3D-tulostettava hy­drau­liik­ka­lohko John Deere Forestrylle

Etteplan kokosi projektia varten tiimin, jossa oli mukana sekä 3D-tulostuksen (ainetta lisäävä valmistus, additive manufacturing eli AM) suunnittelun ja -simuloinnin, virtauslaskennan (CFD) että FEA-lujuuslaskennan asiantuntijoita. Suunnitteluprosessin lähtökohtana oli alkuperäisen hydrauliikkalohkon suorituskykyanalyysi, josta lähdettiin ideoimaan uusia konsepteja virtauskanavien suunnitteluun.

Etteplan kokosi projektia varten tiimin, jossa oli mukana sekä AM-suunnittelun ja -simuloinnin, virtauslaskennan (CFD) että lujuuslaskennan (FEM) asiantuntijoita. Suunnitteluprosessin lähtökohtana oli alkuperäisen hydrauliikkalohkon suorituskykyanalyysi, josta lähdettiin ideoimaan uusia konsepteja virtauskanavien suunnitteluun. CFD-analyysien avulla pystyttiin laskemaan ratkaisujen painehäviöt ja siten vertaamaan niiden suorituskykyä. Uusi kanavamalli valittiin suorituskyvyn ja tulostettavuuden perusteella. Kumpaakin ominaisuutta myös hienosäädettiin optimaalisemmaksi. Seuraavassa suunnitteluvaiheessa keskityttiin hydrauliikkalohkoon kokonaisuutena, mitä seurasi FEM-analyysi tai lujuuslaskenta. Jälleen ratkaisuja hienosäädettiin lujuuden lisäämiseksi ja jotta voitiin varmistaa, että rakenne kestää tunnetut käytönaikaiset kuormat. Tulostusprosessin simulointia hyödynnettiin tulostusalustan optimaalisen asennon määrittämiseen, niin että jauheenlevittimen törmäysriskit ovat mahdollisimman vähäiset. Samalla tarkistettiin tulostuksenaikaiset ja sitä seuraavat muodonmuutokset sekä saatiin lisävarmuutta tukirakenteiden suunnitteluun. 

Etteplan onnistui suunnittelemaan John Deere Forestry Oy:lle uuden hydrauliikkalohkon, jonka painehäviöt ovat 40 % pienemmät ja massa 60 % pienempi verrattuna perinteisillä menetelmillä valmistettuun komponenttiin. Virtauskanavat suunniteltiin toimimaan optimaalisesti korkeilla hydrauliöljyn virtausnopeuksilla molempiin suuntiin ja tukemaan itse itsensä tulostuksen aikana. Samalla ratkaisu pienentää osan kokoa, mikä helpottaa ympäröivien komponenttien asennusta ja purkua kunnossapitotöiden yhteydessä.

Etteplan suunnitteli uudelleen metsäkoneen hydrauliikkalohkon – asiakkaan asettamat tavoitteet saavutettiin. Omaperäinen ja tehokas kanavarakenne löydettiin Etteplanin AM- ja simulaatioasiantuntijoiden kitkattomalla yhteistyöllä