Kundcase Hybridtillverkning: Rosendahl Nextrom

Kundcase: komponent med intern kylning

Rosendahl Nextrom vände sig till Etteplans AMO-team för ett komplicerat fall. Aluminiumkomponenten i fråga används i tuffa miljöer med temperaturer över 1 000 °C.  För att säkerställa att temperaturen i komponenten inte når smältpunkten måste kanaler för kylvatten integreras i delen.  En tidigare design av denna del bestod av en komplex konstruktion som krävde 8 olika tillverkade komponenter, 11 svetsar och bearbetning efter varje enskild svets. Det var en design som var mycket svår att tillverka och inte lämplig för produktion. Målet med den nya designen var att använda additiv tillverkning (AM) där det behövdes för att förbättra tillverkningsbarheten och minska antalet svetsar och komponenter, samtidigt som man uppnådde en liknande nivå av kylning i produkten.

Metod

Design for Manufacturing and Assembly (DFMA) är en designmetod som kan användas för att förenkla en produkts struktur, minska tillverknings- och monteringskostnader och göra tillverkningen effektivare. DFMA och dess effektivare undermetoder för down costing (DC) har erbjudits som tjänster och som utbildning för ingenjörer av Etteplan i 15 år, med över 40 ingenjörer utbildade internt och ytterligare 60 utbildade bland våra största kunder. DFMA-metoden var särskilt användbar i det kundcase som beskrivs här eftersom slutprodukten oundvikligen skulle ha en komplex struktur och en rad designmål behövde balanseras med tillverkningsbarhet. 

Projektet för omdesign inleddes med en fördjupad studie av funktionen hos varje del inom den sammansatta komponenten. Därefter försökte man matcha dessa funktioner med de specificerade kraven. När man hade fått klart sig vilka funktionerna och kraven var, undersöktes olika strategier för delkonsolidering och potentiella tillverkningsmetoder i samband med att de inledande designkoncepten utvecklades. Dessutom identifierades och undveks alla potentiella IPR-konflikter.  

En sammanfattning av tillverkningsmetoden för den nya designen finns i figur 1.  Additiv tillverkning användes för att producera huvudkomponenten samt de två identiska ändstyckena. Var och ett av dessa ändstycken hade interna kanaler som med hjälp av AM kunde förenklas med förbättrat flöde av kylvatten (se figur 2).  Vissa ytor på de utskrivna delarna bearbetades omedelbart efter utskrift.  Två enklare delar tillverkades på en svarv och svetsades sedan på huvuddelen innan huvudytorna maskinbearbetades för att uppfylla kraven.  Den slutliga monteringen av komponenten slutfördes genom att man bultade ihop de tre svetsade och tillverkade delarna.  Den färdiga komponenten visas i figur 3.

Fördelar

Genom hybridtillverkning och tillämpning av DFMA-metoden kunde Etteplan utforma en komplex struktur som kunde tillverkas och som uppfyllde alla projektmål som sattes upp av kunden Rosendahl Nextrom. Den nya konstruktionen minskade antalet tillverkade delar (8 → 5), svetsar (11 → 2), bearbetningscykler samt vikten (5,8 → 4,3 kg). De integrerade kylkanalerna sänker dessutom effektivt temperaturen så att denna aluminiumkomponent kan användas i miljöer där temperaturen överstiger 1 000 °C.

Vill du veta mer?

För mer information om metoderna DFMA och DC, läs “Vill ni förbättra lönsamheten för er produkt med 5 eller 50 procent?” 

För mer information om Etteplans tjänster för additiv tillverkning, besök Additiv tillverkning