Vad händer egentligen när du överbelastar din design? Böjs, bryts eller splittras den? Hållbarhet är centralt vid framtagandet av slitstarka produkter. Ta reda på hur SOLIDWORKS Simulation kan hjälpa dig att skapa en bättre, hållbar design.
Det är bra att ha kontroll över produkten du designar – och det är särskilt bra att ha kontroll över vad som händer om den går sönder. Genom att ha kontroll kan du se till att de dyrbara komponenterna i din konstruktion består, medan de billigare komponenterna är de som skadas vid överbelastning. Resultatet? Reservdelar kan bytas ut till en låg kostnad – vilket blir en vinst för slutanvändaren, din produkt och dig.
Men exakt hur testar du överbelastning? Hur dokumenterar du det? Vilka verktyg och processer måste du förstå för att känna till konsekvensen av din design? Och sist men inte minst; hur undviker du överbelastning?
Det här är frågor som jag ofta får och som jag kommer att svara på i följande avsnitt med hjälp av SOLIDWORKS Simulation.
Kunskap om produkten betyder bättre kontroll
Vi kan visa och skapa en bättre förståelse för hur mycket överbelastning vår produkt kan uthärda genom att praktiskt taget testa vår SOLIDWORKS-geometri.
När jag talar om att ha kontroll över en design är nyckelordet produktkunnande. Ju tidigare du kan få kunskap om material, styrkor, svagheter och så vidare i din design, desto snabbare kan du få kontroll över din produkt och förväntningarna kring den.
Med SOLIDWORKS Simulation kan du testa din konstruktion för belastning och överbelastning och få svar på frågor som vilken del av produkten misslyckas eller fallerar, vilka är de svagaste områdena och vilken blir konsekvensen vid överbelastning?
35% ingenjörer testar inte sin design
Mattias Robertsson, Senior Territory Technical Manager från SOLIDWORKS Corporation, höll ett webbinarium om simulering. Han inledde med en snabb omröstning där han frågade hur de deltagande ingenjörerna kontrollerade ”Säkerhetsfaktorn” i sin design. Specifikt frågade han hur de testar för överbelastning.
Så här såg resultatet ut:
- + 40% gjorde manuella beräkningar för hand
- + 40% använde 3D Simulation
- Cirka 35% testade inte alls
- + 25% genomförde fysiska tester
“Säkerhetsfaktor”:
En säkerhetsfaktor (FoS) visar hur mycket starkare ett system är än det behöver för en avsedd belastning. Många system är avsiktligt byggda mycket starkare än vad som behövs för normal användning för att klara nödsituationer, oväntade belastningar, missbruk eller försämring. (Källa: Wikipedia)
Många deltagare använde en eller flera av metoderna som nämnts ovan – men många testade inte ”Säkerhetsfaktorn” i sin design alls. Detta kan bli väldigt kostsamt om en ohållbar design går hela vägen till att bli en prototyp eller till och med går i produktion.
Jag vet inte om du är lika förvånad över detta som jag, men bästa scenariot måste i så fall vara att ingenjörerna är erfarna när det kommer till produktdesign och att produkterna därför (förhoppningsvis) är hållbara.
Men kan det finnas mer faktorer än hållbarhet?
Vad händer om du kan hjälpa ditt företag att spara massor av pengar genom att minska mängden material och ändå göra en produkt som är hållbar?
Låt oss titta närmare på varför du ska arbeta med “Säkerhetsfaktorn”.
Vad kan du göra specifikt för att förbättra din design och se till att den kan överbelastas utan att det får allvarliga konsekvenser? Det finns två sätt att arbeta med belastning:
- Motstå belastningen – du stärker svaga punkter, så att alla komponenter eller områden i designen kan hantera påfrestningen.
- Inbyggda svagheter – du bestämmer vilka komponenter eller områden i komponenter som behöver går i sönder vid överbelastning.
Nu tittar vi närmare på ett case:
KOMPAN valde att stå emot överbelastning
För att säkerställa att en gungbräda på en lekplats aldrig går sönder designar KOMPAN den ofta på ett sådant sätt att den kan motstå belastningen från massor av barn som hoppar runt på den. I vissa fall kommer den till och med att uthärda en massa lekfulla vuxna.
Detta innebär att beräkningar om gungbrädans hållbarhet görs med en mycket hög ”säkerhetsfaktor”, för att gungbrädan alltid ska klara belastningen.
KOMPAN är ett danskt företag specialiserat på lekplatslösningar. Deras produkt tillverkas inte bara av högkvalitativa material, de uppfyller också de högsta kvalitetsstandarderna och har total kontroll över hållbarhet och säkerhet.
Varje år leker eller tränar 150 miljoner människor världen över på en av KOMPAN:s lekplatser eller träningsplatser. Därför är det ytterst viktigt för KOMPAN att följa de absolut högsta säkerhetsnormerna som rör lekplatser.
Ett offentligt löfte från KOMPAN lyder:
”Vi kompromissar aldrig med säkerheten, och vårt materialval är av högsta kvalitet när vi skapar extremt hållbara och långvariga lösningar för alla slags väder”.
Resan från huvudsakliga designbeslut och till praxis och daglig användning är inte lång. Därför är det bra att mantrat på deras designavdelning handlar om ”Säkerhetsfaktorn” och beräkning av belastningar för att säkerställa mycket hållbara och säkra lösningar.
Inbyggda svagheter? Böj och bryt som du vill
Principen bakom den här metoden går så här: Istället för att spendera massor av pengar på att byta dyra komponenter bygger du in en svaghet någon annanstans i konstruktionen för att spara pengar.
Ett bra exempel är propellern på en utombordsmotor. Här har designen en inbyggd stift som går sönder innan något annat går sönder inom konstruktionen. Stiftet är en bra lösning, för om den inte byggdes för att gå sönder skulle det innebära att hela båten skulle vända om propellern skulle träffa något i vattnet – en mycket större oro och kostsam incident.
Denna princip används också när man bygger flygmotorer. Själva motorn är säkrad på fyra olika platser som alla går sönder och låter motorn gå innan vingen rivs av. Detta innebär att flygplanet kan flyga på ett säkert sätt, även efter att ha förlorat en motor. Så oroa dig inte om en motor faller av en dag du är ute och flyger, designen är förberedd för det.
En verktygslåda som ger svar
För att du ska få svar på alla relevanta frågor du kan ha om din produkts bärkraft och hållbarhet har SOLIDWORKS Simulation gjort det möjligt för dig att testa olika aspekter på din design innan du gör den första prototypen. Aspekter som:
- Spänning
- Områden med låg spänning
- Deformering
- Säkerhetsfaktor
- Livstid (utmattning)
- Naturlig frekvens
Med andra ord, verktygslådan i SOLIDWORKS Simulation ger dig en mycket bättre och djupare inblick i din design – och insikter leder till bättre beslut!
Utöver den användbara verktygslådan får du också kontroll över viktiga faktorer tidigt i designprocessen. Faktorer som:
- Dimensioner och storlek
- Möta specifikationskrav
- Idéer och koncept
- Designbeslut
- Designförbättringar
- Kvalitetsförbättringar
- Kostnadsförbättringar
Det finns mycket mer med virtuell testning och simulering, och snart publicerar jag mer information om ämnet. Om du inte vill vänta och har fler frågor nu är du välkommen att kontakta oss, så svarar vi dig gärna. Jag skulle också rekommendera att du registrerar dig för vårt nyhetsbrev där du får tillgång till inspirerande videor, bloggar, värdefulla tips och tricks och mycket mer.
Läs mer om SOLIDWORKS Simulation här
Michael Thomson
Solution Manager
