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.

vitalo-web-header-short-video-1

©Vitalo Industries

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.

Optimaliseren van thermovormen

Een belangrijk onderdeel van de activiteiten van Vitalo Industries is het produceren door middel van thermovormen. Deze techniek vertrekt van een vlakke plastic plaat die men opwarmt. Na het verwarmen wordt de plastische plaat gevormd door een mal in de plaat te duwen en de lucht ertussen te evacueren. Vervolgens blijft het materiaal, na het afkoelen, de gewenste vorm behouden. Met deze productietechniek geeft Vitalo Industries grote voertuigpanelen, maar ook omkastingen van industriële machines, zodanig vorm dat ze niet alleen licht in gewicht zijn, maar ook de nodige stijfheid bevatten.

Na de implementatie van onze optimalisatietool op panelen van landbouwmachines kwam aan het licht dat Vitalo Industries zijn ontwerp voor deze panelen 20% lichter kon maken. De noodzakelijke stijfheid van het paneel bleef daarbij behouden én bovendien zou de productiekost met 15% dalen.

header-foto-banner-homepage-T-harvest-serie-groter
©Vitalo Industries

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.

Samenwerken met Flanders Make

Anne-Laure Lannoo - R&D Manager Vitalo Industries:

"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."

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.

Vitalo

Jan Stroobants
Auteur

Jan Stroobants

Jan behaalde een MSc als werktuigbouwkundig ingenieur aan de KU Leuven (2008). Hij startte zijn loopbaan bij Flanders' DRIVE, waar hij zich voornamelijk toelegde op duurzaamheidstesten en structurele CAE-berekeningen. De laatste jaren heeft hij als onderzoeker methoden en tools ontwikkeld (en virtueel of fysisch gevalideerd) rond onderwerpen als structurele versterkingen, gecombineerde proces-productoptimalisatie, en het evalueren van ontwerpconcepten in een vroege ontwerpfase. In zijn huidige functie bij Flanders Make als Senior Research Engineer leidt hij niet enkel onderzoeksprojecten rond multimaterial topologie optimalisatie, maar is hij ook actief in simulatie & validatie in de context van lichtgewicht en structurele optimalisatie en in het ontwikkelen van tools die ontwerpers meer inzicht geven tijdens de vroege ontwerpfase.

Related Posts

BLIJF OP DE HOOGTE!

Schrijf je in voor onze nieuwsbrief en ontvang de interessantste artikels over innovaties in de maakindustrie en updates over Flanders Make.