RADARPLATTFORM TILL GIRAFFE AMB 4:E GENERATIONEN

Transkript

1 RADARPLATTFORM TILL GIRAFFE AMB 4:E GENERATIONEN GRUPP E3 Jonathan Andersson Peter Andersson Mladen Gibanica Patrik Ollas Industriell konstruktion och tillverkning 7,5 hp Institution: Tillämpad Mekanik Handledare: Göran Brännare Grupp E3

2 SAMMANFATTNING Grupp E3 fick genom kursen Industriell konstruktion och tillverkning i uppdrag av SAAB Microwave Systems att konstruera en ny radarplattform till deras nya radarsystem. Anledningen var att den gamla plattformen inte höll för den nya typen av radar. Utvecklingsarbetet organiserades genom att tillämpa The Value Model, en omfattande beskrivning och metod för att driva projekt- och utvecklingsarbeten. Inom ramen för the Value Model togs ett flertal koncept fram som sedan, genom olika typer av urvalsmetoder, mynnade ut i ett koncept som gruppen vidareutvecklade och förfinade. Det slutgiltiga konceptet detaljkonstruerades och testades med avseende på hållfasthet samt att en fysisk prototyp tillverkades. Hållfastheten bedömdes som godkänd utifrån de krav som uttalats inledningsvis av beställaren (SAAB). Volym och räckvidd hölls även de inom de satta max värdena. Mer arbete rekommenderas när det gäller hållfasthetsberäkningar och kundvärdesanalys innan plattformen kan börja produceras och säljas till kunder. Grupp E3

3 INNEHÅLLSFÖRTECKNING Sammanfattning... 2 Inledning... 4 Metod... 4 Koncept Koncept Koncept Koncept Koncept Diskussion/Slutsatser Bilaga Bilaga Bilaga Grupp E3 3

4 INLEDNING SAAB GROUP också benämnt SAAB AB (Svenska Aeroplan AB), är en stor spelare inom den militära industrin idag. De har en mängd olika produkter inom en mängd olika områden så som övervakningssystem till rymdteknik. Företaget bildades 1937 i Trollhättan men under 1939 slogs dåvarande SAAB ihop med ASJA (AB Svenska Järnvägsverkstädernas Aeroplanavdelning) och flyttade därmed huvudkvarteret till Linköping. För nuvarande är huvudkontoret beläget i Järfälla, Stockholm. Under 2007 gjorde företaget en omsättning på 27 billioner SEK och hade anställda (2008). År 2006 köpte SAAB AB Ericsson Microwave Systems och avdelningen döptes då om till SAAB Microwave Systems - ett företag som utvecklar och tillverkar olika radarsystem. Ett av dessa är deras populära GIRAFFE produkt. De första GIRAFFE 40 och SEA GIRAFFE 50 tillverkades mellan 1978 och 1986 i ungefär 250 enheter. Den andra generationen tillverkades mellan 1986 och 2001 i mer än 100 enheter. Generation tre är den nuvarande med tre olika produkter - GIRAFFE AMB, SEA GIRAFFE AMB och ARTHUR WLS. Den nya generationen är den mest avancerade hittills med 3D-radarsystem. Behovet är stort på GIRAFFE AMB och därför skall en ny fjärde generation börja utvecklas för att inom några år bli tillgänglig på marknaden. För att få idéer till den nya generationen har SAAB Microwave Systems tagit hjälp av studenter på Chalmers Tekniska Högskola för att utveckla koncept och idéer specifikt för stödben och länkarm. Syftet med projektet var att, utifrån SAAB Microwave systems krav, ta fram ett konceptförslag på hur mast och stödben skall utformas för att klara nästa generations radarsensor. METOD När projektstrukturen var upplagd och gruppen utformad gjordes en kartläggning av produkten för att få en bättre uppfattning. Detta gjordes med hjälp av en livscykel och ett framtagande av kundvärdet, enligt värdemodellen. I tabellen nedan har produktens livscykel tagits fram och sedan har de olika stegen fått betyg utifrån kundvärdet. 1 1 Skala 1-5 (5= hög kundvärde, 1= lågt kundvärde). Grupp E3 4

