Sandvik Ranger DXi on pintaporauslaitteiden uusi sukupolvi. Laitteiden muotoilu syntyi monivaiheisessa prosessissa, joka sisälsi useamman konseptointikierroksen ennen varsinaista tuotantoonsaattamista. Laitteiden ohjaamoon ja hallintalaitteisiin paneuduttiin antaumuksella, sillä järeän laitteen käytettävyyden on oltava viimeistä piirtoa myöten kohdallaan.
Sandvik Ranger DXi -pintaporauslaitteiden muotoilulliset ratkaisut syntyivät monivaiheisen prosessin kautta. Muotoiluprojektissa keskityttiin sekä laitteen ulkoasuun kateosineen että ohjaamoon hallintalaitteineen. Tapauskertomuksen ensimmäisessä osassa käsiteltiin ennen kaikkea porauslaitteen ulkopuolen muotoilua. Tässä toisessa osassa pureudutaan ohjaamon sisäpuoleen ja hallintalaitteisiin.
Sandvik Ranger DXi -pintaporauslaitteiden muotoilulliset ratkaisut löytyivät usean konseptointikierroksen kautta.
Ohjaamo on komentokeskus
Sandvik Ranger DXi -laitteiden varsinaista muotoilua edelsi useampi konseptointikierros, joiden aikana tutkittiin perinpohjaisesti myös eri vaihtoehtoja ohjaamon toteutustavaksi.
Modulaarisuus oli tärkeä ohjenuora koko laiteperheen suunnittelussa, joten myös ohjaamo suunniteltiin alun perin modulaariseksi. Suuremmissa laitekokoluokissa tilantarve ohjaamossa on suurempi, joten ajatus oli, että ohjaamon kokoa voi yksinkertaisesti kasvattaa kokoluokan kasvaessa.
Suunnittelun edetessä ohjaamon kokovariaatioista päätettiin kuitenkin luopua ja haettiin sen sijaan mahdollisimman hyvä kompromissi, jossa tilat ovat sopivat sekä pienempiin että isompiin kokoluokkiin. Ratkaisu ei välttämättä ollut ihanteellinen, mutta sen ansiosta pystyttiin yksinkertaistamaan sekä ohjaamon rakennetta että tuotehallintaa, mikä tietenkin on kustannustehokkuuden näkökulmasta myönteistä.
Ohjaamon konseptoinnissa tehtiin tutkielmia muun muassa IV-laitteen asennuksesta, sisustuspaneelien rakenteista ja valmistustekniikoista sekä ohjaamon ulkopuolisista rakenteista.
Modulaarisuuspohdintojen lisäksi tarkasteltiin huolella myös näkyväisyysalueita, sillä ne ovat oleellisia hyvän käytettävyyden kannalta. Samoin pohdittiin lukuisia näkymättömiä mutta toteutuksen kannalta ratkaisevan tärkeitä seikkoja – esimerkiksi riittäviä tilavarauksia johtosarjoille ja ilmastointikanaville.
Konseptointivaiheessa ratkesi myös etulasin kallistus. Eteenpäin kallistetun etulasin ansiosta laitteeseen nousu on helpompaa, sillä hartioille jää enemmän tilaa ohjaamon kynnykselle noustessa. Samaten näkyvyys ylös puomistoon paranee, kun kattoikkunan kokoa voi kasvattaa.
Valmistettavuus on yksi hyvin muotoillun laitteen tunnusmerkeistä, joten konseptointivaiheessa käytettiin paljon aikaa myös ohjaamon valmistuksen, osakokoonpanojen, valmistustekniikoiden ja materiaalien konseptointiin.
3D-malli ohjaamosuunnittelun tueksi
Konseptointivaiheen ideoita alettiin työstää todeksi tuottamalla ohjaamon päägeometriasta 3D-malli ohjaamosuunnittelun tueksi. 3D-mallia hyödynnettiin muun muassa runkorakenteiden suunnittelussa, lujuuslaskennassa ja näkyväisyysalueiden tarkastelussa.
Ilmakanavista tehtiin 3D-mallit hyvin varhaisessa vaiheessa, jotta niiden avulla saatiin varmennettua kanavien riittävä tilavuus CFD- eli ilmavirtausanalyyseilla. Riittävä ilmanvaihto on yksi työergonomian tärkeimmistä tekijöistä, joten ilmakanavien suunnitteluun kannattaa panostaa mahdollisimman varhaisessa vaiheessa. On hukkaan heitettyä työtä muotoilla ohjaamo ensin viihtyisäksi ja vasta sitten miettiä, minne pohkeen vahvuiset ilmakanavat saisi mahdutettua. Toki viihtyisyydelläkin on tärkeä sijansa, mutta kauneusarvot menettävät merkityksensä, jos ilmanvaihto ei ole riittävä tai lasit huurtuvat estäen näkyvyyden.
Hahmomallilla helpotettiin suunnittelua ja todennettiin toimivuus
3D-mallinnokset ovat erinomaisia ja välttämättömiä työkaluja, mutta myös fyysisillä hahmomalleilla on paikkansa teollisen muotoilun apuvälineenä. Fyysiset hahmomallit ovat omiaan tuotteen ergonomian ja käytettävyyden arviointiin, joten teemme niitä ahkerasti omassa protostudiossamme.
Fyysinen malli kertoo kouriintuntuvasti, onko tuote oikean kokoinen sekä ihmisen mittojen, liikeratojen ja käyttötottumusten mukainen. Niinpä myös Sandvik Ranger DXi:n ohjaamosta työstettiin hahmomalli, kun ohjaamon runkosuunnittelu oli läpäissyt lujuuslaskennat.
