Aangepaste ontwerpmethode bij Vitalo Industries
Aangepaste ontwerpmethode bij Vitalo Industries
Vitalo Industries, gevestigd in Meulebeke, heeft meer dan 85 jaar ervaring in de productie van plastic en isolerende onderdelen. Als één van de marktleiders in hun sector produceren ze kleine en middelgrote series voor verschillende industriële sectoren zoals de medische, automotive en machinebouw sectoren. Hun drang naar innovatie zorgde voor een lidmaatschap bij Flanders Make in twee van onze compententieclusters. In een voorgaand onderzoeksproject hadden we reeds een verbeterde methode om structurele optimalisatie uit te voeren ontwikkeld. Samen met Vitalo Industries hebben we nu onderzocht of we deze methode konden optimaliseren op thermovormen, een productietechniek die Vitalo Industries veelvuldig gebruikt.
Structurele optimalisatie van een productontwerp
Bij een structurele optimalisatie van een productontwerp berekenen we het ontwerp van de mechanische structuur aan de hand van parameters zoals de inwerkende belastingen/krachten op de structuur, maar ook de vereiste stijfheid, sterkte en kost ervan. Het optimalisatieprogramma dat we in een vorige project reeds ontwikkelden gaat hierbij op zoek naar de meest optimale plaatsing van materialen in een mechanische structuur en houdt daarbij rekening met bijhorende ontwerpparameters zoals diktes en afmetingen. Deze multi-materiaal topologie-optimalisatie vertrekt van een mesh (.STL-bestand) van de geometrie van de mechanische structuur en van een set materialen, opgegeven door de ontwerper. Het resultaat is een ontwerpvoorstel waarin zichtbaar is welke materialen het best toegepast worden in welke zones van het ontwerp. De bestaande optimalisatiemethode hebben we verbeterd door de mogelijkheden en beperkingen van productietechnieken te laten inwerken op het resultaat. Hierdoor konden we ervoor zorgen dat het berekende resultaat beter aansloot bij de mogelijkheden van de, door Vitalo Industries, gebruikte productietechniek.
Van theorie naar praktijk
Een eenvoudige testopstelling bij Vitalo Industries zou deze simulaties moeten valideren. Hierbij zorgde een houten frame voor een representatieve voorstelling van constructie in de machine of het voertuig waarop de gethermoformeerde panelen rusten of steunen. Een eenvoudige belasting door middel van gewichten en een opmeting van de resulterende doorbuiging liet toe om de stijfheid te bepalen. De resultaten van deze testopstelling bevestigden de hierboven vermelde voorspellingen van de optimalisatieberekeningen. Met deze gunstige testresultaten en bijhorende kostenbesparing slaagde Vitalo Industries er bovendien in om hun klant te overtuigen het aangepaste ontwerp uit te rollen. Dit resultaat zorgde er bovendien ook nog voor dat Vitalo Industries maar liefst zeven nieuwe opdrachten ontving die, gespreid over de komende vijf jaren, de omzet van hun afdeling ‘thermovormen’ met 5% zal doen toenemen én bijkomende jobs zal creëren, zowel in hun R&D-afdeling als in hun productie-afdeling.
"De samenwerking tussen Flanders Make en Vitalo heeft er voor gezorgd dat we op een economischere manier onze producten gaan ontwerpen en toch blijven voldoen aan de eisen van de klant. Door de technische kennis van Vitalo te combineren met projectgebaseerde ondersteuning van Flanders Make hebben we onze ontwerpmethode grondig kunnen herzien."
Anne-Laure Lannoo - R&D Manager Vitalo Industries
Samenwerkingen zoals deze tonen aan hoe Flanders Make bedrijven kan helpen om hun productontwerpen te optimaliseren, om hun ontwerpers te ondersteunen bij het maken van (kritische) ontwerpkeuzes, om verschillende productconcepten op een efficiënte manier te vergelijken en om de grenzen van een ontwerp, zowel op technisch vlak als qua kosten, te verleggen.