5 Bilden av produkten Behövs produkten Verkar produkten trovärdig Kvalité produkt Optimal marknadsföring Köparfasen Bra deal Klargjort funktioner Säkert köp Lätt att köpa Leverans Nödvändig info om produkten Levereras rätt saker Levereras i rätt tid Levereras på rätt sätt Användarfasen Lätt att komma igång Enkel att använda Enkel att underhålla Avslutningsfasen Andrahandsvärde Återanvändning Minimerad effekt på miljön Produkten har på det flesta steg ett högt kundvärde men där man kan och bör öka kund värdet skulle t.ex. kunna vara att minimera effekten på miljön genom att i varje steg av livscykeln ta större hänsyn till miljön och att konstruktionen skulle drivas på solenergi med hjälp av solceller och även alternativa bränslen så som naturgas etc. Även kundvärdet för andrahandsvärdet skulle kunna ökas genom större reservdelsutbud och användning av befintliga delar som redan finns inom industrin vilket gör att produktionen blir lättare att sälja vidare. Man kan även titta på användarvänligheten i större utsträckning än vad som gjorts tidigare. För operatörerna är det av största vikt att kunna vara klara och övervaka sin omgivning så fort som möjligt det samma gäller för Grupp E3 5

6 reträtt. Att hitta flera applikationer till produkten (radarn, masten och stödbenen) är viktigt då det kan öppna för flera kundsegment och därigenom en större marknad. Produktens tillgänglighet och lättköpthet begränsas av byråkrati och politiska initiativ områden som ligger utanför projektets avgränsningar. För att få en ännu klarare bild över produkten och dess funktioner gjordes en funktionsbaserad kravspecifikation där produktens olika funktioner lades fram och värderades emot varandra. + Identifierar farkosters position +++ IFF (identify friend or foe) Lokaliserar granters avfyringspunkt och nedslagspunkt 0 Benen stabiliserar konstruktionen Armen ger radarn höjd - Konstruktionen avslöjar militär aktivitet Funktionerna är indelade enligt ovan där den översta (+) beskriver dess huvudsakliga funktion, tilläggsfunktioner (+++) är funktioner som ökar kundvärdet men ej anses som en huvudfunktion, stödfunktioner (0) är funktioner som inte höjer kundvärdet men anses nödvändiga för produkten samt oönskade funktioner som snarare sänker kundvärdet hos produkten. Där IFF-systemet skickar ut en krypterad signal som friends (allierade) kan svara på och på så sätt identifiera sig som allierade medans foes (fienden) inte kan svara på samma signal och på så sätt avslöjas som fiender. Radarn använder även avancerad beräkningsteknik och ballistiska beräkningar för att kunna bestämma varifrån en granat har avfyrats samt att den kan bestämma nedslagspunkten vilket ger eventuella mål tid på sig att fly (kan handla om minuter). De områden som vi inom projektet är ombedda att titta på ligger båda inom stödfunktionerna. Köparen bryr sig egentligen inte om hur radarn får sin höjd och stabilitet och därigenom uppfyller sitt syfte bara att den gör det. När en produkt utvecklas är det också vikigt att krav som kunden vill ha klargörs. Dessa kan delas in i tre olika kategorier som presenteras nedan. Grupp E3 6

7 Baskrav krav som kunden tar för givet ska vara uppfyllda Uttalade krav krav som kunden specifikt anger de vill ha uppfyllda Pricken över i:et saker som kunden inte förväntar sig men som skapar ett mervärde och en positiv upplevelse Nedan följer några av produktens baskrav, uttalade krav och några krav som ökar kundvärdet. Baskrav Stödbenen höjer upp konstruktionen Hydraulikcylindrarna stabiliserar containern Stödbenen skall tåla hela konstruktionens belastning Överdelen måste vara vertikal för att kunna användas En hydracylinder används för att resa den nedre delen av konstruktionen Rätt material för att undvika rost och andra deformationer Ha en minimum höjd Montering för radar skall finnas Uttalade krav Radarkonstruktionen skall vara mobil Armen skall ha en minimum höjd Lätt att installera Lätt att använda Snabb leveranstid Lång livslängd Tillgång till service Armen får inte överskrida containerns längd i nedfällt tillstånd Konstruktionen skall passa på en standard 20-fots container Radarn får inte vibrera för mycket när den är utsträckt i sin fulla längd Antennens underkant måste befinna sig minst 4,5 meter över oskyddad personal Pricken över i:et Konstruktionen skall ha så låg vikt som möjligt Antennen ska upp så högt som möjligt för att öka räckvidd mot flygande föremål Grupp E3 7

