Skip to content

Suunnittelemassa uutta muoviosaa?

x

Virheviesti

Deprecated function: Methods with the same name as their class will not be constructors in a future version of PHP; nodequeue_queue has a deprecated constructor funktiossa include_once() (rivi 1112 tiedostossa /var/www/clients/client1/web83/web/includes/bootstrap.inc).

Näihin kysymyksiin kannattaa vastata, kun olet lähdössä uuden muoviosan suunnitteluun!

Muovi tarjoaa monia mahdollisuuksia, mutta sudenkuoppien määrä on vähintään yhtä runsas. Optimismin ja kiireen seurauksena varastossasi on äkkiä muutama tuhat kokoonpantua ja pakattua tuotetta, jotka syystä tai toisesta päätyvät romuksi. Tai ehkä vian havaitsee asiakkaasi. Mitä pitemmälle suunnittelu viedään, sitä vaikeampaa ja kalliimpaa peruuttelu ja kurssimuutokset ovat. Kannattaa varmistaa, että hankkeen suunta on oikea heti alusta saakka.

Muovituote suunnitellaan aina johonkin käyttöön ja käyttöympäristöön, moottorikelkkasafarille tai autiomaahan. Joitakin osia tehdään muutamia tuhansia, toisia miljoonia. Tuotteen elinikä saattaa olla muutamia minuutteja tai kymmeniä vuosia. Joku tuote möllöttää vuosia pimeässä kellarissa, toista käytetään ympäri vuorokauden, sitä potkitaan ja sen päälle roiskitaan vettä. Muovi pystyy vastaamaan monenlaisiin haasteisiin, mutta harvemmin sattumalta.

Seuraavassa on joukko asioita, jotka kannattaa läpikäydä projektin aluksi ja muutaman kerran matkan varrella sitä mukaan, kun vaatimukset ja suunnittelu tarkentuvat. On tärkeää, että suunnittelijalla ja toimeksiantajalla on sama käsitys projektin tavoitteista. Artikkelin lopusta löydän myös kaavakkeen, johon kysymykset on listattu.

Mikä on tuotteen tarkoitus, mitkä ovat sillä saavutettavat hyödyt?

Useimmiten uuden tuotteen odotetaan olevan kilpailijoita parempi, edullisempi tai houkuttelevampi. Vaikka syy tuotteen tekemiselle olisi itsellesi päivänselvä, odotukset sen toimintojen suhteen kannattaa terävöittää myös muille asianosaisille. Näin kaikki varmasti keskittyvät siihen, mikä kokonaisuuden kannalta olennaista.  

Mikä on tuotteen odotettu elinikä?

Vanukaspurkki päätyy energiajätteeksi, kun sisältö on syöty. Maitolava kiertää käytössä määritellyn ajan. Soittimen otelaudan oletetaan kestävän isältä pojalle. Tuotteen tulee täyttää tarkoituksensa ja palvella halutun ajan, mutta olla kuitenkin kustannuksiltaan mahdollisimman alhainen. Suunnittelussa tämä tasapaino haetaan materiaalinvalinnalla ja mitoituksella.

Mitkä ovat tuotteen odotetut valmistusmäärät?

Virvoitusjuomapullon korkkeja valmistetaan kymmeniä miljoonia vuodessa, röntgenlaitteen ohjauspaneeleita korkeintaan tuhansia. Odotettavissa olevat valmistusmäärät ohjaavat suunnittelua. Jos ne ovat suuria, kannattaa työkaluun ja kappaleen valmiusasteeseen panostaa melkeinpä miten paljon tahansa. Pienikin kappalekohtainen hyöty maksaa investoinnin takaisin. Vastaavasti pienissä valmistusmäärissä on järkevämpää pitää työkalukustannukset alhaisina. Tarvittava matematiikka on verrattain yksinkertaista, mutta sen avulla on mahdollista säästää suuria summia.

Paljonko yksittäinen komponentti saa maksaa?

Joskus kaupassa näkee muovituotteita, joiden hinta ei riitä edes tuotteeseen tarvittavaan materiaaliin. Komponentin hinta määräytyy pääasiassa kolmesta tekijästä:

  1. Materiaalin osuus: Kappaleen tilavuus * materiaalin tiheys * materiaalin kilohinta
  2. Koneajan osuus: Tarvittavan kokoluokan ruiskuvalukoneen tuntihinta jaettuna tunnissa syntyvien kappaleiden määrällä.
  3. Investoinnin osuus: Työkaluinvestointi jaettuna tuotetulla kappalemäärällä (laskentatapoja tälle on yhtä paljon kuin asiakkaita)

Oikeaan suuruusluokkaan pääsee jo hyvinkin karkean luonnoksen perusteella. Hinta-arvio on usein asiakkaalle yllätys - jompaankumpaan suuntaan. 

