Tuotesuunnittelun tueksi tarvitaan monesti erilaisia simulointeja. Mekaniikkapuolella tyypillisimpiä ovat lujuuslaskenta (FEM), lämpösimulointi, virtausanalyysit, täyttymisanalyysi, vääristymisanalyysi, värähtelysimulointi sekä akustiikkasimulointi. Kerron tässä lyhyesti simuloinneista, jotka liittyvät vahvasti kuluttajatuotesimulointiin.

Lujuuslaskentaa tarvitaan varmistamaan tuotteen riittävä kestävyys. Lujuuslaskenta on erityisen tarpeellinen kun halutaan optimoida rakenne ja säästää siten tuotantokustannuksissa. Ainevahvuuden pienentäminen säästää heti materiaalikustannuksissa.

Esimerkki: http://www.youtube.com/watch?v=jHRCv6Bc0x8

Lisätietoja lujuuslaskennasta esim. täältä: http://koneharrastaja.nettisivu.org/lujuuslaskenta/

Lämpösimulointia taas tarvitaan usein kotelorakenteiden suunnittelussa varsinkin kun kotelon sisälle laitetaan paljon lämpöä tuottava piirilevy, jossa on lämpöätuottavia komponentteja kuten prosessori. Tällöin voidaan koko tuote simuloida eri lämpötiloissa ennenkuin on tehty yhtään valmista prototyyppiä. Tämä nopeuttaa tuokehitysaikaa ja säästää tuotekustannuksissa.

Esimerkki: http://www.youtube.com/watch?v=oggJkklJYUA

Virtausanalyysiä käytetään lämpösimuloinnin rinnalla eli miten lämpö virtaa kotelosta pois, mutta myös esim. putkistojen suunnittelussa. Virtausanalyysejä tehdään myös lentokone- ja autoteollisuudessa tutkittaessa ilmanvastusta, ilman pyörteilyä ja nostetta ja haettaessa optimaalista muotoa rakenteille.

Esimerkki: http://www.youtube.com/watch?v=GDgTwadkJ50

Täyttymisanalyysiä käytetään usein muoviteollisuudessa ruiskupuristuksen simuloinnissa. Sopivan syöttöpisteen määrittely on tärkeää muovituotteen täyttymisen kannalta. Tällöin voidaan myös verrata miten eri materiaalit käyttäytyvät ruiskutuksessa ja tuleeko vajaatäyttöä sekä saadaan täyttymisajat.

Esimerkki: http://www.youtube.com/watch?v=pNPEbGFmrCY

Vääristymisanalyysiä käytetään täyttymisanalyysin rinnalla esim. ruiskupuristuksen simuloinnissa. Muovituote saattaa olla sen muotoinen, että on olemassa riski tuotteen vääristymiseen ruiskupuristuksen jälkeen. Tällöin esim. tasopinnasta saattaa tulla kiero ja tuote ei täytä lopputuotteen vaatimuksia. Hakemalla oikea syöttöpiste ja materiaali, voidaan välttää lopputuotteen virheellinen geometria. Tällöin voidaan hakea myös tuotteelle erilainen ulkomuoto, joka ei ole niin herkkä vääristymille.

Esimerkki: http://www.youtube.com/watch?v=z1YLYNe7Thw

Värähtelysimulointi liittyy usein erilaisiin koneisiin ja laitteisiin, joissa tapahtuu liikettä. Esim. erilaisia moottoreita pyritään simuloimaan siten, että haitalliset värähtelyt olisivat mahdollisimman pieniä laitteen suunniteluilla käyttötapahtumilla. Erityisesti erilaiset vaihteistot ja moottorit ovat arkoja haitalliselle värähtelyille tietyillä ominaistaajuuksilla.

Esimerkki: http://www.youtube.com/watch?v=L_4Vmtkf27I

Akustiikkasimulointeja tehdään esimerkiksi matkapuhelinpuolella. Mikrofonin ja kaiuttimen pitää toimia mahdollisimman hyvin rakenteen kanssa. Akustiikkasimulointia käytetään myös huoneakustiikan suunnittelussa ja meluntorjunnassa.

Youtubessa on yksinkertainen esimerkki akustiikkasimuloinnista: http://www.youtube.com/watch?v=GOoGvVyGSls

Artikkelin kirjoittaja on Kari Vatka, joka on yrittäjänä suunnittelutoimisto Conseptas Oy:ssa. Jos tulee ajatuksia artikkelista tai tarvitset apua tuotesuunnittelussa tai simuloinnissa, ota rohkeasti yhteyttä meihin: http://www.conseptas.com/yhteystiedot