8 En kamera på den övre delen Någon typ av avfyrningsanordning på armen Armen skulle också kunna användas som lyftanordning För att kunna gå vidare med projekten gäller det att se till dess utvecklingspotential i de delar som rör projektet. Utvecklingen av armen strävar efter att ge länkarmens radar en högre höjd samtidigt som armen ska tåla en högre belastning. Stödbenens utveckling går mot att ge konstruktionen mer stabilitet samtidigt som de också måste tåla en högre belastning. Den nya iden bygger på att förstora radarn, vilket ger en ökad synradie, samtidigt som de mekaniska delarna, armen och stödbenen, skall klara av den ökade belastningen. En ökning av volymen och höjden hos den nya radarn medför en större risk att bli upptäckt i en eventuell strid. Detta kan anses som en stor risk i sammanhanget. Efter at kraven på radarn var klara började arbetet för att utforma den nya konstruktionen, flera befintliga lösningar studerades och de som användes var: Saxlift - har en del fördelar gentemot den rådande lösningen som är mer som skyliften nedan. Den klarar generellt högre laster och kan vara mer stabil och aerodynamisk. Skylift - Skyliften är väldigt lik den befintliga SAAB konstruktionen och har flera fördelar men då en ny konstruktion så tillverkas så är detta nog inte det bästa alternativet Reachlift - nedan är även den en typ av mastlösning som skulle kunna fungera för vår tillämpning. Den har dock nackdelen att inte klara lika stora laster som lösningarna ovan men fördelen är dess räckvidd. Ballonglösningen - En outside-the-box lösning vore att fästa radarn i någon form av ballonganordning med en typ av stabiliseringsmetod. Ballongen är förstås förtöjd i något fast på marken. Roland 3 En rysk försvarsradar från Denna modell bygger på samma princip som den befintliga Giraffe AMB där radarn och containern är en separat del och kan mobiliseras utan lastbilen. Med dessa befintliga idéer och koncept som en sorts utgångspunkt ger det idéer från ett stort spektra, där saxliften och reachliften är en typ av befintlig länkarmslösning medan ballonglösningen är en idé som är väldigt nytänkande och fördelaktig om man kan lösa alla dess svagheter. Roland 3 togs med som en jämförelse med en befintlig militär konstruktion. Dessa olika utgångspunkter gör det lätt att se fördelar och nackdelar med de olika konstruktionerna och gör det lätt att ta dess fördelar vidare in i den nya konstruktionen. För att uppnå de kravspecifikationerna som angivits så skulle en kombination av saxliftens bärförmåga och stabilitet samt höjdförmågan hos skyliften vore en optimal lösning. En nackdel hos saxliften är att den tar väldigt mycket plats då den är hopfälld. Detta problem skulle man kunna lösa genom att använda sig av samma princip som hos reachliften där armdelarna fälls ihop inuti varandra. Detta skulle då mynna ut i något som vi har valt att kalla pyramidsaxen, se figur 1. När det gäller stödbenen så finns det vissa begränsningar när det gäller att bära upp konstruktionen, de får inte sticka ut för långt, vilket skulle ge en för stor kraft från konstruktionen, samtidigt som den måste ha en viss bredd för att ge stabilitet. Ballonglösningen skulle ge en överlägsen höjd i förhållande till de andra lösningarna men väldigt svårt att utföra även om man skulle ha använt sig av en stabilisator, se figur 2. Med utgångspunkt från dessa framtagna konceptlösningar finns det lite olika sätt att gå vidare för att utveckla ett vinnande koncept. Grupp E3 8

