Skip navigation MENU

FEM-analyse autoclaven productieproces

Voor een toonaangevende wereldwijde marktleider op het gebied van gespecialiseerde medische voeding voerde AKOS een schadeonderzoek uit aan 7 autoclaven. De autoclaven maken deel uit van het productieproces waarbij het product in batches wordt gesteriliseerd en gepasteuriseerd.

Vermoeiingsschade autoclaven
Een autoclaaf wordt ingezet om bepaalde producten te steriliseren door middel van stoom op hoge druk. Voor sterilisatie en pasteurisatie wordt de autoclaaf voor 50% gevuld met water, dat volgens een bepaald patroon wordt verwarmd tot een temperatuur van circa 130ºC, bij een overdruk van 3 bar. Deze autoclaven zijn aan weerszijde uitgerust met deuren en een doorvoersysteem voor de op pallets gestapelde producten. Na enige jaren productie werden bij alle autoclaven scheuren geconstateerd in de deuren, waarop door de keuringsinstantie de productie bij een van de lijnen werd stilgelegd. De scheuren bevonden zich in de versterkingsconstructie van de deuren.

Materiaalonderzoek, FEM analyse en levensduuronderzoek
De mogelijke oorzaken van deze scheuren zijn in kaart gebracht met materiaalonderzoek, bepaling van het faaloorzaken en een breukvlakonderzoek met behulp van SEM en OES. Ook werd de spanningscorrosie vastgesteld en chemisch materiaalonderzoek gedaan. Tot slot deden we een FEM-analyse, levensduuronderzoek inclusief vermoeiingsanalyse en een herberekening van het ontwerp. Hierbij werd vooral gekeken naar de te verwachten levensduur en de restlevensduur.

Verbeterde levensduur
Met de resultaten uit deze onderzoeken is in nauw overleg met keuringsinstantie Loyds een plan van aanpak opgesteld, waarbij een aantal ontwerpaanpassingen zijn doorgevoerd die de levensduur significant hebben verbeterd.

Projectspecificaties

Design Loads / Gebruiksbelasting: 6 cycles per dag, 0-3 bar, 30-130ºC

Analyse types:

  • Software: ANSYS Mechanical / ANSYS Structural*
  • Plastische multi-lineaire materiaalmodellen, Ramberg Osgood
  • Onderzoek naar globaal plastisch bezwijkgedrag (global plastic collaps) en toetsing van de lokaal optredende plastische rekken (local failure)
  • Levensduuronderzoek op basis van plastische rekwisselingen, ASME VIII Div 2

Materiaalonderzoek:

  • Spectraalanalyse OES (optical emission spectrography) en microscopisch onderzoek SEM (scanning electron microscopy)
  • Striations vermoeiing schade
  • Scheurentranskristallijn
  • Spanningscorrosie en bindingsfout lassen

Keuringsinstantie: Loyds

Referenties