2.3.3 Exempel 3: Formoptimering av släde till fräsmaskin

Ett exempel där en optimering gjorts av utformningen är en höghastighetssläde till en fräsmaskin.

Släden utsätts vid drift för en acceleration på 2g. Den ursprungliga utformningen visas som a i figur 40. Med omfattande manuella optimeringsberäkningar kombinerade med återkommande ändringar i CAD-modellen samt överföring av denna till FEM -beräkning kunde man finna en innovativ, överlägsen ribbutformning för släden (se b i figuren nedan). Figuren (bild c) visar också beräknad formändring hos släden vid belastning. Den ovanliga utformningen ger en i det närmaste optimal gjutbarhet. Kraven från modelltillverkare och gjuteri uppfylldes väsentligt mycket bättre än vid den lådformigt ribbförstärkta varianten. Genom optimering av utformningen av ribbförstärkningen uppnåddes 50 procent mindre formförändring än vid den ursprungliga utformningen. Vikten reducerades med 15 procent, vilket även medförde en sänkning av tillverkningskostnaden med 10 procent.

Figur 40: Släde till höghastighetsfräs. Ursprunglig utformning (a), manuellt optimerad utformning (b) och slädens beräkande formförändring vid max belastning (c).

 

Materialet är EN-GJS-400-18: Godsvikt: cirka 140 kilo. Dimensioner: 1400 x 500 x 150 millimeter (Heidenreich & Harbeck, Tyskland)

En ytterligare genomgång gjordes med programvara för formoptimering. I programmet definierades tillgänglig byggvolym, samt de fasta punkter och laster som geometrin skall bära. Den vid optimeringen erhållna utformningen, vilken väl överensstämmer med den manuellt erhållna utformningen, framgår av figur 41. Genom optimeringen erhölls en ytterligare minskning av formändringen vid belastning med 30 procent. Vidare minskades godsvikten med ytterligare 2 procent.

Figur 41: Formoptimerad utformning av släden.

1939