9 Strategi Funktionsprincip Svårighetsgrad Användningsgrad Re-use Återanvända de befintliga lösningarna på problemet. Lätt Ofta Re-fine Utveckla den nuvarande lösningen och öka dess kundvärde snarare än att lägga till nya funktionselement. Re-duce Ta bort oönskade funktioner för att minska kostnaderna och därmed öka kundvärdet hos produkten. Re-inforce Behålla den nuvarande produkten samtidigt som man lägger till nya angränsande system eller komponenter för att öka kundvärdet. Re-form Hitta nya och mer effektiva lösningar på huvudfunktionen genom att ta dessa bort eller ändras. Re-place Hela den befintliga lösningen tas bort och en ny lösning tas fram. Svårt Strategiskt Modellen beskriver de olika tillvägagångssätten när det kommer till att öka kundvärdet hos en befintlig produkt. Där det lätta fallet, Re-use, bygger på att man gör minsta typen av förändring på konstruktionen för att uppnå målet, detta är också den lättaste vägen att gå. Re-place -strategin innebär alltså att man helt skrotar den befintliga lösningen och hoppar på en ny s-kurva där en helt ny lösning på huvudfunktionen, t.ex. som ballonglösningen i vårt fall. Detta fallet är den variant som kräver mest jobb och tid att utföra. I Re-fine stadiet skulle man kunna utveckla en ny lösning som ger ett ökat kundvärde utan att lägga till någon ny komponent, t.ex. genom att använda sig av en sax- eller reachlift. En stabilisator skulle ge konstruktionen en ökad stabilitet, detta sker genom att lägga till en komponent enligt Re-inforce -strategin. Re-form innebär att nya mer effektiva lösningar tas fram som ersätter huvudfunktionen eller ändrar den. Metoden används sällan och endast i strategiskt syfte eftersom de är relativt svår att utföra. Genom sökning i patentdatabaser och på Internet togs några kompletteringslösningar som stödjer våra huvudkoncept med att uppfylla deras huvudfunktioner och tilläggsfunktioner fram. Grupp E3 9

10 Figur 1 Pyramidsaxen Figuren ovan symboliserar den såkallade pyramidsaxen som blir kompaktare än de vanliga sorterna i hopfällt läge då den vecklar ut sig likt en pyramid. Den blir alltså mindre på bredden för varje sax. Figur 2 Stabilisator Stabiliseringsgyro som används inom offshoreindustrin till deras kranar som sitter på pråmar för att garantera raka lyft i vattnet. Produkten används även för att hålla biljardbord ombord på kryssningsfartyg horisontella. Figur 3 Vajer Vajrar och vinschar används för att stabilisera armen när den är utfälld genom att eftersträcka konstruktionen. En förutsättning för att detta skall fungera är att länkarmen måste vara helt vertikal för att vajrarna skall ge en balanserad konstruktion. Figur 4 Stödbenslösning 1 Den här typen av stödben är enklare en den befintliga lösningen då de endast kan röra sig i x- och y-led utan den extra nedsänkningsfunktion som finns på den nuvarande lösningen. Grupp E3 10

11 Figur 5 Stödbenslösning 2 Stödbenen är här monterade på axlar som ligger parallellt med containerns långsida. Axlarna åt ett håll för att sänka ner benen till marken och åt det motsatta för att resa dem igen. Figur 6 Stödbenslösning 3 - stödväggen Stödväggslösningen går ut på att båda väggarna på containerns långsidor fälls ut med hjälp av hydraulik för att ge stabilitet åt konstruktionen. KONCEPT För att komma fram till konkurrenskraftiga lösningar för vidareutveckling gjordes en morfologisk matris där man korsbefruktar de framtagna koncepten för att få några ytterligare konkurrenskraftiga koncept. Detta resulterade i fyra ytterligare koncept. A B C Koncept Ger Höjd Stabiliserar Energikälla 1 Saxlift Befintliga ben Motor 2 Skylift Axelmonterade ben Motor Grupp E3 11

12 3 Reachlift Stödväggar Motor 4 Brännare(ballong) Förtöjningsrep Motor 5 Fackverksmast Stödben Solceller och Motor KONCEPT 10 Kombination av A4, B4 och C5 ur den morfologiska matrisen samt gyro (figur 2). Genom att använda en ballongkonstruktion med en stabiliserande gyro fås en överlägsen höjd. Solceller funkar som en miljöbesparande energikälla. Samt ett förtöjningsrep för att hålla systemet på plats. Ballongsystemet kan förvaras i en container liknande referenslösningens. Fördelar Nackdelar + Systemet ger en överlägsen höjd + Bra ur miljösynpunkt då den delvis drivs av solceller - Kan bli svår att stabilisera - Kan vara lätt att upptäcka för fienden - Lång riggningstid Grupp E3 12

