaa, joka korvaa muovin uusilla kuitutuotteilla – Etteplan mukana pro­jek­ti­tii­missä

Ainetta lisäävä valmistus

Hy­bri­di­val­mis­tus-case: Rosendahl Nextrom

Ainetta lisäävä valmistus

3D-tulostettava hy­drau­liik­ka­lohko John Deere Forestrylle

Ainetta lisäävä valmistus

3D-tulostuksen suunnittelu tuotannon optimointiin

Kysy asiantuntijaltamme

Tero Hämeenaho

Department Manager, AMO

Pakollinen kenttä

Kun lähetät tämän lomakkeen, asiantuntijamme ottaa sinuun yhteyttä sähköpostitse tai puhelimitse. Lähettämällä lomakkeen hyväksyt tietosuojakäytäntömme.