Pakkaussuunnittelu

Pudotuksessa tuotteen vaurioitumiseen vaikuttavat sekä kiihtyvyys että nopeuden muutos. Kiihtyvyyteen vaikuttavat iskuhetken nopeus ja joustomatka. Nopeuden muutokseen pudotuksen tapauksessa vaikuttaa lähinnä pudotuskorkeus, joka määrittää nopeuden iskuhetkellä. Nopeuden muutoksen voi ymmärtää myös energiamäärän vapautumisena törmäyksessä.

Jokaisella tuotteella on olemassa jokin tietty miniminopeus, jonka alapuolella ei vaurioita synny riippumatta kiihtyvyydestä. Erittäin suuria kiihtyvyyksiä saa kohdistettua tuotteelle esimerkiksi pudottamalla sen kovalle pinnalle. On helposti ymmärrettävissä, että aivan pienellä pudotusnopeudella ei vaurioita synny, sillä putoavan kappaleen energia on liian pieni vaurioitumiseen. Vastaavasti nopeus saa olla erittäin suuri, jos riittävällä vaimennuksella rajoitetaan kiihtyvyys pieneksi.  Pakkauksia suunniteltaessa ajatellaan yleensä kiihtyvyyden olevan rajoittava tekijä, mutta todellisuudessa erityisesti suurissa kappaleissa näin ei aina ole.

Tuotteelle ja sen yksittäisille komponenteille on mahdollista määrittää käyrä, joka kuvaa vaurioitumisrajan kiihtyvyyden ja nopeuden funktiona. Tällainen käyrä saadaan, kun tuotetta rasitetaan tärypöydällä erilaisilla parametreilla ja tarkastellaan syntyviä vaurioita. Teoreettisestikin tämän pystynee simuloinnilla selvittämään, mutta omalle kohdalle ei tällaista hanketta ole vielä osunut.

Pakkaussuunnittelun kannalta käyrässä on kaksi kiinnostavaa aluetta:

1. Pieni nopeuden muutos. Mikäli pudotustestivaatimuksen asettama nopeuden muutos on niin pieni, että vaurioita ei kiihtyvyydestä riippumatta synny, ei tuotetta tarvitse suojata pudotuksia vastaan.
2. Matala kiihtyvyys. Nopeuden ollessa niin suuri, että vaurioita voi syntyä, saadaan käyrästä luettua suurin sallittu kiihtyvyys, jota voidaan käyttää vaimentimien suunnitteluparametrina.

Pakkaussuunnittelua joudutaan valitettavasti tekemään lähes aina tilanteessa, jossa käyrä ei ole tunnettu. Näitä selvitetään yleensä vasta sitten, kun tiedetään tuotteen vaurioituvan poikkeuksellisen usein toimituksissa. Tällöin ollaan aina käyrällä sillä alueella, että nopeuden muutos on tarpeeksi suuri, jolloin haetaan lähinnä tietoa kiihtyvyysrajoista. Pakkaussuunnittelussa yleisempää on, että annetaan suunnitteluun lähtökohdaksi jokin kiihtyvyys, tyypillisesti 50 G, ja toteutetaan vaimennus tämän perusteella.

Arvioituun kiihtyvyysrajaan suunnittelun perustaminen johtaa toisinaan ylipakkaamiseen. Vaurioitumiskäyrän kertoo, että vaurio on kahden muuttujan funktio. Suunniteltaessa vaimennusta kiihtyvyyteen perustuen saattaa jäädä kokonaan huomioimatta, että nopeuden muutos on testissä sellaisella alueella, että tuote ei vaurioituisi kuitenkaan.

Damage boundary curve wikimedian mukaan. Vauriokäyrä on kuvattu mustalla.

Avainsanat: käyrä, kiihtyvyys, nopeus, pakkaus, pudotus, testaus, vaimennus, vaurio

This entry was posted on 4.5.2014 at 5:04 pm and is filed under pakkaussuunnittelu. You can follow any responses to this entry through the RSS 2.0 feed. You can leave a response, or trackback from your own site.