13 KONCEPT 20 Kombination av A3, B3, C5 ur den morfologiska matrisen samt vinschar med vajrar (figur 3). En Reachlift kombinerad med en solcellsinklädd container, stödben och stabiliserande vajrar. Fördelar Nackdelar + Systemet ger en god höjd och stabilitet + Bra ur miljösynpunkt då den delvis drivs av solceller - Reachkranen kan vara något vek - Stödväggarna upphör att fylla sin funktion så fort underlaget inte är helt plant KONCEPT 30 Kombination av B3, C5 ur den morfologiska matrisen samt vinschar med vajrar och en pyramidsax (figur 1). En pyramidsax kombinerad med en solcellsinklädd container, stödben och stabiliserande vajrar. Fördelar Nackdelar + Systemet ger en god höjd och stabilitet - Avancerad konstruktion + Bra ur miljösynpunkt då den delvis drivs av solceller Grupp E3 13

14 KONCEPT 40 En kombination av A5, C4 och B5 ur den morfologiska matrisen samt vinschar med vajrar. En fackverksmast kombinerad med stödben och stabiliserande vajrar. Fördelar Nackdelar + Systemet ger en god höjd och stabilitet - Kan motverka sin egna stabilitet om masten inte är helt vertikal när vajrarna spänns upp. - Skrymmande konstruktion - De något enklare stödbenen får svårigheter om terrängen är för tuff och de inte når ner riktigt till marken För att kunna jämföra de framtagna koncepten gjordes en Pugh-matris där konceptens egenskaper först viktades mot den befintliga referenslösningen och sedan mot varandra. Konceptet som gav mest kundvärde och högst betyg i viktningen valdes så klart. Kundvärdet kontrollerades löst med följande formel: Formel 1. Formel för kundvärdet. Funktion Formulering Mätetal Enhet Dagens Målvärde Huvudfunktion Identifierar farkosters position Räckvidd Km 60 Lika med eller mer än dagens Tilläggsfunktion IFF (Identify Friend or Foe) Räckvidd Km 60 Lika med eller mer än dagens Grupp E3 14

15 Tilläggsfunktion Lokaliserar granaters avfyringspunkt och nedslagspunkt Räckvidd Km 50 Lika med eller mer än dagens Stödfunktion Benen stabiliserar och bär upp konstruktionen Lyftförmåga Ton Stödfunktion Armen ger radarn höjd Längd M eller mer Oönskad funktion Konstruktionen avslöjar militär aktivitet Storlek 20-fotscontainer Lika eller mindre än föregående Tabell 1 Slutgiltig kravsopecifikation Efter kravspecifikationen gjordes en studie av tillverknings- och kostnadsberäkningar med hjälp av DFM och DFA. DFM (Design for Manufacture) går ut på att hitta det bästa materialet och den bästa konstruktionsprocessen som ger den lägsta kostnaden på den färdiga produkten eller detaljen. DFA (Design for Assembly) bygger på att konstruera en produkt optimalt för att erhålla den lägsta monteringskostnaden. Detta kan göras genom att reducera antalet detaljer, standardisera eller öka antalet funktioner per detalj. Kombinerar man DFM och DFA så fås DFMA vilket ger en helhetsbild över produktens tillverkningskostnad och ger också en bra överblick över olika designförslags inverkan på slutproduktens tillverkningskostnad. När det gäller tillverkningsprocess finns det många parametrar att ta hänsyn till hållfastighetskrav, kostnads och processkompabilitet, seriestorlek, investeringskostnader för maskiner och verktyg, yt- och toleranskrav, mm. Ser man till dessa kriterier kan man begränsa de möjliga tillverkningsprocesserna och detta hjälper oss att hitta de bästa, se bilaga 1. Genom att först välja vilket material vi använder oss utav i de olika komponenterna så kan man se vilka tillverkningsprocesser som lämpar sig bäst genom att titta i Process selection - boken figur 2.2. Till varje material finns det också flera olika tillverkningsprocesser, det är då vårt jobb att välja ut den bästa med hänsyn till de kriterier som angivits. Eftersom att konstruktionen består av många olika komponenter så kommer det att krävas många olika tillverkningsprocesser för att färdigställa den slutliga produkten. Eftersom att alla delar kommer att tillverkas i rostfritt stål så fås en stabil konstruktion som uppfyller de hållfastighetskrav som ställs. Det rostfria stålet ger också ett gott skydd mot korrosion i de extrema miljöerna som den kommer att utsättas för. I och med att alla delar tillverkas i samma material kan man använda samma leverantör och på så vis få fram en eventuell mängdrabatt, vilket skulle reducera priset något. Gemensamt för alla valda processer är att det inte krävs någon efterbearbetning utan den valda processen ger en så pass near net shape -produkt att efterbearbetning känns överflödigt och kostsamt. De hydraulcylindrar och kullager som används antas vara standardkomponenter och köps in från en extern leverantör och därför tas ingen hänsyn till dessa i DFA och DFM. Grupp E3 15

