Energiapuun katkaisu- ja karsintalaite : Tuotekehitys

Abstract

Opinnäytetyön lähtökohtana oli energiapuun kasvava hakkuumäärä sekä Nokka Oy:n tavoite saada ATV-metsäperävaunumallistoon enemmän lisävarusteita, minkä pohjalta alettiin kehitellä ATV-kokoluokan energiapuun katkaisu- ja karsintalaitetta. Tavoitteena oli tuottaa valmistettavissa oleva sekä kustannustehokas tuote markkinoille. Tuotteen valmistusta varten laaditaan valmistus piirustukset ja 3D-mallit. Toteutustapa seurasi tuotekehityksen menetelmiä. Pohjana tuotekehitykseen oli Pahl & Beitzin suunnitteluprosessimalli. Prosessi koostuu neljästä vaiheesta: esitutkimuksesta, luonnostelusta, suunnittelusta ja viimeistelystä. Esitutkimuksessa tutkittiin puiden rakennetta ja materiaaliominaisuuksia, jotta ymmärretään, miten puuta voidaan käsitellä, sekä tutkittiin metsäperävaunun toimintakykyä. Luonnostelun tuloksena saatiin tuotteen pääpiirteiset toiminnot, jotka ohjasivat suunnittelua. Suunnittelussa toteutettiin luonnos, tarkistettiin sen toimivuutta ja varmistettiin sen kestävyyttä mallinnuksen ja lujuuslaskennan avulla. Viimeistelyssä keskityttiin dokumentoinnin luomiseen, kuten piirustuksiin, kustannusarvioon ja riskianalyysiin. Tuotoksena tuli kaksi erillistä laitetta, yksi puiden karsimiseen ja toinen niiden kaatamiseen sekä katkaisuun. Karsintalaitteesta tuotettiin edellä mainittu dokumentointi ja mallit sekä niiden lisäksi prototyyppi testausta varten, jotta saatiin parempi kuva sen toimivuudesta, valmistettavuudesta ja valmistuskustannuksista. Katkaisulaitteesta tuotettiin vain dokumentointi ja 3D-mallinnus aikarajoitteiden takia. Katkaisu- ja karsintalaiteyhdistelmällä saatiin uusi tapa korjata energiapuuta ATV-metsäperävaunulla tai mahdollisesti jopa isommilla laitteilla.

The motivation for this thesis work was the growing use of energy wood and Nokka Oy’s desire to have a more diverse selection of attachments for their ATV-wood trailer models, from which the designing of a device to cut and delimb energy wood began. The goal was to produce a product for the marketplace that can be manufactured, yet is cost-effective, as well as produce 3D-models and technical drawings for the client. Implementation followed product development methodology, which was based on Pahl & Beitz’s ‘Theory of Systematic Engineering Design’. The process has four steps: research, concept, design and finishing. The research stage consisted of studying trees and their properties for a better understanding of how to handle wood, and what the existing machinery was capable of. The concept phase produced a rough outline for the design phase to follow. In the design phase the concepts were concretized, testing their functionality and calculating its strength with models and calculations. Finishing consisted of producing documentation for the products such as technical drawings, cost-estimates and risk analyses. The outcome was two devices: one for delimbing trees and the other for felling and cutting. All necessary documentation, as mentioned above, was produced for both the delimbing and cutting device. In addition, a prototype of the delimbing device was made to better see its functionality, manufacturability, and manufacturing costs. A prototype of the cutting device was not built because of time constants. The combination of the delimbing and cutting devices produced a new way to harvest energy wood using an ATV forest trailer, with the possibility of the devices being used with larger machines.