Lujuusopin soveltaminen tuotekehityksessä

Abstract

Nykyaikaisilla suunnitteluohjelmilla lujuusoppia voidaan käyttää tuotekehityksessä yhtä aikaa muun suunnittelun kanssa. Käytetyimmät 3D-suunnitteluohjelmat sisältävät lujuuslaskenta lisäosan, joissa suunniteltaville kappaleille voidaan tehdä reaaliaikainen lujuusanalyysi suunnittelun edetessä. Tuotekehityksen tarkoituksena oli selvittää, voi-daanko tuulivoimalan huoltoaluksen tartuntajärjestelmän rungon materiaali vaihtaa teräksestä alumiiniin, minkä myötä kappaleen painoa saataisiin pienemmäksi. Suun-nittelu työ tehtiin käyttämällä SolidWorks-ohjelmaa ja sen Simulation FEM-laskentali-säosaa. Tuotekehityksen pohjana käytettiin valmiina olevaan tartuntajärjestelmän prototyyp-piä ja siitä tehtyjä mittauksia ja laskelmia. Tartuntajärjestelmän prototyypin mittauk-sissa oikeissa käyttöolosuhteissa saatiin 56 % pienemmät voimat kuin prototyypin suunnittelun pohjana käytetyissä laboratoriomittauksissa. Tämän myötä alkuperäisen prototyypin rakenteita voitiin hieman keventää. Tuotekehityksen myötä saatiin kevennettyä rakennetta ja vaihdettua rungon materiaali teräksestä alumiiniin. Tässä opinnäytetyössä käydään läpi suunnitteluprosessissa vaa-dittavat teoriat ja työkalut. Lisäksi tuodaan ilmi suunnitteluprosessissa olevat haasteet. Tässä opinnäytetyössä ei näytetä lopullisia suunnittelu- ja laskentatuloksia materiaalin luottamuksellisuuden vuoksi.

The modern and most popular 3D-programs are equipped with strength calculation programs where real time strength calculations can be made during other design pro-cess. Topic of this product development project was to found out if the weight of the wind farm vessel´s gripping system can produce lighter by changing material of the system from steel to aluminum and make the structure thinner. Engineer work was made by using SolidWorks program and Simulation FEM-analysis program that is an additional part of the SolidWorks. Ready-made prototype and measures and calculations of the prototype engineer pro-cess were used as a base of the project´s engineer work. In the operation test of the prototype results have shown that concrete strength of the structure was 20% lighter than original values of the prototype which were measured in the laboratory. On this account new structure could be engineered with lighter material. As a result of the product development project, a lighter structure to gripping system was engineered. Because of this, material of structure could be changed from steel to aluminum and is made thickness’ thinner the parts of the gripping system. Detailed results of the calculations and engineer process are not shown because it is classified material. Because of this, in rapport is dealt only tools, methods and theory of the en-gineer project. Additionally, challenges of project are discussed.