Kuinka korkeassa lämpötilassa tuotetta käytetään?

Huoneenlämmössä huolellisesti testattu tuote taipuu australialaisen lammasfarmarin käsittelyssä. Tämä ei johdu farmarin voimista vaan materiaalin kimmomoduulin pienenemisestä kovassa kuumuudessa. Lämpötila vaikuttaa olennaisesti tuotteen mekaanisiin ominaisuuksiin. Muovituotteen lujuus ja jäykkyys on optimoitava käyttölämpötilan yläpää huomioiden.

Kuinka alhaisessa lämpötilassa tuotetta käytetään?

Italialainen muovisanko murenee kun sillä nostaa avannosta vettä 30 asteen pakkasessa. Useimmat materiaalit muuttuvat tietyn lämpötilan alapuolella selvästi hauraammiksi. Ongelmat on helppo välttää, jos eri muovilajien oikut tiedostetaan.

Pitääkö tuotteen olla läpinäkyvä?

Läpinäkyvyys rajaa materiaalinvalinnan pitkälti amorfisiin muoveihin. Tällä on olennainen vaikutus suunnitteluun. Jos läpinäkyvyys on vaatimus, pitää päätös tästä tehdä heti projektin alussa.

Altistuuko tuote kemikaaleille?

Perhokalastaja suihkauttaa hyttysmyrkkyä ohimoilleen. Kohta aurinkolasien toinen sanka tipahtaa kahluusaappaisiin. Polymeeriketjujen väliset sidokset pitävät muovituotteen yhtenä kappaleena. Kemikaalien heikentävää vaikutusta ei välttämättä huomaa heti, olennaista onkin pitkäaikainen altistus. Millaisten nesteiden kanssa tuotteesi on tekemisissä? Puhdistusaineiden, öljyjen, aurinkorasvan tai ehkä kynsilakan poistoaineen?

Altistuuko tuote vedelle tai kosteudelle?

Puutarhasakset vaikuttavat keväisessä omenapuiden leikkauksessa joustavimmilta, kuin muistitkaan. Monet muovituotteet reagoivat kosteuteen, vaikka niitä ei olisi suoranaisesti veteen upotettukaan. Erityisesti polyamidi käyttäytyy hieman kuin pesusieni. Kosteuden mahdollinen vaikutus tuotteen lujuuteen, jäykkyyteen ja mittatarkkuuteen on hallittavissa, jos se ymmärretään huomioida.

Altistuuko tuote höyrylle tai kiehuvalle vedelle?

Hyvänkin lämmönkeston omaava materiaali saattaa haurastua keitettäessä. Höyrytystä käytetään yleisesti desinfiointimenetelmänä esim. sairaalaympäristössä. Vaatimus vaikuttaa merkittävästi materiaalinvalintaan.

Altistuuko tuote UV-valolle (tai muulle säteilylle)?

Muutaman kesän hiekkalaatikolla viettänyt muovinen lelutraktori saattaa olla surullinen ilmestys. Auringonvalo tai vanhanmalliset loisteputket vaikuttavat useimpiin muoveihin siten, että ne pitemmän päälle kellastuvat, säröilevät ja menettävät merkittävästi lujuuttansa. Harva muovi on täysin immuuni UV-valolle, mutta vaatimukset täyttävä materiaali on yleensä löydettävissä.

Kuinka suurelle kuormitukselle tuote joutuu?

Asetetaanko tuotteen päälle kilojen, kymmenien kilojen vai satojen kilojen kuorma? Suunnittelijaa auttaa, jos tämä saa heti alkuun käsityksen rasitusten suuruusluokasta. Asiaa voi olla aluksi vaikea arvioida, koska tuotteen ulkomuotokin on vielä epäselvä. Voit kuitenkin kuvata, mikä esimerkiksi seuraavista vastaa parhaiten tuotteen käyttöä:

  1. Palovaroittimen kuori; tuote kantaa vain oman painonsa
  2. Tulostimen kansi; tuotteeseen kohdistuu käytön yhteydessä maltillisia voimia, mutta varsinaisesta kuormituksesta ei voida puhua
  3. Muuttolaatikko; tuote joutuu lujuudeltaan koetukselle, mutta pieni taipuminen ei häiritse toimintoa
  4. Auton jarrupoljin; tuotteen käyttötarkoitus on välittää suuria voimia ilman taipumista. Mitä lujempi ja jäykempi, sitä parempi.

