Markus Kossman

NOSTURIN SUUNNITTELU

marraskuu 01
2013


NOSTURIN SUUNNITTELU
Vanhempi LEGO® suunnittelija Markus Kossmann on todellinen ekspertti, mitä tulee mallien toimintojen suunnitteluun LEGO Technic -osista. Niinpä Markus olikin luonnollinen valinta suunnittelutiimiin, kun oli aika luoda valtavan kokoinen, toimintoja täynnä oleva vuoden 2013 Nosturi.

“LEGO Technic julkaisee joka vuosi lippulaivamallin, suurimman ja haastavimman mallin rakentaa ja kehittää. Lippulaivamallin täytyy olla erityinen, joten oikean mallin valitseminen on vaikeaa. Olemme tehneet nostureita aikaisemminkin, esimerkiksi vuoden 2005 Nosturin, joka oli hieno malli ja suosittu fanien keskuudessa. Uusi malli ei voinut olla vain vanhan mallin kopio. Sen täytyi olla parempi, suurempi ja modernimpi ja sisältää parempia toimintoja.”

- Vanhempi LEGO suunnittelija Markus Kossmann



Ensimmäinen tehtävä oli tutkia, mitä toimintoja nosturissa tarvitaan, miten ne tulee suunnitella ja miten niitä hallitaan uudessa mallissa. Analysoituaan vuoden 2005 versiota Technic-tiimi keksi muutamia asioita, joita voitiin parantaa:

- ohjausta yksinkertaistettiin poistamalla akselin eri kääntökulmien ratas
- luotiin moottoroidut, aidommat tuet ojennettavine tukijalkoineen
- paineilmakäyttöinen nosturin puomi vaihdettiin moottoroituun lineaariseen toimilaitteeseen
- puomin jatkeen ja vinssin käyttö erotettiin toisistaan
- modernimpi ulkonäkö luotiin uusimmilla LEGO® Technic -osilla.



Näin suuren mallin kohdalla ideoiden kehittäminen uusia toimintoja varten ja ensimmäisen version rakentaminen kestää noin kaksi viikkoa. Tiimi suunnittelee myös uusien osien prototyyppejä, joita mallin toiminnoissa tarvitaan. Osat valmistetaan nopealla koerakennuslaitteella, ja niitä voidaan käyttää heti suunnitteluversiossa.

Ensimmäinen versio antaa hyvän käsityksen lopullisesta koosta ja mittasuhteista sekä toimintojen toimivuudesta ja kriittisistä kohdista. Vuoden 2005 Nosturiin verrattuna uusi versio näyttää modernimmalta, etenkin sen hytti ja yläosan iso puomi. Uudet toiminnot pelasivat hyvin, mutta sivujen tukijalat täytyi vielä moottoroida. Technic-tiimi halusi lisätä myös viidennen akselin etuosan tukijalkojen eteen luodakseen suuremman eron edeltäjiin verrattuna.



Suunnitteluprosessin helpottamiseksi Markus jakoi rakennelman kolmeen isoon moduuliin: ensiksi alustaan, jossa oli kiinteä ohjaus, mäntämoottori ja tukijalat, toiseksi runkoon, jossa oli moottori, vaihdelaatikko ja vastapainona toimiva akkukotelo, ja kolmanneksi puomiin, jossa oli kaksivaiheinen pidennysjärjestelmä. Näiden kolmen moduulin täytyi sopia yhteen ja toimia yhdessä valmiissa mallissa, joten oli tärkeää suunnitella ne yhdessä. Mallin kaikki toiminnot saivat virtansa akkukäyttöisestä moottorista, joka jaettiin nosturin rungon vaihdelaatikossa neljän eri toiminnon kesken.

“Tässä kehitysvaiheessa minun täytyi kehittää kaikkia toimintoja, kunnes ne toimivat täydellisesti. Siihen tarvittiin paljon testejä, uudelleenrakentamista ja uusia testejä. Työn suhteen täytyi olla erittäin kriittinen ja pyytää palautetta muilta suunnittelijoilta. Tätä tehdessäni minun piti ajatella myös rakennusprosessia, jotta se esitettäisiin oikein rakennusohjeissa.”

- Markus



Alusta oli erittäin pitkä. Sen täytyi olla kiinteä ja jykevä, jotta raskas nosturi voitiin asettaa sen päälle. Alusta ei saanut taipua tai katketa, kun mallia nostettiin. Alustaan rakennettiin lukuisia toimintoja, mukaan lukien ohjausjärjestelmä, V8-mäntämoottori, tukijalat ja toimintoja ohjaava vaihdelaatikko.

“Suunnittelin tukevan alakerroksen, johon akselit ja tukijalat kiinnitettiin ja jonka päälle vaihdelaatikko sijoitettiin. Sitten kaikki moduulit lukittiin yhteen rungon yläosalla. Näin syntyi vahva rakenne. Alustan etupuolella on kuljettajan hytti ja moottoriosasto. Niiden täytyi näyttää tehokkaalta ja modernilta. Niissä täytyi olla myös aitoja yksityiskohtia, kuten taustapeili ja avattavat ovet.”

