Mekaniikkasuunnittelu on tätä päivää
Julkaistu: 26 February 2024
Kun sata vuotta sitten puuseppä valmisti muotoillun puutuolin, hänellä oli vähemmän teknisiä työkaluja käytettävänään kuin tänä päivänä. Nykyään tuolin valmistuksessa käytetään usein suunnittelusta lähtien tietokoneohjelmistoja. Tuolin valmistusprosessi on siis hyvin erilainen kuin ennen vanhaan. Koska myös materiaalitieteet ovat kehittyneet valtavasti sadassa vuodessa, voidaan eri materiaaleja yhdistää aivan eri tavoin kuin aiemmin. Lisäksi metallien ja muovien käsittely- ja muotoilutekniikat ovat muuttuneet koneistuksen myötä, mikä tarkoittaa, että nykyään lähes mikä hyvänsä muoto mille hyvänsä esineelle on mahdollista toteuttaa. Tätä tekee mekaniikkasuunnittelu.
Taustalla kolmiulotteinen malli ja ohjelmointi
Esineiden suunnittelu lähtee tänä päivänä liikkeelle kolmiulotteisen mallin luomisesta esimerkiksi CAD-ohjelmiston avulla. Tämä Computer-aided Design -ohjelmisto on välttämätön lähtökohta tarkalle mekaniikkasuunnittelulle. Tältä pohjalta luodaan sitten kaksiulotteiset piirustukset sekä muut yksityiskohtaiset tekniset piirustukset, joista käyvät ilmi muun muassa halutut materiaalit, ruuvien ja pulttien koot, saranat ja kaikki yksityiskohdat.
Halutun esineen eri osat voidaan joutua valmistamaan eri paikoissa eri välinein ja metodein. Pienet metalli- ja muoviosat valmistetaan tyypillisesti koneistamalla. Mekaanisten osien työstö tapahtuu CNC-sorvauksella tai jyrsinnällä. Tämä Computerized Numerical Control -menetelmä pohjautuu sorvin ammattimaiseen ohjelmointiin, jolloin sen tuottamat osat ovat tismalleen oikeanlaisia ja sopivat varmuudella osaksi isompaa mekaanisen suunnittelun kokonaisuutta.
Eri toimijat suunnittelussa
Mekaniikkasuunnittelu tähtää toimivan konkreetin esineen tuottamiseen, mutta sen lähes isoin osa on suunnitteluvaihe. Hyvin suunniteltu on jo puoliksi tehty, pätee siis täysin. Usein joudutaan valmistamaan myös prototyyppejä ja testikappaleita, joita testataan käytännössä.
Suunnittelijalla on oltava ammattimainen ymmärrys juuri sen teollisuudenalan esineistöstä. Sama suunnittelija tuskin suunnittelee sohvaa ja hydraulisia pumppuja. Suunnittelijalla on oltava myös vankka ymmärrys materiaalitieteistä. Eri materiaalit reagoivat eri lämpötiloissa eri tavoin ja niiden vahvuus muuttuu erilaisessa ympäristössä.
Joskus riittää, että esine luodaan ja testataan simulaatio-ohjelmistolla ilman että siitä tehdään prototyyppiä. Tällöin toimintaa jäljitellään digitaalisesti. Simulaatio-ohjelmistojen asiantuntijat ovat tänä päivänä osa mekaniikkasuunnittelua.
Koneistajan puolestaan on ymmärrettävä koneistamiensa mekaanisten osien funktio kokonaisuudessa. Tähän tulee myös mukaan ymmärrystä materiaalien kestävyydestä ja soveltuvuudesta tiettyihin tehtäviin.
Kaiken kaikkiaan suunnittelussa avainasemassa ovat insinöörit, jotka kykenevät ymmärtämään esineiden teknisen toiminnan ja laskemaan stabiliteetit ja materiaalien vahvuudet. Moderni maailma pyörii mekaniikkasuunnittelun varassa, mistä ovat hyvinä esimerkkeinä vaikkapa auto- ja lentokoneteollisuus. Kokonaisvaltainen mekaniikkasuunnittelu meiltä: Defour Oy.
jaa