Kierreportaikon suunnittelu : automatisoitu suunnittelu

Abstract

Opinnäytetyön tarkoituksena oli kehittää kierreporras ja siihen liittyvä Excel-taulukko, jolla ohjataan Vertex G4 -suunnitteluohjelmiston suunnitteluautomaatti-toimintoa. Lisäksi selvitettiin portaikon valmistuskustannukset, valmistuksen kannattavuus sekä kilpailu. Ehdotus opinnäytetyön aiheelle saatiin Tampereen erikoissaranat Oy:n toimitusjohtajalta, jolla oli ajatus askelman valmistuksesta yhdellä iskulla hydraulisella prässillä. Tämän ajatuksen ympärille lähdettiin kehittämään kierreportaikkoa. Suunnittelun automatisoinnin haasteeksi muodostui kokoonpanon ohjaus: sen tulisi täyttää sekä rakennus- että koneenrakennusalan standardit. Osat mitoitettiin standardien vaatimien kuormitusten mukaan. Opinnäytetyössä ei esitetä yksityiskohtaisesti kokoonpanoa ohjaavaa Excel-taulukkoa, koska se jää yrityksen omaan käyttöön. Samasta syystä kaikkia teknisiä ratkaisuja ei esitetä.

Suunnittelu automatisoitiin käyttäen Vertex G4 -ohjelmiston automaattista suunnittelua, jota ohjataan Excel-taulukolla. Aluksi asiakas täyttää alkutiedot lomakkeelle, josta ne siirretään taulukkolaskentaohjelmaan. Excel-taulukko laskee tarjouksen ja ohjaa Vertex G4 -ohjelmistoa muokkaamaan kokoonpanoa alkutietojen mukaiseksi. Työn edetessä todettiin, että yrityksen ei ainakaan tässä vaiheessa kannata alkaa valmistaa portaita, johtuen kilpailusta ja tuotteen hyväksytyksen ja testauksen kalleudesta. Tuote kuitenkin suunniteltiin loppuun asti. Vertex G4 -ohjelmistolle tehty Excel-pohjainen laskenta onnistui hyvin, ja siitä saatuja oppeja voidaan käyttää yrityksen muiden tuotteiden suunnittelussa.

Portaikon todettiin olevan riittävän hyvin suunniteltu, jotta sen pohjalta voitaisiin tulevaisuudessa rakentaa täysimittainen prototyyppi testausta ja hyväksyntää varten. Joitain yksityiskohtia jäi edelleen ratkaisematta, koska niiden ratkaisu olisi vaatinut prototyypin rakentamista. Muuten työssä onnistuttiin täyttämään yrityksen vaatimukset ja lisäksi Vertex G4 -ohjelmistosta saatiin paljon kokemusta suunnittelun automatisoinnista. Yritykselle opinnäytetyön hyödyllisin osuus olikin suunnittelun automatisoinnista saatu kokemus. Erityisesti yrityksen tuotevalikoimassa olevien pianosaranoiden suunnittelun automatisointi lyhentäisi suunnitteluun käytettävää aikaa ja vapauttaisi suunnitteluresursseja muihin tehtäviin.

The purpose of this thesis work was to design a spiral staircase and to develop an Excel sheet for automated design of the staircase with Vertex G4 software. Moreover, production profitability was evaluated. The thesis subject was suggested by the chief executive officer of Tampereen Erikoissarana Oy. He had the idea of manufacturing each individual staircase step by pressing it in shape in a single production step with a hydraulic press. This idea was the starting point for the staircase design. The main challenge in automating the design was controlling the Vertex G4 assembly in a way such that it meets the building and machine building standards. The dimensioning of parts was carried out using a load defined by the relevant standards. In this thesis, the Excel sheet controlling the design process is not shown in detail, since it is the intellectual property of Tampereen Erikoissarana Oy. Also excluded from this thesis are some of the technical solutions.

The design process was automated using the automated design feature of Vertex G4 software. First, the customer feeds basic information into a form, which is then transferred into an Excel sheet. The Excel sheet calculates a quotation and Vertex G4 software extracts any Excel data needed to control the automated design process. As the work proceeded, it became obvious that the production of the staircase would not be profitable, at least for the time being. This is due to existing competition and the required approval and testing costs. Nonetheless, the design process was carried out. The Excel sheet controlling the automated design process worked smoothly and encouraged Tampereen Erikoissarana Oy to consider automating the design of other products as well.

It was concluded that the staircase was designed in sufficient detail so that a full-sized prototype could be manufactured for testing and approval processes. Some minor technical details could not be solved since no prototype was built. From the perspective of Tampereen Erikoissarana Oy, the thesis was successful and the initial objectives were achieved. The experience gained from the automated design feature of Vertex G4 software was the most valuable outcome of this thesis for Tampereen Erikoissarana Oy. Automating the design of long piano hinges could be one example where considerable time saving can be achieved, hence freeing engineering resources for other tasks.