For nogle uger siden blev vi hyret til at lave nogle simuleringer af bæreevnen på et 100 meter langt løfteåg. En ordentlig krabat, som skulle kunne bære en vindmøllevinge.
For at blive CE-mærket skal et sådant løfteåg kunne bære 2 gange den tiltænkte byrde. Med almindelige, “håndbårne” beregninger er usikkerhederne dog så store, at åget ville blive produceret til at kunne bære måske fem gange så meget, fordi strukturen og belastningerne er så komplekse.
Med 3D-simuleringer kan vi tage højde for strukturens kompleksitet og få en god idé om, hvor stor belastningen bliver på de forskellige komponenter i løfteåget. Vi finder altså ud af, hvor vi har brug for ekstra styrke, og hvor vi kan spare på materialerne.
Resultatet af simuleringen var da også til at føle på. Vores arbejdstid løb op i 30.000 kroner, men fordi simuleringen gjorde beregningerne så meget mere præcise, endte det med en besparelse i materialer på over 100.000+ kroner.
Udover at åget kunne CE-mærkes, var der således også en klækkelig besparelse at hente, simpelthen ved at gøre beregningerne mere præcise.
Hvilke beregninger bør laves som simulering?
3D-simulering er faktisk en bred betegnelse for en række forskellige beregninger. Nærmest uanset hvilken type af holdbarhedsberegning du har brug for, vil det give mening at køre den igennem simuleringsmaskinen.
Hos Rosenstand har vi forestået en række produktsimuleringer med forskellige formål:
- Termiske analyser
- Styrkesimuleringer
- Produktoptimering
- Sikkerhedssimuleringer
- Buckling-analyser
- Frekvensanalyser
- Udmattelsesanalyser
Kompleksiteten af simuleringen afhænger fuldstændig af designet af produktet, du skal have analyseret, og hvilken egenskab ved produktet der skal under lup.
Hvad er formålet med simuleringen?
Den måske mest hyppige form for simulering er af et emnes styrke; altså hvor stor en belastning produktet kan holde til. Men simuleringer kan også fortælle noget om varmekapaciteterne på et emne, hvor mange gange og hvor meget et emne kan bøjes, før det knækker, eller hvor stor spændingerne i materialet bliver, når produktet tages i brug.
Uanset hvad formålet med simuleringen er, vil der ofte være penge at spare flere steder. Som beskrevet vil der ofte være noget at hente i materialebesparelser, men faktisk gør simuleringerne også processen omkring CE-mærkningen af produktet lettere.
Dertil kommer selvfølgelig besparelser i forbindelse med håndtering og opbevaring af produktet, for taler vi fx om et løfteåg på 100 meter, er det ret afgørende for håndteringen, om du har skåret X ton af den samlede vægt.
Simuleringens blinde plet
Den største fare, når vi har kørt en belastningssimulering på et produkt, er uden tvivl tendensen til at stole blindt på resultaterne.
Ikke nødvendigvis fordi resultaterne af simuleringen er forkerte, men simpelthen fordi vi heller ikke med 3D-simuleringer kan give et perfekt billede af den virkelighed, som produktet skal ud og leve i.
Selvom simuleringerne kommer meget nærmere den virkelige brugssituation end håndberegninger, vil det altid være risikabelt at lægge sig for tæt op ad grænseværdierne.
De overbevisende billeder er ikke virkeligheden
De farvede billeder – eller plot – man får ud af en simulering, virker langt mere overbevisende end en række tal i en resultatrapport.
Man er vant til at se simuleringsbillederne med de røde, grønne og blå farver og afkoder dem hurtigt. Derfor er der også en større risiko for, at man tager resultaterne som værende virkeligheden, hvilket ikke altid er tilfældet.
Resultatet af simuleringen vil eksempelvis være afhængigt af, hvordan produktet er fikseret, hvordan lasten virker, hvilke ydre faktorer der har indflydelse, og hvilke man kan ignorere eller negligere.
I de virkelige brugssituationer er der selvsagt et uendeligt antal faktorer, der spiller ind på emnets styrke og bæreevne.
Tager vi løfteåget som eksempel igen, vil faktorer som vind- og vejrforhold på dagen, opbevaringstemperaturen og eventuelle slag under transporten have indvirkning på den faktiske bæreevne.
Derfor skal du også ved simuleringer sørge for at holde dig på den gode side af estimaterne. Du skal ikke lade dig lokke til at gå lige til kanten, men stadig holde en fin afstand til holdbarhedsgrænsen.
Forskellen på simuleringer og håndberegninger er naturligvis blot, at grænseværdierne ligger væsentligt tættere på den faktiske holdbarhed, og at du derfor ikke behøver at lægge dig på en unødvendig høj sikkerhedsfaktor.
Opsummering
Som du nok har forstået, kan der være mange penge at hente i at bruge simulering i udviklingen af dine produkter.
Du sparer ganske enkelt en masse fysiske tests og prototyper, som ellers ville have været en bekostelig affære.
Om det gælder bæreevne, varmekapacitet, materialeudmattelse eller noget helt fjerde, kan simuleringerne give dig konkrete svar, som du kan forholde dig til, når du designer dine løsninger.
Taler vi om produkter, som skal produceres i mere end ét eksemplar eller ligefrem masseproduceres, jamen så siger det naturligvis sig selv, at besparelsen blot bliver så meget desto større.