Topologian optimonti

Olemme toteuttaneet lämpökäsittelyarinan topologian optimoinnin Finite Element Method (FEM) -analyysin avulla. Tämä esimerkkiprojekti esittelee prosessia ja saavutettuja etuja korkean lämpötilan ympäristössä käytettävän komponentin suunnittelussa ja kehityksessä.

Projektin tavoitteena oli optimoida lämpökäsittelyarinan rakenne, jotta se kestää korkeita lämpötiloja tehokkaasti ja säilyttää samalla riittävän rakenteellisen lujuuden. Optimoimme arinan geometrian ja arvioimme käytettävien materiaalien sopivuutta korkean lämpötilan ympäristöön. Optimoitu rakenne paransi sekä lujuutta että materiaalitehokkuutta, joka vähentää valmistuskustannuksia ja lisää arinan käyttöikää sekä käytettävyyttä.

Analyysin vaiheet:

1. Lähtötilanteen analyysi:

Ensin analysoimme alkuperäisen rakenteen FEM-menetelmällä Tutkimme jännitysten ja muodonmuutosten jakautumista korkean lämpötilan ja käyttökuormituksen alaisena. Tämä antoi meille käsityksen siitä, missä rakenteen osissa esiintyy heikkouksia tai ylikuormitusta.

2. Topologian optimointi:

Käytimme topologian optimointia vähentääksemme      materiaalia alueilla, joissa sitä ei tarvita, ja vahvistaaksemme kriittisiä kohtia . Etsimme erilaisten versioiden joukosta optimaalisen haluttuun käyttötarkoitukseen. Optimoinnin myötä saavutimme kevyemmän mutta edelleen erittäin kestävän rakenteen, joka vastaa paremmin kuormituksiin ja lämpölaajenemiseen.

3. Materiaalin valinta:

Analysoimme korkeita lämpötiloja kestäviä materiaaleja, ja lopullisessa rakenteessa käytettiin optimoitua materiaalivaihtoehtoa, joka paransi arinan kestävyyttä ilman, että rakenteen paino tai valmistuskustannukset kasvoivat merkittävästi.

4. Optimoinnin tulokset:

Lopputuloksena saatiin rakenteellisesti optimoitu lämpökäsittelyarina, joka on sekä kevyempi että vahvempi kuin alkuperäinen rakenne. Tämä uusi rakenne kestää paremmin korkeita lämpötiloja ja pidentää arinan käyttöikää merkittävästi.

5. Arinan valmistus:

Kun arinan lopullinen geometria oli vahvistettu, teimme asiakkaallemme arinan ohutlevystä valmistukseen tarvittavat osakohtaiset- ja kokoonpanopiirustukset sekä polttoleikemallit.

Teollisuuden laimentimen kaasunpoistokolonni

Meidän erityisosaamistamme ovat etenkin teollisuuden painelaitteiden suunnittelu. Tässä esimerkissä esitellään teollisuuden laimentimen kaasunpoistokolonnin suunnitteluprojekti. Projekti sisälsi lämmönvaihtimen putkiston suunnittelun, Säiliön lujuuslaskennan EN13445-standardin mukaisesti, 3D-mallinnuksen sekä valmistuspiirustusten laatimisen.

Projektin vaiheet:

1. Lämmönvaihtimen putkiston suunnittelu:

Ensimmäinen vaihe projektissa oli kaasunpoistokolonnin lämmönvaihtimen putkiston suunnittelu. Tämä putkisto on kriittinen, jotta kolonnissa tapahtuva kaasunpoisto ja lämpöenergian siirto toimivat optimaalisesti ja halutulla tavalla. Suunnittelimme putkiston joka tarjoaa tehokkaan lämmönvaihdon, kestäen samalla korkeita paineita ja lämpötiloja.

