En av de mest grunnleggende men samtidig svært viktige delene i mekaniske systemer er fjærene. Selv om en vanlig fjær kan brukes til et bredt spekter av oppgaver, stiller moderne bil- og flyteknikk krav til fjærer som ofte krever en annen løsning: tilpassede fjærer. Disse er ikke ferdigproduserte, men er skreddersydde ned til minste detalj for å oppfylle spesifikke krav til ytelse, miljø og plass.
Den kritiske behovet for tilpasning
Motivasjonen for tilpasning driven av ytelsen med ubestilt ytelse i disse bransjene. En universell løsning vil aldri kunne gi den nødvendige påliteligheten, effektiviteten eller sikkerheten.
Presisjonsytelseskrav
Parametrene er forskjellige i hver enkelt applikasjon. I tilfelle av automobilsystemer kan dette være en bestemt belastningsrate som gir best mulig kjørekomfort og håndtering. I luftfartsindustrien kan det innebære utvikling av en fjær som fungerer perfekt under høyt trykk og temperaturforandringer. Individuelle fjærer utvikles med spesifikke last-utbøyingskurver, slittrasjon og driftsgrenser.
Plass- og vektkrav
Dette gjelder spesielt luft- og romfart, hvor hvert gram og hver millimeter teller. En fjær som skal plasseres i et svært trangt og uregelmessig formet rom, kreves ofte av ingeniører, og bidrar til en generell vektreduksjon. Tilpasset design muliggjør utvikling av fjærer med uvanlig geometri som kan produseres med minimal plassforbruk og samtidig maksimere ytelsen.
Materialvitenskap i fjæroptimalisering
Materialet bestemmes av miljøet. Fjærer fra lager er vanligvis laget av musikktråd eller rustfritt stål. Imidlertid bruker tilpassede fjærer et mye bredere spekter av høyteknologiske materialer.
Tilpasning til ekstreme miljøer
I motorrommet i bilindustrien, eller understell i luftfart, må fjærer motstå både korrosjon og høye temperaturer, samt kontinuerlig vibrasjon. Dette kan involvere spesielle legeringer som Inconel eller Elgiloy, som har stor motstandskraft mot varme og korrosjon. Valg av materiale er en del av langsiktig drift og feilfri funksjon.
Den Design og produksjonsprosess
Utforming av en tilpasset fjær er en felles og gjentatt prosedyre som involverer en ingeniør og fjærfabrikanten.
Avansert modellering og simulering
Dette starter med avansert datamodellering og elementmetodeanalyse (FEA). Denne datadrevne prototypingen gjør det mulig for ingeniører å teste ytelsen til fjæren under reelle belastninger og spenninger fra den virkelige verden, og også identifisere sannsynlige svakheter lenge før en fysisk prototype lages. Dette er et viktig steg i designvalidering og etterlevelse av alle sikkerhets- og ytelseskrav.
Presisjonsproduksjonsteknikker
Når designet er fullført, produseres det med nyeste CNC-viklings- og presisjons-slipeutstyr. Dette gjør at hver fjær produseres i henhold til nøyaktige spesifikasjoner med jevn wire-diameter, pitch og helhetlig geometri. Omfattende kvalitetskontroll og testing, inkludert spenningsslipings- og forsettprosesser, sikrer at endeproduktet fungerer som tiltenk når det brukes i hele sin levetid.