16 För att få en bättre förståelse över hur konstruktionen är uppbyggd följer nedan en komponentbeskrivningskarta. Samtliga ingående komponenter har ritats upp i ett CAD- program. Komponenterna sätts sedan samman till en färdig modell av hela konstruktionen. Utifrån en ännu mer förenklad modell av konstruktionen utförs beräkningar av hållfastheten med hjälp av ett finita element metoden - program. Resultaten av hållfasthetsberäkningarna kan ses i bilaga 2. I bilaga 2 finns även några detaljritningar av utvalda komponenter i konstruktionen Figur 7 CAD-modell 1. Bashjul som löper i skenor på containern 2. Lyftande hydraulcylinder 3. Stag vilket (2) håller i 4. Krysspinn som håller ihop respektive saxpar 5. Yttre pinn som sammanhåller två saxpar med varandra 6. Justerande hydraulcylindrar som håller plattformen plant Grupp E3 16

17 7. Plats för plattform och radar 8. Bärande container Konstruktionen utgår som bekant ifrån pyramidsaxskonceptet. Den här typen är kraftigt modifierad för att klara av de krav som ställs på konstruktionen både hållfasthetsmässiga och volymmässiga. Vissa balkpar är krökta i ena ändan för att kunna sättas ihop med nästkommande saxpar, samtidigt som de skall kunna lägga sig ner utan att gå in i varandra. Man kan intuitivt förstå att det, vid lösningar som de här, kan uppstå svaga länkar, något som hållfasthetsberäkningarna senare får utvisa. Konstruktionen utgår från den komponent som består av två balkar och hålls samman av ett stag. Staget i sin tur är fäst i en hydraulcylinder som sitter fast kring en axel monterad i containern. När hydraulstången skjuts ut ur cylindern trycker den genom ett geometrisksamband med sig det balkpar som det är fäst i. Figur 8. Hydraulcylinder. I och med att de första två nedersta saxparen reser sig så reser sig även de två paren som sitter på deras respektive insida. De två balkparen på respektive sida är fästa i varandra kring axlar som i sin som hålls på plats och tillåts rotera med hjälp av rullager. Figur 9. Saxliften. Under arbetet med detaljritningen har lika många nödlösningar som nya lösningar uppstått. Det var först då plattformen skulle konstrueras som frågan uppstod - vad skall den egentligen sitta fast i? Lösningen blev hydraulcylindrar, förutom att de är flexibla vad det gäller ner- och upphissning av radarn så löser de även problemet med att hålla radarn plant. Eftersom de fyra hydraulcylindrarna längst upp i konstruktionen kan ställas in oberoende av varandra kan radarnas position ytterligare bestämmas i ett extra led. Detta är bra då gruppen valt att endast gå vidare med konstruktion av armen eftersom en detaljritning av lösning för både arm och stödben skulle ta längre tid än vad som är avsatt inom projektets ramar. Grupp E3 17