2. Säiliön lujuuslaskenta EN13445-standardin mukaisesti:

Kaasunpoistokolonni suunniteltiin ja laskennat suoritettiin EN13445-standardin mukaisesti, joka on laajasti käytetty paineastioiden suunnittelussa Euroopassa. Laskelmat sisälsivät muun muassa säiliön rakenteellisten osien lujuuden, materiaalivalinnat, hitsaussaumojen arvioinnin sekä turvallisuusmarginaalien määrittämisen. Tämä varmistaa, että säiliö kestää vaaditut paineet ja lämpötilat turvallisesti ja luotettavasti.

3. 3D-mallinnus:

3D-mallinnus oli olennainen osa projektia. 3D-mallin avulla pystyimme visualisoimaan kolonnin ja sen putkiston kokonaisuudessaan, joka mahdollisti suunnittelun tarkistamisen, mahdollisten virheiden ennakoimisen ja tehokkaan kommunikoinnin valmistajan kanssa. Mallinnus antoi myös asiakkaalle selkeän kuvan lopullisesta tuotteesta jo suunnitteluvaiheessa.

4. Valmistuspiirustusten laatiminen:

Lopuksi tuotimme tarkat valmistuspiirustukset, jotka sisältävät kaikki tarvittavat tiedot kolonnin valmistamista varten. Näihin piirustuksiin sisältyivät kaikki yksityiskohdat, kuten materiaalien spesifikaatiot, mitat, hitsausohjeet ja kokoamisohjeet. Valmistuspiirustusten avulla varmistimme, että laite valmistetaan täsmälleen suunnitelmien mukaisesti, mikä minimoi virheet ja optimoi tuotantoprosessin.

Taittopyörän FEM-Analyysi AD2000 Merkblatt standardin mukaan

Tässä esimerkkiprojektissa suoritimme FEM-analyysin painelaiteen kuorelle ja sillä sijaitseville yhteille. Analyysi suoritettiin AD2000 Merkblatt S4 -standardin mukaan, joka on erityisesti suunniteltu arvioimaan laskennallisesti ja kokeellisesti määritettyjä jännityksiä. Analyysin tavoitteena oli varmistaa, että komponentit kestävät suunnitellut käyttöolosuhteet, tässä tapauksessa käyttöpaineen noston.

Analyysin keskeiset vaiheet:

1. Materiaalien valinta ja mallinnus:

Komponentti mallinnettiin käyttäen tarkkoja mittoja ja materiaaliominaisuuksia jokaiselle osalle. Osat mallinnettiin käyttäen 3D-mallinnusohjelmaa, ja niille asetettiin analyysiä varten materiaaleille tyypilliset ominaisuudet. Näiden avulla varmistettiin, että malli vastaa mahdollisimman hyvin todellista komponenttia ja antaa mahdollisimman todenmukaisia tuloksia.

2. Meshin luominen ja laadun tarkastus:

Malli jaettiin pieniin osiin, jotta jännitysten jakautuminen voitaisiin analysoida tarkasti ja luotettavasti. Meshin laadun tarkastus varmisti, että analyysitulokset ovat luotettavia ja toistettavissa.

3. Kuormitustapaukset:

Analysoimme komponentin käyttäytymistä kahdessa eri kuormitustilanteessa: normaalikäyttöolosuhteissa ja testiolosuhteissa. Näin varmistettiin, että komponentti täyttää standardin asettamat vaatimukset molemmissa tapauksissa.

4. Jännitysanalyysi:

Tutkimme komponentin eri osien jännityksiä, mukaan lukien kriittiset alueet, kuten rungon laippa ja putken sisäpää. Tämä antoi kattavan kuvan siitä, miten komponentti kestää käyttöolosuhteet ja missä mahdolliset heikkoudet saattavat sijaita.

5. Tulosten arviointi:

Analyysi osoitti, että komponentti täyttää AD2000 Merkblatt S4 -standardin vaatimukset sekä normaalissa käytössä että testitapauksessa. Suosittelimme kuitenkin, että putken sisäpään huippujännityspisteitä seurataan tarkastusten yhteydessä väsymisen varalta.