Ombouw en her-engineering van een industriële kaaspers
Voor een vaste klant heeft MartCad de volledige mechanische engineering uitgevoerd voor de ombouw van een bestaande industriële kaaspers.
De machine was door de klant ingekocht en vervolgens verkocht aan een eindklant die er een andere kaassoort mee wilde produceren, bovendien met afwijkende productafmetingen. Daardoor kon de oorspronkelijke persconfiguratie niet één op één worden hergebruikt.
De bestaande machine werkte met twee grote luchtcilinders van circa Ø500 mm. Deze cilinders waren niet meer leverbaar en pasten niet goed bij de nieuwe toepassing. Daarom is het persgedeelte volledig opnieuw ontworpen rond vier kleinere, beter verkrijgbare cilinders.
MartCad verzorgde de technische opname, de kracht- en drukberekeningen, de constructieve beoordeling van bestaande onderdelen, het nieuwe 3D-ontwerp, de FEM-berekeningen en de volledige mechanische werkvoorbereiding. De klant voerde de revisie en de besturing uit.
Project in het kort
Uitgangssituatie: een bestaande kaaspers moest geschikt worden gemaakt voor een andere kaassoort en andere productafmetingen.
Technische uitdaging: de oorspronkelijke cilinders waren niet meer leverbaar en de persopbouw, krachtverdeling, geleiding en draineerplaat moesten opnieuw worden beoordeeld.
Aanpak: machine inmeten, benodigde perskracht en persdruk berekenen, nieuw viercilinderconcept ontwerpen, bestaande assen controleren, FEM-analyses uitvoeren en veiligheidshekwerk met toegangsdeuren uitwerken.
Resultaat: een volledig nieuw mechanisch ontwerp waarmee de bestaande machine kon worden aangepast aan de nieuwe productielijn, met behoud van bruikbare onderdelen waar dat technisch verantwoord was.
1. Aanleiding: bestaande machine, nieuwe toepassing
De kaaspers was oorspronkelijk ontworpen voor een andere toepassing. De nieuwe eindklant wilde een andere kaassoort produceren met andere afmetingen en andere procesvoorwaarden.
Daardoor moesten onder meer de perskracht, de slag, de positie van de cilinders, de afmetingen van de draineerplaat en de beschikbare ruimte in de machine opnieuw worden beoordeeld.
De oorspronkelijke twee luchtcilinders van circa Ø500 mm waren niet meer leverbaar. Vervanging door een vergelijkbaar bestaand type was daardoor technisch en economisch niet aantrekkelijk.
Er was dus geen sprake van een eenvoudige revisie, maar van een volledige mechanische her-engineering van het persgedeelte.
2. Inmeten en analyseren van de bestaande machine
MartCad heeft de machine op locatie volledig opgenomen en de bestaande constructie technisch geanalyseerd.
Daarbij zijn onder meer vastgelegd en beoordeeld:
- de hoofdafmetingen van de machine;
- de bestaande frameconstructie;
- de positie van assen, geleidingen en montagepunten;
- de beschikbare ruimte voor nieuwe cilinders;
- de krachtloop door persplaat, assen en frame;
- de bewegingsvrijheid van de draineerplaat;
- de benodigde ruimte voor bediening, reiniging en onderhoud;
- de plaatsing van hekwerk en toegangsdeuren.
Op basis van deze opname kon worden bepaald welke onderdelen konden worden behouden en welke delen opnieuw moesten worden ontworpen.
3. Berekening van perskracht en persdruk
Voor de nieuwe kaassoort en de gewijzigde productafmetingen is eerst bepaald welke totale perskracht noodzakelijk was.
Op basis daarvan zijn de benodigde cilinderkrachten en persdrukken berekend. Deze berekeningen vormden het uitgangspunt voor de selectie en positionering van de vier nieuwe luchtcilinders.
De overgang van twee zeer grote cilinders naar vier kleinere cilinders bood meerdere technische voordelen:
- betere beschikbaarheid van gangbare cilinders;
- gelijkmatiger verdeling van de perskracht over de draineerplaat;
- kleinere belasting per bevestigingspunt;
- eenvoudiger onderhoud en vervanging;
- een beter inpasbare constructie binnen het bestaande frame.
4. Nieuw viercilinderconcept
In nauw overleg met de klant is een compleet nieuw persconcept ontwikkeld.
Het nieuwe ontwerp omvatte onder meer:
- vier kleinere luchtcilinders in plaats van twee grote cilinders;
- een nieuwe positionering van de cilinders;
- een aangepaste krachtinleiding in de persconstructie;
- een nieuwe draineerplaat;
- aanpassingen aan bestaande frame- en montageonderdelen;
- een verbeterde bereikbaarheid voor montage, reiniging en onderhoud.
Door de cilinders over meerdere punten te verdelen, werd de perskracht gelijkmatiger in de draineerplaat en de bestaande machineconstructie ingebracht.
5. Controle van bestaande assen op knik en schranken
Een belangrijk uitgangspunt was het hergebruik van bestaande assen en geleidingen, voor zover dit constructief verantwoord was.
De assen waaraan de draineerplaat hing, zijn daarom berekend op sterkte en knikbelasting.
