Rejtett potenciálok felkutatása és hasznosítása
A Geberit legalacsonyabbra szerelhető falba rejtett öblítőtartálya 82 cm-es beépítési magasságával az új öblítőszelepnek köszönhetően ugyanazt a teljesítményt nyújtja, mint egy nagyjából 30 cm-rel magasabbra felszerelt öblítőtartály a régi szeleppel. Áramlástani szempontból ez egy kvantumugrásnak számít.
A járművek tervezése során a számítógépes szimulációk manapság nélkülözhetetlenek. A mérnökök CFD szoftver (Computational Fluid Dynamics – számítógépes folyadékdinamika) alkalmazásával optimalizálják az új karosszériák formatervének és konstrukciójának aerodinamikai tulajdonságait. Termékfejlesztés során a Geberitnél is ezzel a technológiával történik az egyes komponensek áramlási tulajdonságainak elemzése és továbbfejlesztése.
Virtuális tervezés
A Geberit szimulációs számítógépei az „Épületgépészet alapjai” részlegen találhatók, ahol az áramlási viszonyokat, a turbulenciát, valamint a nyomás- és sebességeloszlást mind a csővezetékekben, a csatlakozásoknál és a szelepekben, mind a szaniterberendezésekben megvizsgálják.
Vegyük az Omega öblítőtartály öblítőszelepének példáját. Egyedi kialakítású fürdőszobákhoz fejlesztették ki a rugalmas megoldásokat kínáló Omega termékcsaládot, ezért is szerepel választékában egy különösen alacsony modell, melynek beépítési magassága mindössze 82 cm. Az öblítőtartályt és a WC-kerámiát összekötő öblítő cső hossza ennél a terméknél csupán néhány centiméter. Az öblítővíznek ezen a rövid szakaszon kell maximális sebességet elérnie ahhoz, hogy megfelelő hatékonyságú öblítés jöjjön létre. Ez csak akkor valósítható meg, ha minden részlet tökéletesen kidolgozott.
Fontos tudni, hogy hol
„Mielőtt a nagy teljesítményű számítógépeket adatokkal árasztanánk el, elemezzük a feladatot, és meghatározzuk, mire is akarunk fókuszálni. Sokéves tapasztalataink alapján nagyjából tudjuk, melyek az áramlástechnikailag kritikus területek”, ismerteti Öngören az eljárást. Az Omega öblítőtartálynál a mérnökök a kezdeti problémaelemzést követően nyomban az öblítőszelep, valamint az öblítőszelep korsarának formai kialakítását vették célba.
Nevezetesen a számítógéppel az öblítőtartály teljes kifolyórészét az eredetinek megfelelően rekonstruálták.
Ehhez a művelethez – némiképp leegyszerűsítve – az öblítőszelep, a kosár, az öblítőcső és a víztartály CAD-adatait kellett megszerezniük. Első lépésben ezeket a alkotóelemeket finomhálós számítási ráccsal borították be. Ennek a rácsnak minden egyes celláját regisztrálta a számítógép, amely ezáltal az elkövetkező tesztek alatt érzékelőként is működni tudott.
Még tökéletesebb kialakítás:
Az ezt követően végrehajtott virtuális öblítések határozták meg a kiindulási helyzetet. A szimulációs programokkal szemléltetett áramlási folyamatok világosan megmutatták, hogy a víz miként folyik ki az öblítőtartályból. Ezek megerősítették a feltételezést, hogy az öblítőszelep alsó vége, valamint a kosár, amiben a szelep elhelyezkedik, egyaránt fontos szerepet játszanak.
Ezután a hidraulikai szakértők elkezdték az öblítőszelep és a kosár geometriájának körültekintő optimalizálását. Már viszonylag kisebb módosításokkal is az ellenállások minimálisra csökkenthetők, a szűk keresztmetszetek pedig felszámolhatók voltak. A kívánt eredmények nem maradtak el. Már az első módosított öblítőszeleppel és kosárral végzett virtuális öblítések egyértelműen mutatták, hogy a mérnökök jó nyomon jártak. Az öblítőszelep aljához kapcsolódó módosított alkotóelem javított az áramlási tulajdonságokon, és a vizet a kívánt irányba vezette.
A végső kialakítás eléréséig számos további virtuális öblítésre volt szükség, ahol az alkotórészek geometriáján minden egyes alkalommal kissé változtattak. Igazán kemény munka a számítógépek számára, magyarázza Öngören:”Egy ilyen öblítési folyamat számítógépes szimulációja intenzíven igénybe veszi a processzort, mert időnként akár 200 különböző változót kell figyelembe venni és rögzíteni. Gyakran még a nagy teljesítményű számítógépeknek is több órára van szükségük ahhoz, hogy egyetlen öblítés számításait elvégezzék.”
A prototípustól a végtermékig
Amennyiben a CFD programokkal végzett munka elérte azt a szintet, hogy a kitűzött célok minden valószínűség szerint megvalósulni látszanak, akkor elkezdődik a prototípusok gyártása. A Geberit erre a célra nagy teljesítményű 3D nyomtatókból álló, modern gépparkkal rendelkezik. Ezek a fantasztikus eszközök alkalmasak arra, hogy a komplikáltabb geometriával rendelkező alkatrészeket is méretpontosan elkészítsék.
Az optimalizált öblítőszelep esetében a 3D nyomtatók által előállított prototípusok a Geberit épületgépészeti laboratóriumában még alapos tesztelésen estek át – ami ezúttal nem virtuális, hanem valódi vízzel történt. Az eredmények azonban teljes mértékben meggyőzők voltak.
A folyamatmérnökök ezzel egy időben értékelték azt is, hogy az öblítőszelep megváltozott formája milyen hatással lesz a sorozatgyártásra, valamint a fröccsöntő formák kialakítására. „Az is előfordulhat, hogy a számítógépen kifejlesztünk valamit, ami hidraulikai szempontból tökéletesen működik, de amelynek gyártása aránytalanul nagy ráfordítást igényel”, meséli Öngören. De ebben az esetben nem ez volt a helyzet. Néhány kisebb kiigazítást leszámítva, az áramlástani szakértők által optimalizált öblítőszelep változatlan formában került be a sorozatgyártásba.
(x)
Szóljon hozzá
A hozzászóláshoz be kell jelentkezni.