Mitä mekaniikkasuunnittelija käytännössä tekee?
Tällä kertaa blogissamme sukelletaan syvälle mekaniikkasuunnittelun ihmeelliseen maailmaan, kun pyrimme antamaan vastauksen otsikossa esitettyyn kysymykseen. Paras henkilö vastaamaan kysymykseen on luonnollisesti kyseisessä tehtävässä työskentelevä henkilö, joten pyysimme mekaniikkasuunnittelijaamme Matiasta avaamaan tehtävänkuvaansa päiväkirjatyyppisen blogitekstin muodossa.
Kahvi käynnistää insinöörin aivot
Tämän insinöörin aamu alkaa yleensä kahdeksan aikaan. Liukuvan työajan hyviä puolia on, että työpäivän voi startata joustavasti sitten, kun on saanut aamukahvit nautiskeltua. Kahvia juodessa ajatustyö kuitenkin jo käynnistyy, kun projektien kiireellisyyden ja työmäärien puntarointi määrittää tulevan päivän kulun. Tänä aamuna olen päättänyt vaihtelun vuoksi jättää etätyöpisteen ja mennä toimistolle, sillä iltapäivästä saattaa olla tarvetta rakentaa prototyyppiä, mikäli viimeiset osat saapuvat. Toimistolla istahdan työpisteelle tasan 8.00, sillä tarkoitus on viimeistellä erään vasta alkaneen projektin materiaaleja ennen yhdeksältä alkavaa palaveria. 3D-mallit tulee saada esittelykelpoiseen kuntoon, sillä aamupäivällä on ensimmäinen katselmointipalaveri asiakasyrityksen kanssa.
8.00-9.00: Dokumentointi ja projektin viimeistely
Projekti on vasta alussa, mutta olen saanut valmiiksi ensimmäisen 3D-mallin, ja sitä kautta tuotteen ulkonäkö ja mahdollinen valmistustapa on alkanut hahmottua. Tässä vaiheessa on järkevää pitää ensimmäinen katselmointipalaveri, jotta asiakkaan tarpeet voidaan ottaa mahdollisimman hyvin huomioon. Esittelyä varten värjään osan 3D-mallin komponenteista eriväriseksi, jotta toiminnan selittäminen on helpompaa. Samalla lisään malliin myös kiinnitystarvikkeita, kuten pultteja ja muttereita. Tämäntyyppiset yksityiskohtien hiomiset saavat mallista visuaalisemman ja muun muassa kokoluokan ja valmistettavuuden arviointi on helpompaa tietokoneen ruudulta käsin. Kun 3D-malli on valmis esiteltäväksi, teen vielä PowerPoint-esityksen, johon kerään lähtötiedot sekä lisäselvitystä kaipaavat asiat. Hyvin laadittu esitys edesauttaa palaverin jouhevaa etenemistä ja varmistaa, että kaikki tarvittavat asiat tulee käytyä läpi.
9.00-10.00: Katselmointipalaveri
Palaveri pidetään etäyhteyksillä, sillä asiakkaan toimipaikka sijaitsee Etelä-Suomessa. Asiakas vaikuttaa innostuneelta, sillä tämä on myös asiakkaalle ensimmäinen kerta, kun nähdään, miten projektin alussa luotu vaatimuslista ja muut lähtötiedot ovat muotoutuneet 3D-malliksi. Palaverissa käydään läpi suunniteltu tuote osakokonaisuus kerrallaan ja varmistetaan, että näkemykseni tuotteesta on kohdannut asiakkaan näkemyksen kanssa. Muutamia parannusehdotuksia havaitaan palaverin aikana, joten kirjaan ne tarkasti palaverimuistioon. Palaverin aikana keksitään asiakkaan kanssa myös pari täysin uutta ideaa tuotteen jatkokehittämiseen liittyen, mutta ne päätetään toistaiseksi jättää vielä hautumaan ja kehittymään asiakkaan kiireellisen aikataulun vuoksi. Palaveri päätetään hyvillä mielin tietäen, että suunta on oikea ja projektia voidaan jatkaa suunnitellusti. Seuraavana on vuorossa palaverissa sovittujen muutosten tekeminen. Seuraava palaveriaika sovitaan ensi viikon loppupuolelle.
Palaverin päätyttyä pidän pienen venyttelytauon samalla kun haen kupin kahvia. Pääosin tietokoneella työskennellessä työpisteen hyvä ergonomia ei yksin riitä, vaan riittävä tauotus ja venyttely auttavat jaksamaan. Etänä kotitoimistolla tehdessä tämä saattaa unohtua, kun oikein keskittyy ja uppoutuu työhönsä, mutta toimistolla työkaverit välillä muistuttelevat työhönsä uppoutuvaa pitämään kahvin mittaisen tauon.