18 De sista och översta saxparen lyfts samtidigt som de andra undre paren, detta på grund av deras fästpunkter. I de sista och översta saxparen sitter en hydraulcylinder fäst i varje ända på respektive balk. Dessa hydraulcylindrar är fästa i radarplattformen som p.g.a. programtekniska själ inte visas på den här bilden. Figur 10. Översta saxparet. Radarplattformen är fäst i hydraulcylindrarna och kan genom dem hållas plant. På plattformen sitter en rund skiva som skall hålla radarn och som kan rotera med rätt vinkelhastighet För att få en överblick över hur den verkliga konstruktionen skulle se ut så avslutades projektet med att göra en prototyp i skala 1:200. Figur 11. Radarplattform. DISKUSSION/SLUTSATSER Projektet har genererat i att ett länkarmskoncept har utvecklats för att klara den nya generationens radar utifrån de krav som SAAB Mircowave system ställde när det gäller högre höjd, stabilare konstruktion och grupperingstid. Vi valde i vårt projekt att ta fram lösningar på stödbenen men vi gick aldrig vidare med dessa utan såg bara till länkarmens funktion och utvecklingsmöjligheter. Detta för att kunna lägga ner så mycket tid och energi på detta som möjligt för att uppnå bästa möjliga resultat. För att vidareutveckla det framtagna konceptet skulle man kunna försöka se till vilka ytterligare stödfunktioner som skulle kunna appliceras på länkarmen för att öka dess kundvärde samtidigt som att man alltid kan försöka att öka prestandan på de uttalade kraven från SAAB detta för att öka dess kundvärde. Grupp E3 18

19 BILAGA 1 För att få en avgränsning på kostnadsuppskattningen och produktionsanpassningen valdes följande komponenter ut: Saxarmarna Stödbenen Hjulskenorna Stödfötterna Mittstag Där hjulskenorna är de skenor som hjulen kommer att rulla i när saxarna fälls ut och mittstaget är de stag som används för att hydraulcylindern ska kunna trycka upp saxparen. För att göra en avgränsning på de möjliga tillverkningsmetoderna har en uppskattning gjorts att seriestorlekarna kommer att vara omkring , (Medium to High, enligt Process selection), då komponenterna i konstruktionen är relativt standardiserade vid tillverkning. Länkarmarna kan, enligt Process selection - boken figur 2.2, tillverkas enligt dessa metoder: Sandgjutning [1.1] Sandgjutning där sand packas runt en modell av den önskade slutdelen. Sandformen tas sedan bort och tomrummet fylls med en smälta av stålet. Fördelen med denna metod är att man får en produkt som är Near net shape det behövs alltså ingen slutbehandling för att färdigställa produkten. Processen kan också tillämpas på i stort sett alla typer av seriestorlekar och har en låg verktygskostnad. Nackdelen här är metoden ger inte tillräckligt bra mekaniska egenskaper för att kunna tillämpas på konstruktionen. Vaxgjutning [1.6] Väldigt lik sandgjutningen i sitt utförande där formen tillverkas i vax istället för sand. Nackdelen med denna metod som gör att den är omöjlig att producera balkar med är att den bara kan tillverka produkter upp till 100 kg. så denna metod faller bort. Extrusion [3.12] Råmaterialet pressas genom en matris som gör den en önskad slutform. Metoden finns i olika utförande varm- eller kallextrusion beroende på materialets temperatur, indirekt eller direkt pressning beroende på hur matrisen och materialet rör sig i förhållande till varandra. Metoden lämpar sig bäst för långa produkter med symmetriska tvärsnitt vilket är precis vad som önskas i detta fall. Till stödbenen valdes följande tillverkningsmetoder: Smidning [3.1] Smältan bildar, under högt tryck, en erforderlig slutprodukt med hjälp av plastiska deformationer. Nackdelen med denna metod är att det krävs en unik smidesform för stödbenen som är dyr att tillverka. Den färdiga produkten kommer att ha bra mekaniska egenskaper ty de porer som kan uppstå vid gjutning är lätta att eliminera och kontrollera. Grupp E3

