Putoamissuojan alumiinikaiteen optimointi
Joas, Antti (2022)
Kandidaatintyö
2022
School of Energy Systems, Konetekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022050533141
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022050533141
Tiivistelmä
Tämän kandidaatintyön tavoitteena oli optimoida alumiinista valmistettava liikuteltavan hoitotason kaiderakenne. Työ tehtiin toimeksiantona Enmac Oy:lle.
Teoriaosuudessa luotiin pohja tuotekehitysprosessille perehtymällä standardien asettamiin vaatimuksiin, tuotanto- ja valmistusystävällisen suunnittelun periaatteisiin (DFMA), konstruktiomateriaalin valintaprosessiin, alumiiniin rakennemateriaalina, elementtimenetelmään sekä teolliseen muotoiluun.
Tuotekehitys tehtiin kahdessa osassa. Ensimmäisenä luotiin eri rakenneratkaisuja mallintamalla 3D-mallit sekä tekemällä niille alustava lujuustarkastelu Solidworks-simulaatiotyökalulla. Tämän jälkeen näistä valittiin paras lähtökohta rakenneanalyysille.
Rakenneanalyysi rajoitettiin koskemaan vain optimoitavaa kaiderakennetta ja muu hoitotasokokonaisuus rajattiin työn ulkopuolelle. Ensimmäisten laskentatulosten perusteella mallia parannettiin ja etsittiin ratkaisut ilmenneille ongelmille ja heikkouksille. Tämän jälkeen tehtiin uusi rakenneanalyysi parannellulle tuotteelle. Lopuksi pohdittiin saatuja tuloksia, tuotekehityksen onnistumista ja mahdollisia jatkokehityskohteita.
Työssä päästiin asetettuihin tavoitteisiin. FEM-analyysi rajoitettiin kuitenkin vain tutkittavaan rakenteeseen ja tarkempien tulosten saamiseksi laskenta tulisi suorittaa koko kaiteeseen liittyvälle hoitotasokokonaisuudelle. The goal of this thesis was to optimize an aluminium cage structure that is part of a movable stairs of a larger service platform. The thesis was commissioned by Enmac Oy.
The foundation for the product development process was created in the theory section. These included requirements set by the standards, principles of DFMA, choosing process of construction materials, aluminium as a construction material, finite element method (FEM) and industrial design.
The process development was done in two phases. First, initial iterations of models were created and analyzed with Solidworks simulation tool. Second, based on these initial findings the best version was selected to be analyzed with finite element method.
After the first round of FE-analysis the structure was further improved based on the results. Finally, the optimized and improved structure was analyzed from the viewpoint of how well the product development succeeded. Conclusions and further study points and ideas for improvements were discussed based on the results.
The set goals for this thesis were met. However, due to the simplifications in the FE-model these results should be improved by analyzing the complete structure. This includes the movable stairs and the larger service platform.
Teoriaosuudessa luotiin pohja tuotekehitysprosessille perehtymällä standardien asettamiin vaatimuksiin, tuotanto- ja valmistusystävällisen suunnittelun periaatteisiin (DFMA), konstruktiomateriaalin valintaprosessiin, alumiiniin rakennemateriaalina, elementtimenetelmään sekä teolliseen muotoiluun.
Tuotekehitys tehtiin kahdessa osassa. Ensimmäisenä luotiin eri rakenneratkaisuja mallintamalla 3D-mallit sekä tekemällä niille alustava lujuustarkastelu Solidworks-simulaatiotyökalulla. Tämän jälkeen näistä valittiin paras lähtökohta rakenneanalyysille.
Rakenneanalyysi rajoitettiin koskemaan vain optimoitavaa kaiderakennetta ja muu hoitotasokokonaisuus rajattiin työn ulkopuolelle. Ensimmäisten laskentatulosten perusteella mallia parannettiin ja etsittiin ratkaisut ilmenneille ongelmille ja heikkouksille. Tämän jälkeen tehtiin uusi rakenneanalyysi parannellulle tuotteelle. Lopuksi pohdittiin saatuja tuloksia, tuotekehityksen onnistumista ja mahdollisia jatkokehityskohteita.
Työssä päästiin asetettuihin tavoitteisiin. FEM-analyysi rajoitettiin kuitenkin vain tutkittavaan rakenteeseen ja tarkempien tulosten saamiseksi laskenta tulisi suorittaa koko kaiteeseen liittyvälle hoitotasokokonaisuudelle.
The foundation for the product development process was created in the theory section. These included requirements set by the standards, principles of DFMA, choosing process of construction materials, aluminium as a construction material, finite element method (FEM) and industrial design.
The process development was done in two phases. First, initial iterations of models were created and analyzed with Solidworks simulation tool. Second, based on these initial findings the best version was selected to be analyzed with finite element method.
After the first round of FE-analysis the structure was further improved based on the results. Finally, the optimized and improved structure was analyzed from the viewpoint of how well the product development succeeded. Conclusions and further study points and ideas for improvements were discussed based on the results.
The set goals for this thesis were met. However, due to the simplifications in the FE-model these results should be improved by analyzing the complete structure. This includes the movable stairs and the larger service platform.