10.10-12.15: 3D-suunnittelu
Päivä jatkuu 3D-suunnittelulla, joka on sitä yleisintä mekaniikkasuunnittelijan työtä. Äskeisessä palaverissa esille tulleita asioita olivat muun muassa laitteen kokonaispainon vähentäminen, ja sitä lähden seuraavaksi työstämään. Juuri esitelty malli laitteesta oli suunniteltu siten, että laitteen runko oli tehty teräslevyosista. Asiakas kuitenkin totesi laitteen kokonaismassan olevan liian suuri, joten alan pohtia vaihtoehtoisia materiaaleja tai sitä, voisiko runkorakenteen tehdä hieman ohuemmasta teräslevystä. Tämän tyyppisessä tehtävässä yhdistyvät sekä suunnittelijan tieto valmistustekniikoista ja materiaaleista että oma kokemus ja tekniikan alan käytännöntason osaaminen.
Materiaalivalintoja tehdessä tulee huomioida mahdolliset valmistustavat sekä kustannukset, jotta tulee valittua järkevä ja käyttökohteeseen sopiva materiaali. Toisaalta samaan aikaan tulee pitää mielessä se, kuinka laitteen kokoonpano toteutetaan ja mitkä osat kiinnitetään toisiinsa, mihin kohdistuu eniten kuormituksia ja niin edelleen. Suunnittelutyössä tulee ottaa aina huomioon kokonaisuus, sillä tässäkin tapauksessa kevyemmän materiaalin valinta voi tehdä rakenteesta liian heikon, minkä seurauksena se ei kestäisi esimerkiksi laitteen sisälle asennettavien komponenttien painoa.
Ajattelin pyrkiä optimoimaan laitteen runkorakennetta siten, että tärkeimmät osat valmistetaan edelleen teräksestä, mutta materiaalipaksuutta ohennetaan hieman. Materiaalin ohentaminen on tässä kyseisessä tapauksessa järkevä vaihtoehto, sillä suunniteltujen osien muokkaaminen ohuemmaksi vie huomattavasti vähemmän aikaa kuin täysin uuden runkorakenteen suunnittelu.
Haluan vielä varmistaa ohuemman rakenteen kestävyyden tekemällä simuloinnin, jossa testataan, kuinka rakenne todellisuudessa käyttäytyisi. Simuloinnissa määritellään muun muassa rakenteen kiinnityspisteiden paikat, kuormituksen paikka ja suuruus sekä muita lähtötietoja, jonka jälkeen saadaan ”virtuaalisesti testattua” rakenteen kestävyys. Lopputuloksena saadaan selville esimerkiksi osien mahdollisten taipumien suuruus sekä se, onko rakenteessa jokin tietty alue, jossa kuormitus kasvaa liian suureksi. Yksinkertainen simulointi osoittaa rakenteesta yhden alueen, johon kohdistuu liian suuria kuormituksia, joten tämän alueen osia ei kannata ohentaa. Muilta osin laitteen levyosia pystytään ohentamaan, joten laitteen kokonaispainoa saadaan vähennettyä melko mukavasti.
Osien muokkaamisen jälkeen teen vielä uuden simuloinnin, jolla varmistan rakenteen kestävän siihen kohdistuvat kuormitukset ongelmitta. Lisäksi painoa säästetään vaihtamalla muutamia vähemmän kriittisiä teräslevyosia alumiiniin. Esimerkiksi laitteen päälle tulevan suojakotelon ja laitteen sisässä olevien yksinkertaisten levyosien materiaalin voi huoletta vaihtaa alumiiniin, sillä niiden tehtävä on vain suojata laitteen sisällä olevia komponentteja.
12.15-12.45: Lounastauko
Kellon kiriessä hieman yli puolenpäivän työkaveri muistuttelee ruokatauosta. Ruokailun lomassa jutustelu liukuu huomaamatta työasioihin, mutta niin se välillä työhönsä intohimolla ja innolla suhtautuvilla ihmisillä tahtoo mennä. Keskusteluaiheen varastanut työasia komeilee ruokapöydän viereisellä työpisteellä: tehdasympäristöön suunnitellun laitteen prototyyppi, joka on odottanut viimeisiä sähkökomponentteja saapuvaksi. Jykevä, koneistetuista alumiiniosista koottu runkorakenne ei ole kovin suuri, mutta se tulee kätkemään sisäänsä muun muassa optisia laitteita ja muuta tekniikkaa, kaikki meidän itse suunnittelemia.
