Close

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. 

Asia
Asiantuntemus

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.

Etteplan Additive Manufacturing for WÄrtsilä

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.

 

Etteplanin simulaatiolähtöinen AM-suunnitteluprosessi Wärtsilän työkalulle

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

Related content

Kemiran KemConnect™-jätevedenpuhdistusratkaisujen tuotteistaminen

Kemira on maailman johtava kestäviä kemikaaliratkaisuja runsaasti vettä käyttäville teollisuudenaloille valmistava yhtiö. Se tarjoaa asiakkaiden prosessi- ja resurssitehokkuutta sekä tuotelaatua parhaalla tavalla tukevia tuotteita ja asiantuntemusta. Kemiran keskeisimmät asiakastoimialat ovat massa- ja paperiteollisuus, öljy- ja kaasuteollisuus sekä veden käsittely.

Etteplan mukana kehittämässä Valmetin ympäristöteknologiaa

Valmet on maailman johtava prosessiteknologian, automaatioratkaisujen ja palvelujen toimittaja ja kehittäjä sellu-, paperi- ja energiateollisuudelle. Valmet on toimittanut jo 50 vuoden ajan ratkaisuja rikkioksidipäästöjen (SOx) pienentämiseksi. Nykyään Valmet tunnetaan myös luotettavista meriteollisuuden automaatioratkaisuistaan ja innovatiivisista savukaasujen puhdistusratkaisuistaan. Yhtiön tavoitteena on tehdä aluksista ympäristöystävällisempiä, tehokkaampia ja kannattavampia.

Kantaman laajennin Pexraytechille

Pexraytech on Otaniemestä käsin toimiva hi-tech-yhtiö, joka kehittää ja valmistaa huipputason siirrettäviä röntgenlaitteita. Pexraytech hyödyntää Suomesta löytyvää laaja-alaista osaamista röntgenlaitteiden suunnittelusta innovatiivisten ja intuitiivisten ratkaisujen toimittamiseksi kahdella painopistealueella: turvallisuusala ja teollisuuden ainetta rikkomaton testaus (non destructive testing, NDT). Yhtiö tarjoaa myös edistyksellisiä erikoisratkaisuja muihin sovelluksiin.

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.

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