Tulevaisuuden teräsrakenteet ja vaativa valmistus. 3D-skannaus ja käänteinen suunnittelu

Transkriptio

1 Tulevaisuuden teräsrakenteet ja vaativa valmistus Hämeenlinnassa D-skannaus ja käänteinen suunnittelu Timo Kärppä, HAMK Ohutlevykeskus 2018

2 2 SISÄLTÖ 1. Digitaalisuus mahdollistaa monia asioita 2. Mitä on käänteissuunnittelu? 3. Käänteissuunnittelun etuja 4. Esimerkkejä 5. 3D-skannauksen hyödyntäminen ohutlevyrakenteissa

3 3 Digitaalisuus mahdollistaa monia asioita Teknologiakeskeisyydestä asiakaskeskeisyyteen Kustannustehokkuus ja kilpailukyky Ekologisuus Monikäyttöisyys monialaisuus - resurssiviisaus - nopeus Visuaalisuus virtuaalisuus kokemuksellisuus Vuorovaikutus ja kommunikointi

4 4 Mitä on käänteissuunnittelu? Taustaa: Takaisinmallinnus uudelleen suunnittelu - käänteissuunnittelu Hyödynnetty ohjelmistokehityksessä selvittämällä olemassa olevan ohjelman toiminnallisuutta mutta sopii myös muille tuotteille Myös tuotekopiointi ja kilpailijan tuotteiden jatkokehittäminen on käyttänyt takaisinmallinnusta Mekaniikassa digitalisaation kehittyminen on mahdollistanut uudet sovellukset teollisuudessa Voidaan hyödyntää omien tuotteiden kehittämisessä

5 5 Mitä on käänteissuunnittelu? Voidaan hyödyntää omien tuotteiden kehittämisessä - miten? Idea on muuttaa fyysinen kappale digitaaliseen muotoon ja lisätäsiihen hyödyllistä informaatiota. Siis olemassa olevan kappaleen hyödyntämistä uuden suunnittelussa. Geometria, tilavuus Parametrisuus, Materiaali, muut fyysistä kappaletta mallintavat ominaisuudet, valmistustoleranssit Toimivuus suuremmissa kokonaisuuksissa, käytön aikaiset muodonmuutokset, sisäiset jäännösjännitykset, kuluminen, jne.

6 6 Mitä on käänteissuunnittelu? Käänteissuunnittelun kokonaisuus Simulointi LS Dyna&FEM VR ja AR Lisätty todellisuus 3D-malli (CAD) Valmistus Ainetta poistavat menetelmät, muovaus ym.. Prototyypit Jigit Tuotteet Loppukäyttö 3Dskannaus STL STEP IGES 3D-tulostus Ainetta lisäävät menetelmät

7 7 Käänteissuunnittelun etuja 3D-tulostaminen mahdollista - Voidaan tulostaa esim. varaosia. Tietomallien hyödyntäminen CAD-malleina - Uudet tuotemuutokset myös sellaisiin kappaleisiin, joista ei ole 3D-mallia. Säästetään merkittävästi työaikaa ja saadaan tarkkoja digitaalisia malleja käyttöön. Geometrian todentaminen ja mittaaminen - Tietomallia voidaan tutkia ja mitata vapaasti, koskematta enää itse fyysiseen kappaleeseen kuten geometristen toleranssien mittaus ja muodon tarkastelu helppoa. - Voidaan tutkia esim. osan tai piirteen kulumista tai muita käytönaikaisia muutoksia. Hyödyntäminen simuloinnissa - Tarkka reaalikappaleen mukaisen geometrian ( sis. myös muotovirheet) hyödyntäminen digitaalisessa simuloinnissa. Hyödyntäminen laadunhallinnassa - Tietomalli voidaan tallentaa myöhempiä tarkasteluja varten eikä alkuperäistä fyysistä kappaletta enää tarvita.

8 8 Kappaleen muuttaminen digitaaliseen muotoon Kappaleen pinnan skannaus Pintaverkkomallin virheiden korjaus, kuten reikien paikkaus Pintaverkkomallin muunnos tilavuusmalliksi Geometrian muokkaus CAD:ssa

9 9 Esimerkkejä Ohutlevytuotteen geometrian tutkiminen skannauksen jälkeen Yksityiskohtien tarkastelu Video: Ohutlevytuotteen mittaaminen automatisoitu mittaus

10 10 Esimerkkejä Testauslaitteen suuttimen uudelleen mallinnus ja varaosan tulostus Fyysisestä kappaleesta skannattu digitaalinen pintamalli Pinnan epätarkkuuksien korjaaminen. Valmis malli. Step muodossa Alkuperäinen kappale Kappaleen pituus on n. 15mm 3D tulostettu kappale

11 11 Esimerkkejä Valukappaleen uudelleen suunnittelun vaiheet. Yrityscase: Todellinen kappale Skannattu ja verkotettu pintamalli CAD tilavuusmalli Kappaleen koneistus

12 12 Esimerkkejä Uuden osan valmistus rikkoontuneen tilalle: Vaikeiden geometrioiden mallinnus mittatarkasti valmistusta varten:

13 13 Esimerkkejä Levyn profiilin mittaus taivutusvastuksen ja neliöllisen pintamomentin määritystä varten

14 14 Esimerkkejä Levynmuovaus ja X-Die -muovaus

15 15 3D-skannauksen hyödyntäminen ohutlevyrakenteissa Mittaukset. Kolme vaihetta: Step 1 Mittaus Step 2 Tarkastelu Step 3 Raportointi Industrial 3D Coordinate Measurement with ATOS GOM

16 16 Kiitos mielenkiinnosta! Yhteystietoja: HAMK Ohutlevykeskus, 3D-teknologiat -tutkimusryhmä Timo Kärppä Konetekniikan lehtori DI Kaartokatu Riihimäki p timo.karppa@hamk.fi