Työpisteelle palatessani vilkaisen ulos ikkunasta ja kuin tilauksesta pihaan kaartaa tuttu kuljetusliikkeen auto. Prototyypin viimeiset komponentit saapuvat, joten voin koota prototyypin valmiiksi. Siispä loppupäivän työtehtävät vaihtuvatkin tietokonetyöskentelystä prototyypin kokoonpanotyöhön. Käyn vielä tarkistamassa, että aiemmin tehdyt suunnittelutyöt on tallennettu, ja sitten prototyyppiä kasaamaan.
12.45-16.50: Prototyypin rakentaminen
Prototyypin runkorakenne on jo aiemmin koottu, joten nyt viimeisten osien saavuttua on vuorossa laitteen sisälle tulevien osien asentaminen. Työ on pääosin sähkölaitteiden ja niihin liittyvien kiinnitysosien asennusta. Vaikka tunnen itse suunnittelemani laitteen läpikotaisin ja runkorakenteessa on selkeät paikat komponenteille, tulostan laitteen piirustukset työpisteen viereen, jotta kasaus tulee tehtyä varmasti kerralla oikein. Tämä on samalla myös hyvää käytännön harjoitusta siitä, kuinka tietokoneen näytöllä ajateltu kokoamisjärjestys toimii käytännössä. Harvemmin pääsee itse sekä suunnittelemaan että kokoamaan laitteen, joten tämä on hyvä tilaisuus kehittää suunnitteluosaamista kokonaisvaltaisesti.
Osien kiinnittämisen lisäksi teen myös sähköosien kytkennät. Tätä varten käyn läpi laitteiden käyttöohjeita ja teknisiä tietoja, jotta kaikki kaapelit menevät oikeisiin paikkoihin. 3D-mallia tehdessä ei aina tule ajatelleeksi, kuinka paljon kaapeleita laitteen sisällä loppujen lopuksi onkaan. Tämä on onneksi yleisesti tiedossa oleva asia, joten suunnitteluvaiheessa osat on suunniteltu sellaisiksi, että kaapeleille on jätetty reilusti tilaa. Vaikka ylimääräisen tilan jättäminen paisutti laitteen ulkomittoja hieman, nyt kokoamisen aikana tuo ylimääräinen tila tulee enemmän kuin tarpeeseen, sillä erään sähkölaitteen mukana tullut johtosarja onkin paljon oletettua paksumpi. Tämä ei kuitenkaan osoittaudu ongelmaksi, kun suunnitteluvaiheessa on tähän osattu varautua.
Virtaa työhön vapaa-ajan harrastuksista
Kello ehtii kiriä jo lähelle viittä, kun saan kytkettyä laitteeseen virrat ensimmäistä kertaa. Kaikki sähkölaitteet näyttäisivät toimivan kuten pitää, joten tästä on hyvä jatkaa. Seuraavalle päivälle jää muun muassa automaatiolaitteiden kytkentä ja ohjelmointi. Kunhan prototyyppi saadaan valmiiksi lähipäivien aikana, tullaan sen käyttöä testaamaan ensin huolellisesti itse, jonka jälkeen asiakkaan kanssa sovitaan tapaaminen virallisia testejä varten.
Vaikkei töitä malttaisi jättää kesken, ei työpäiviä kannata syyttä suotta venyttää paljoa, etenkään kun kyseisen projektin aikataulu ei ole onneksi sellainen, että sitä pitäisi kiirehtien tehdä. On hyvä antaa aivoille aikaa levätä, sillä vaikka työ ei ole fyysisesti kovin kuormittavaa, jatkuva ajatustyö on sellaista, josta suoriutuu parhaiten virkeänä ja levänneenä. Tälle insinöörille musiikkiharrastus ja liikunta ovat hyviä tapoja kääntää ajatukset pois työasioita, jotta uusia ideoita tulisi taas seuraavana päivänä.
Kuten yllä olevasta kuvauksesta käy ilmi, mekaniikkasuunnittelijan työ ei ole pelkkää 3D-mallintamista, vaan siihen voi suunnittelijan osaamisesta ja kiinnostuksesta riippuen kuulua myös hyvin monenlaista muuta. Oletko kiinnostunut mekaniikkasuunnittelijan työstä? Ota seurantaan Optotecin LinkedIn-sivu, niin saat aina ensimmäisten joukossa tiedon yrityksessämme avoinna olevista työpaikoista!