20 Sandgjutning [1.1] Bra bärande förmåga fås men nackdelen är också här att de mekaniska egenskaperna inte blir tillräckligt bra. Pressgjutning [1.9] En kombination mellan gjutning och smide där smältan hälls i en modell och sedan formas under tryck till den önskade slutprodukten. Utmärkta mekaniska egenskaper kan fås vilket är precis vad som krävs för stödbenen. Stödfötter kan göras enligt följande processer: Pressgjutning [1.9] Stödfötterna behöver motstå stora påfrestningar, detta gör att pressgjutningsmetoden är en lämplig kandidat till att tillverka fötterna i. Tyvärr finns det vissa storleksbegränsningar vid pressgjutning som gör det omöjligt att tillverka fötterna enligt denna metod. Sandgjutning [1.1] Denna metod har ett stort spann när det gäller vikt, vilket är fördelaktigt i detta fall då stödfötterna kommer att väga en del. En annan fördel med denna metod är att det går att tillverka stora solida delar så som motorblock och cylinderdelar vilket kan liknas med stödfötterna. Vaxgjutning [1.6] Denna metod är möjlig men ju större komponenter man vill tillverka desto fler och större porbildning fås, vilket kommer att påverka de mekaniska egenskaperna. Nackdelen med att tillverka fötterna enligt denna metod är att det kommer att vara svårt att kontrollera stelnandet då fötterna har en tjock del (skaftet) och en smalare del (foten), detta gör att denna metod känns lite tveksam i detta fall. Hjulskenorna som håller hjulen på plats kan göras enligt: Extrusion [3.12] Lämpar sig bra för delar med symmetriska tvärsnitt vilket är precis vad hjulskenorna har. Enligt Process selection - boken sidan 129 står det att denna metod lämpar sig bäst för räcken vilket liknar hjulskenorna väldigt mycket. Skenorna har ett visst krav på ytfinhet som skall göra så att hjulen inte hoppar, detta krav klarar extrusionsprocessen av då den slutliga produkten får väldigt fina ytor. Sandgjutning [1.1] Precis som beskrivet ovan så lämpar sig denna metod på i stort sett alla komponenter. Nackdelen med gjutprocesserna är att det alltid förekommer vissa defekter så som porer vilket kan påverka de mekaniska egenskaperna. Denna metod är alltså inte att föredra då skenorna behöver ha en viss ytfinhet och hållfastighet. Grupp E3

21 Vaxgjutning [1.6] Möjlig process då skenorna har ett homogent tvärsnitt och att alla partier har samma tjocklek överallt vilket leder till ett fördelaktigt stelnande. Nackdelen med gjutning är, som alltid, att det bildas defekter. Swaging [3.6] Tillverkningsprocess där man gradvis formar tvärsnittet med hjälp av slagkrafter. Nackdelen med denna metod är att den har ganska många dimensionskrav vilket betyder att våra skenor faller utom ramarna för vad metoden klarar utav. Det stag som skall trycka upp saxarna med hjälp av hydraulcylindern kan göras enligt: Extrusion [3.12] Metoden faller på att bara går att göra i dimensioner upp till 500mm vilket blir för kort i vårt fall. Sandgjutning [1.1] Gjutningsdefekterna ger en oönskad påverkan på de mekaniska egenskaperna vilket gör att även denna metod faller bort. Vaxgjutning [1.6] Även om denna metod ger gjutdefekter så ger den inte lika kraftig porbildning som de andra gjutmetoderna. Swaging [3.6] Metoden har vissa dimensionskriterier vilket betyder att den faller bort. Efter noga bearbetning av ovanstående förslag valdes slutligen extrusionsbearbetning som tillverkningsprocess för länkarmarna detta på grund av att den ger en near net shape produkt vilket betyder att ingen extra bearbetning behövs. För stödbenen visade det sig att smidning var den bästa tillverkningsprocess eftersom den ger mindre defekter än gjutningsprocesserna och bättre mekaniska egenskaper. När det gällde stödfötterna var det bara gjutningsmetoder som var aktuella och den metod som valdes var sandgjutning då det var en universal metod som fungerar på alla möjliga tillämpningar och den enda process som fungerade till stödfötterna av de utvalda När det kom till hjulskenorna så valdes extrusion som tillverkningsprocess då den processen ger fina ytor, vilket är viktigt då länkarmarna ska rulla i skenorna, och en near net shape produkt vilket betyder att vi återigen inte behöver bearbeta efteråt. Grupp E3