Ruiskuvalu mahdollistaa tuotteen mitoituksen siten, että geometria ja rasitukset kohtaavat toisensa. Heikot kohdat voi karsia pois kuormitetuilta alueilta.

Mikä on tapa, jolla tuotetta kuormitetaan?

Seinään muovituilla kiinnitetty hylly kantaa ongelmitta työkalupakin painon. Muutaman kuukauden kuluttua lenkkiavaimet ovat pitkin autotallin lattiaa. Muovituotteen mitoitukseen vaikuttaa voimien suuruuden lisäksi olennaisesti tapa jolla kuormitus tapahtuu. Mikä tai mitkä seuraavista tuotettasi oletettavasti rasittavat?

Kuormitus on..

  1. kertaluontoista tai satunnaisesti esiintyvää; ilmastointilaitteen säätövipu
  2. jatkuvaa (pitkäkestoinen staattinen kuormitus); varastohyllyn tukielementti
  3. toistuvaa (syklinen väsyttävä kuormitus); pyörän poljin
  4. iskumaista; kuormalava tai työkalulaatikko

Mikä on tuotteelta odotettu laatuvaikutelma?

Kulutuselektroniikan kuoriosilta vaaditaan äärimmäistä siisteyttä, rakennusteollisuudessa taas käytetään korotuspaloja, jotka valetaan betonin sisään. Pinnan tuntuma, kiilto ja kappaleen yleinen ryhti riippuvat valitusta materiaalista ja työkalun laadusta. Tietyillä muovilajeilla on vaikea yltää kuluttajatuotteiden vaatimaan laatuvaikutelmaan. Myös lasivahvistuksen näkyvyys tuotteen pinnassa on syytä huomioida.

Kuinka herkkä tuote on mittatarkkuuden suhteen?

Pienet sähköliittimet vaativat äärimmäistä mittatarkkuutta, betonisanko sietää suurempiakin toleransseja. Suurin osa ruiskuvalutuotteista asettuu johonkin näiden väliin. Prosessissa saavutettava mittatarkkuus vaihtelee riippuen materiaalista ja geometriasta. Suuren kutistuman omaava materiaali asettaa kappaleen suoruudelle haasteita. Lisäksi valmiin kappaleen mitat saattavat muuttua lämpötilan vaihtelun seurauksena. Pieni välys saattaa hävitä, kun tuotetta käytetään pakkasessa.

Liittyykö alaan tai käyttökohteeseen standardeja tai muita vaatimuksia, jotka tuotteen tulee täyttää?

Tuote on koeajettu ja pakkauslaatikot valmiina linjalla, kun huomataan, että tuoryhmä vaatii Yhdysvaltain markkinoilla UL-94 V-0 paloluokituksen. Materiaalin vaihto nostaa hintaa, vaikuttaa muihin ominaisuuksiin ja tuotteen koko geometria joudutaan miettimään uudelleen. Standardeja on helpompi noudattaa, kuin koettaa kumota. Helpoimmalla pääsee, jos perehtyy niihin ajoissa.

Onko tuotetta tarvetta maalata, hitsata, liimata tai painaa?

Lasermerkkaus ei kaikilla  muovilajeilla onnistu siististi vaikka kuinka kappaleen pintaa käristetään. Tuotteelle tehtävät jälkikäsittelyt täytyy huomioida materiaalin valinnassa. Tulevia työ- ja kokoonpanovaiheita voi myös helpottaa ja nopeuttaa suunnittelulla.

Mitä samantapaisia ratkaisuja tai osaratkaisuja on jo olemassa?

Vaikka kuvittelet kehittäväsi markkinoille täysin uudentyyppisen ja ennennäkemättömän tuotteen, jotain samantapaista on varmasti käytössä jollain muulla toimialalla. Kannattaa suosia materiaaleja ja rakenteita, jotka on jo hyväksi todettu samankaltaisessa käytössä jossain muussa tuotteessa.

Rajoittavatko patentit suunnittelua?

Vanhoihin ja uusiin patentteihin on helppo perehtyä Googlen avulla, joskin varmuuden saamiseksi kannattaa käyttää asiantuntijaa. Jos kilpailijan patentit asettavat tuotteellesi rajoituksia, nämä kannattaa selvittää mahdollisimman varhain. Mikäli tarkoituksesi ei ole suoraan kopioida kilpailijan ratkaisua, patentit harvoin muodostavat estettä parannetulle tuotteelle.

 

Kysymykset on listattu yhdelle A4-kokoiselle arkille, jonka saat pdf-muodossa tästä.