- Markus



“Alustan haastavimmat osat olivat tukijalat, joiden täytyi olla kompaktit ja toimia synkronoidusti. Muokkasimme 8-hampaista Technic-ratasta niin, että se liukui ristiakseliin ja käytti lineaarisia toimilaitteita tukijalkojen laskemiseen. Se on todella hieno uusi toiminto. Vaikeinta oli sovittaa kaikki samaan moduuliin ja keksiä helppo tapa synkronoida kaikki neljä moottoroitua tukijalkaa. Ratkaisun keksiminen kesti kauan!”

- Markus



Ohjauspuoli aiheutti vähemmän päänvaivaa. Muuttamalla renkaiden ohjausaisojen pituutta Technic-tiimi sai akseleille eri ohjauskulmat, jotta nosturi kääntyi pehmeästi. Jos kaikilla akseleilla oli täsmälleen sama ohjauskulma, malli kolisi ja tärisi käännöksissä!



Nosturin runko on nosturin sydän: siinä on moottori, jolla ohjataan nosturin kaikkia toimintoja. Toiminnot valitaan korin sivussa olevalla vaihteella, mikä helpottaa nosturin ohjaamista. Moottori antaa virtaa tukijaloille, puomin nostamiseen ja laskemiseen tai puomin pidentämiseen ja vinssin käyttöön.

“Tukijalkojen toiminto kulkee alustan kääntöpöydän kautta, jossa se jaetaan tukijalkojen vetämiseen sisään ja ulos tai laskemiseen ja nostamiseen. Toinen vaihtoehto oli rakentaa vaihdelaatikko jakamaan liike viiteen toimintoon ja siirtää tukijalkojen molemmat toiminnot kääntöpöytään. Selvisi nopeasti, että se ei toimisi, sillä halusin rakentaa alustan ja nosturin rungon kahtena erillisenä elementtinä, ja niiden yhdistäminen olisi ollut mahdotonta.”

- Markus



Kesti kauan keksiä sellainen vaihdelaatikko, jonka saattoi rakentaa ja joka oli vakaa kaikissa tilanteissa. Jouduimme upottamaan sen kiinteään rakenteeseen, sillä runkoon kiinnitetty puomi aiheuttaa suuren fyysisen rasituksen ja voi vaikuttaa vaihdelaatikon toimivuuteen.

“Tästä syystä rakensin kolmiomaisen rakenteen vahvistamaan etuosaa, ja 5 x 7 -kokoinen Technic-kehikko kummallakin sivulla estää puomien sivuttaisliikkeen. Toinen 5 x 7 -kokoinen Technic-kehikko on sijoitettu taakse estämään kiertymistä. Takaosassa akkulokero toimii vastapainona, aivan kuten oikeissa nostureissa.”

- Markus



“Myös puomi aiheutti odotettua enemmän työtä. Se suunniteltiin pitenemään kahdessa osassa. Pitenemisperiaate on sama kuin aikaisemmassa vuoden 2005 Nosturissa. Luulin sen olevan helppo homma! Halusin puomista modernimman näköisen, kuten oikeissa nostureissa, joissa puomin alaosa on pyöreä. Yritin luoda pyöreän ulkomuodon käyttämällä 3 x 2 x 11 -kokoisia paneeleita, mutta yhtenäisen rakenteen luominen oli mahdotonta. Elementtiä täytyi kehittää! Uudessa paneelissa on enemmän Technic-reikiä puomien kiinnittämiseen vahvaksi rakennelmaksi.”

- Markus



Markus halusi pitää nosturin puomin kaksi pidennysosaa kevyenä mutta vahvana rakenteena käyttämällä paljon pitenevää Technic-puomia. Ensimmäiset rakennelmat olivat erittäin lupaavia, mutta testausvaiheessa huomasimme, että mekanismi ei toiminut täysin tasaisesti, kun puomia pidennettiin ja kuorma roikkui koukussa.

“Tutkin ongelmaa kollegani Andersin kanssa. Hän työskentelee testausosastollamme ja suunnitteli RC Excavator -kaivinkoneen vuonna 2010. Yhdessä keksimme ratkaisun. Kuorman paino taivutti palkkeja niin paljon, että ne puristuivat yhteen ja synnyttivät kitkaa. Suunnittelin niiden osien rakenteen uudelleen. Käytin Technic-palikoita puomin toisessa osassa ja laitoin sen pyörien päälle. Varmistin myös, että osien ympärillä oli runsaasti tilaa, jotta ne saattoivat taipua vapaasti painamatta toisiaan. Nämä muutokset ratkaisivat ongelman. Samalla moottorin virrankulutus laski kolmasosaan aikaisemmasta!”

- Markus



“Suunnitteluprosessi oli pitkä, se venyi melkein vuoden pituiseksi, ennen kuin nosturi valmistui. Lopullisessa mallissa on 2 600 osaa ja se on suurin koskaan lanseerattu LEGO® Technic -malli. Nautin uuden 42009 Nosturi Mk II -mallin suunnittelemisesta. Olin lopulta erittäin tyytyväinen lopputulokseen. Uusien toimintojen lisääminen ja mallin suuntaaminen noin 11-vuotiaille oli vaivan arvoista. Toivottavasti nautit uuden nosturin rakentamisesta ja sen kanssa puuhaamisesta!”

- Vanhempi LEGO suunnittelija Markus Kossmann