Ohjaamon hahmomallin runko työstettiin vesileikatuista vaneriosista ja lasitukset polykarbonaattilevystä.
Hahmomallin sisustus syntyi mitä moninaisimmista aineksista: vanerista, Finnfoam-levystä, verhoilukankaista ja kaikesta muusta käsillä olevasta ja käyttökelpoisesta materiaalista.
Hahmomallin sisustus viimeisteltiin muun muassa valaistuksen ja äänentoiston osalta tavanomaista perusteellisemmin, sillä mallia käytettiin myös sisäiseen markkinointiin ja ohjaamoon tutustuville haluttiin välittää mahdollisimman todenmukainen kuva lopullisesta toteutuksesta.
Hahmomallia hyödynnettiin monipuolisesti muun muassa ergonomian, tilaratkaisuiden ja tuotannon vaatimusten suunnittelussa. Hahmomalli oli korvaamaton apu myös työvalojen ja sisävalaistuksen suunnittelussa, kun haluttiin varmistaa kriittiset näkyväisyysalueet ja minimoida erilaiset heijastukset. Samaten sähkösuunnittelijat pystyivät mallin avulla varmistamaan sähkökomponenttien sijoituksen ja asennuksen sekä johtosarjojen reitityksen.
Ohjaamon hahmomallin ympärillä pidettiin lukuisia tuotekehityspalavereja ja siihen tehtiin tarvittaessa muutoksia. Ennen sisustuksen lopullisen 3D-suunnittelun aloitusta ohjaamon suunnitelmille haettiin hyväksyntä pitämällä loppukatselmoinnit mallin äärellä eri sidosryhmien kesken.
3D-mallinnusvaiheessa hahmomallilla todennettu perusajatus ohjaamon sisustusuunnitelmasta säilyi, mutta toteutuksen yksityiskohtiin tuli lukuisia muutoksia tai tarkennuksia, joita hiottiin tiiviissä yhteistyössä Sandvikin mekaniikkasuunnittelijoiden kanssa. Myös vuoropuhelu sisustusosien alihankkijoiden kanssa oli vilkasta, kun pohdittiin osien valmistettavuutta esimerkiksi rotaatio- ja uretaanivalun sekä alipainemuovauksen osalta.
Sisustusosien 3D-mallinnukset hiottiin pienintäkin yksityiskohtaa myöten yhteistyössä Sandvikin suunnittelijoiden ja sisustusosien alihankkijoiden kanssa.
Raskasta laitetta hallitaan joystickeillä ja liukukytkimillä
Sandvik käyttää poralaitteissaan modulaarista iPanel-hallintalaitejärjestelmää, josta on kymmeniä eri poralaitteiden vaatimusten mukaisia versioita. Ranger DXi -projektissa tehtiin kehitystyötä iPanelin osalta, mutta eniten aikaa ja vaivaa käytettiin joystick-kahvan, liukukytkinten sekä näppäin-layoutien mietintään.
Ranger DXi -laitteissa käytettävä joystick suunniteltiin tiiviissä yhteistyössä ruotsalaisen hallintalaitevalmistaja Caldaron kanssa. Muodonmuutos muotoili joystick-kahvan, kun taas Caldaro vastasi sen rungon mekaniikasta.
Joystick-kahvan muodon hakeminen alkoi lukuisten karkeiden hahmomallien työstämisellä.
Joystickin muotoilu alkoi lukuisilla karkeilla hahmomalleilla. Niitä esiteltiin ja testattiin Sandvikin järjestämässä esittelytilaisuudessa, josta saadun palautteen perusteella kolme mallia valikoitui jatkoon. Lopulliseen tuotekehitykseen valikoitui pienemmässä porukassa yksi kahvahahmotelmista, josta tehtiin tarkempi mitoitusmalli.
Joystickin toimivuutta testattiin mitoitusmallilla, jossa joystickin liikkeet oli toteutettu Caldaron olemassa olevalla joystick-rungolla. Mallissa olevat liukukytkimet olivat tässä vaiheessa valmiita hyllystä saatavia komponentteja.
Mitoitusmallia iteroitiin, kunnes lopulliset mitat, näppäin-layoutit sekä liukukytkinten mallit ja muodot olivat löytyneet. Esimerkiksi liukukytkimen pään muoto on tärkeämpi kuin äkkiseltään osaisi arvata. Samaa kytkintä pitää pystyä sekä työntämään että vetämään tarkasti, jotta raskas kone pysyy hallinnassa niissä vaativissa olosuhteissa, joihin se on tehty.
Kun mitoitusmalli oli valmis, joystick-kahvan ulkopinnat ja rakenne 3D-mallinnettiin. Ennen muottityökalujen valmistusta kahvasta valmistettiin 3D-tulostettu proto, jonka muotoa vielä hiottiin, ennen kuin kaikki osapuolet olivat tyytyväisiä lopputulokseen.
Hallintalaitteiden kaikista komponenteista tehtiin 3D-mallinnokset.
Viimeiset yksityiskohdat hioutuivat protossa
Sandvik Ranger DXi -muotoiluprosessi sai loppusilauksen, kun ohjaamon sisustuksesta tehtiin proto tuotantomuoteilla valmistetuilla osilla. Se kannatti, sillä protosta havaittiin vielä viimeiset pienet muutostarpeet, jotka päivitettiin sekä 3D-mallinnoksiin että muotteihin.
Kaiken kaikkiaan Sandvik Ranger DXi -sarjan suunnitteluprosessi oli malliesimerkki perinpohjaisesta työkonemuotoilusta, jossa pienintäkään yksityiskohtaa ei jätetä sattuman varaan. Matka oli pitkä ja monivaiheinen, mutta kyllä kannatti, sillä hyvä tuli.
