Kaapelinvetokoneen rungon sivulevyn optimointi
Ahola, Sebastian (2025)
Kandidaatintyö
2025
School of Energy Systems, Konetekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2025061971924
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2025061971924
Tiivistelmä
Tässä kandidaatintyössä optimoidaan Voltigo Oy:lle suunnitellun kaapelinvetokoneen runkorakennetta, erityisesti sen sivulevyjä. Tavoitteena on parantaa laitteen käytettävyyttä ja ergonomiaa vaativissa kenttäolosuhteissa, jolloin keveys ja kestävyys ovat keskeisessä asemassa. Optimointiin hyödynnetään järjestelmällisen tuotesuunnittelun standardia VDI 2221, DFMA-periaatteita sekä numeerista lujuusanalyysiä (FEA).
Työn keskeinen tulos on rakenteellisesti optimoitu sivulevyratkaisu, joka tukee Voltigo Oy:n tavoitetta kehittää kevyempi versio nykyisestä kaapelinvetokoneesta. Suunnittelun ohella työssä tarkastellaan soveltuvia alumiinimateriaaleja ja valmistusmenetelmiä.
Merkittäviä havaintoja ovat valitun alumiiniseoksen ja sen valmistettavuuden kannalta keskeisten suunnitteluratkaisujen arviointi. Vaikka optimoidun rakenteen mukaista prototyyppiä ei työn aikana ehditä valmistaa, työ tarjoaa vahvan pohjan laitteen jatkokehitykselle ja käytännön ohjeistuksen rakenteen valmistukseen ja testaamiseen. Jatkotutkimukselle esitetään useita ehdotuksia, kuten tarkempi jännitysmallinnus ja prototyypin kokeellinen testaus. In this bachelor’s thesis, the frame structure of a cable pulling machine designed for Voltigo Oy is optimized, with a specific focus on reducing the weight of the side plates. The aim is to improve the machine’s usability and ergonomics in demanding field conditions, where lightness and durability are essential. The design process follows the VDI 2221 standard for systematic product development and applies DFMA principles and finite element analysis (FEA) as supporting tools.
The main outcome of the thesis is a structurally optimized side plate solution that supports Voltigo Oy’s goal of developing a lighter version of their current cable pulling machine. In addition to the structural design, the thesis includes a review of suitable aluminum materials and manufacturing methods for this purpose.
Key findings include the selection of an aluminum alloy that balances strength and weight, as well as observations on design choices that support manufacturability. While a full prototype was not manufactured during the project, the work provides a solid foundation for further development and offers practical guidelines for building and testing the optimized structure. Several suggestions for future work are presented, such as more detailed stress modeling and physical testing once a prototype becomes available.
Työn keskeinen tulos on rakenteellisesti optimoitu sivulevyratkaisu, joka tukee Voltigo Oy:n tavoitetta kehittää kevyempi versio nykyisestä kaapelinvetokoneesta. Suunnittelun ohella työssä tarkastellaan soveltuvia alumiinimateriaaleja ja valmistusmenetelmiä.
Merkittäviä havaintoja ovat valitun alumiiniseoksen ja sen valmistettavuuden kannalta keskeisten suunnitteluratkaisujen arviointi. Vaikka optimoidun rakenteen mukaista prototyyppiä ei työn aikana ehditä valmistaa, työ tarjoaa vahvan pohjan laitteen jatkokehitykselle ja käytännön ohjeistuksen rakenteen valmistukseen ja testaamiseen. Jatkotutkimukselle esitetään useita ehdotuksia, kuten tarkempi jännitysmallinnus ja prototyypin kokeellinen testaus.
The main outcome of the thesis is a structurally optimized side plate solution that supports Voltigo Oy’s goal of developing a lighter version of their current cable pulling machine. In addition to the structural design, the thesis includes a review of suitable aluminum materials and manufacturing methods for this purpose.
Key findings include the selection of an aluminum alloy that balances strength and weight, as well as observations on design choices that support manufacturability. While a full prototype was not manufactured during the project, the work provides a solid foundation for further development and offers practical guidelines for building and testing the optimized structure. Several suggestions for future work are presented, such as more detailed stress modeling and physical testing once a prototype becomes available.