Daarnaast is onderzocht of de draineerplaat tijdens de verticale beweging kon schranken. Bij schranken beweegt een plaat niet volledig evenwijdig, waardoor de geleidingen onderling kunnen klemmen en de plaat kan gaan haperen of vastlopen.
Dit risico is vooral relevant wanneer een plaat aan meerdere assen hangt en de belasting niet exact gelijkmatig verdeeld is.
Door de combinatie van krachtberekeningen, geleidingsanalyse en controle van de onderlinge beweging kon worden beoordeeld of de bestaande assen en geleidingen geschikt waren voor hergebruik in de nieuwe configuratie.
6. FEM-berekeningen van constructie en draineerplaat
De aangepaste constructie is met FEM-berekeningen gecontroleerd op spanning en vervorming.
Daarbij is niet alleen gekeken naar de normale bedrijfssituatie, maar ook naar een worstcasescenario waarbij de belasting zo ongunstig mogelijk in de constructie werd ingebracht.
De draineerplaat is afzonderlijk doorgerekend om te beoordelen:
- hoe de perskracht zich over de plaat verdeelde;
- welke maximale vervorming kon optreden;
- waar de hoogste spanningen aanwezig waren;
- of de plaat voldoende stijf bleef;
- of lokale overbelasting of scheefstand kon ontstaan.
Ook bestaande constructiedelen en assen zijn waar nodig in de berekeningen meegenomen, zodat hergebruik niet op aannames maar op technische onderbouwing plaatsvond.
7. Hekwerk, toegangsdeuren en veiligheidsgerichte engineering
Rond de machine moest een veiligheidshekwerk met toegangsdeuren worden geplaatst.
MartCad heeft de mechanische opbouw van dit hekwerk uitgewerkt in samenhang met de voorziene veiligheidssystemen.
Daarbij is rekening gehouden met:
- de positionering van toegangsdeuren;
- de benodigde afscherming rond bewegende delen;
- de plaatsing van deurbeveiligingen en veiligheidssystemen;
- voldoende toegang voor reiniging en onderhoud;
- de bereikbaarheid van bedienings- en servicepunten;
- de integratie van het hekwerk in de bestaande machineopstelling.
De klant verzorgde de uiteindelijke besturing en veiligheidsfuncties; MartCad werkte de mechanische inpassing en onderlinge samenhang uit.
8. 3D-engineering en werkvoorbereiding
Na de technische opname en berekeningen is de volledige machineaanpassing in 3D-CAD uitgewerkt.
MartCad verzorgde onder meer:
- het complete 3D-samenstellingsmodel;
- de nieuwe cilinderopstelling;
- de aangepaste persconstructie;
- de draineerplaat en bijbehorende montageonderdelen;
- aanpassingen aan bestaande componenten;
- controle op botsingen en ruimtelijke conflicten;
- volledige productie- en detailtekeningen;
- tekeningen voor plaatdelen;
- tekeningen voor draai- en freesdelen;
- een complete stuklijst met inkoopdelen, plaatdelen en verspanende onderdelen;
- technische afstemming met de klant vóór uitvoering.
De uitgewerkte tekeningen en stuklijst vormden de basis voor inkoop, uitbesteding, productie, montage en revisie van de machine.
Meer informatie over onze werkwijze vindt u op 3D-scannen , 3D meten en reverse engineering .
Resultaat
De bestaande kaaspers is mechanisch opnieuw ontworpen voor een andere kaassoort en andere productafmetingen.
De klant beschikte na afronding over:
- een nieuwe viercilinderopstelling;
- berekende perskrachten en persdrukken;
- een constructief gecontroleerde draineerplaat;
- beoordeelde bestaande assen en geleidingen;
- onderbouwing tegen knik en schranken;
- FEM-berekeningen voor normale en worstcasebelasting;
- een uitgewerkt veiligheidshekwerk met toegangsdeuren;
- volledige 3D-CAD-documentatie en productietekeningen;
- een complete stuklijst voor inkoopdelen, plaatdelen en draai- en freesdelen.
Waar bestaande onderdelen technisch geschikt waren, konden deze worden hergebruikt. Nieuwe onderdelen zijn alleen toegevoegd waar de gewijzigde toepassing en berekeningen dat noodzakelijk maakten.
De klant voerde de mechanische revisie en de besturing uit; MartCad leverde de volledige mechanische engineering en werkvoorbereiding.
Conclusie
Deze case laat zien hoe een bestaande industriële machine door gerichte her-engineering geschikt kan worden gemaakt voor een volledig nieuwe toepassing.
MartCad combineerde technische opname, kracht- en drukberekeningen, controle op knik en schranken, FEM-analyse, machineveiligheidsgerichte engineering en volledige 3D-CAD-uitwerking.
Hierdoor kon de kaaspers worden aangepast aan een andere kaassoort en andere productafmetingen, terwijl bestaande onderdelen waar mogelijk verantwoord werden hergebruikt.
Meer voorbeelden van vergelijkbare projecten vindt u op onze portfolio-pagina .
Bestaande machine laten ombouwen of opnieuw engineeren?
MartCad ondersteunt bij technische opname, machineombouw, reverse engineering, constructieberekeningen, FEM-analyse en volledige mechanische werkvoorbereiding.
