Simuleringar ger liv åt ritningarna
Idag görs en allt större del av experiment med anläggningar och processer virtuellt istället för dyra och tidskrävande fullskaleförsök.
I LKAB har det alltid funnits behov av datorsimuleringar för att förstå hur man på bästa sätt ska designa allt från gruvschakt till maskiner.– Redan på 80-talet höll man på med simulationer inom forskning och utveckling och på gruvteknik på LKAB. Så viljan och kunskapen har alltid funnits, men tekniken saknades på den tiden. Enkla simuleringar tog fruktansvärt lång tid att göra. Trots det använde man sig av det därför att det var så pass intressant att testa genom simulering istället för fysiska försök, säger Kjell-Ove Mickelsson, Senior Engineer på LKAB i Malmberget.
Själva finessen är att simuleringar ger möjligheter att prova sig fram, att testa idéer som man inte kan eller vågar testa på riktigt. Att med hjälp av små, små justeringar ta sig fram till en optimal utformning.– Det har skett en enorm utveckling på den här fronten bara de senaste åren. Det är fantastiskt vad vi kan simulera numera, ner på millimeternivå.
– I slutet av 90-talet höll jag själv på med en del simuleringar, bland annat med sönderfall av pellets, men även på den tiden tog det väldigt lång tid. Men tanken fanns där och jag började experimentera lite själv med spelmotorer för att se vilka möjligheter som fanns, berättar Kjell-Ove Mickelsson.
Projektet GranuX, för att utveckla avancerade simuleringar av stora materialflöden, drogs igång 2009 efter ett möte mellan LKAB, Algoryx, Optimation AB och Umeå Universitet.
– Algoryx höll på med simuleringar av lastbilar och traktorer och liknande, och vi ville simulera flöden i kvarnar och rulltrummor. Vi såg att vi hade ungefär samma frågeställningar och utmaningar.
På Umeå Universitet hade det i ett examensarbete skapats en tvådimensionell fysikmotor som sedan Algoryx utvecklat vidare till en enkel applikation för att skapa fysiksimuleringar i 2D. Tillsammans hade man inom GranuX en vision om en liknande applikation fast i 3D och med tillräcklig prestanda och precision för att kunna använda resultaten inom industrin. Det blev grunden till simulatorn som sedan utvecklades. Vinnova klev in som medfinansiärer, och därmed var man igång.
Sedan dess har den här metoden använts vid en mängd olika projekt inom LKAB. I hamnen i Narvik har en ny skeppslastare byggts i Kaj 7. En kritisk komponent i logistikkedjan där man vill minimera fallhöjder och öka precisionen i lastningen mot båtarna för att spara så mycket som möjligt på pellets och maskiner. De ombyggnationer och förändringar man hittills utfört har skett helt med hjälp av simuleringar:
– När det gäller sista stupet mot bandet ut till båt så simulerade vi alla tänkbara olika flöden av pellets och lägen på transportbandet som både ska kunna vinklas och skjutas ut. Det är en komplicerad process som måste fungera. I dagsläget har det körts cirka tre miljoner ton genom anläggningen och de omlastningspunkterna vi förbättrat med stöd av simuleringar ser ut att fungera bra, säger Kjell-Ove Mickelsson.
I Narvik utformades de nya skeppslastarna med målet att lasta pelletsen jämnt och centrerat på transportbandet och med lägsta möjliga fallhöjd.
Ett annat exempel är under jord i Malmberget där man byggde om skipparna och växelvis tvingades ta dem ur drift. En omlastning behövdes för att fördela en del av materialet till lastbilar. Omlastningen måste vara robust, med minimalt med spill och jämn och snabb lastning.
Simuleringar gjordes och visades upp för konstruktörer, mekaniker och chaufförer som fick komma med input och med hjälp av det kunde ett antal problem identifieras redan innan växelstupet byggdes – var spillet skulle bli och var slitage kunde uppstå. Man kunde bygga rätt från början istället för att bygga om senare. Under åren då ombyggnationen pågick så passerade årligen 14 miljoner ton råmaterial genom växlingsstupet och det är fortfarande i bruk.
– Det är grymt roligt att vara med på sådana här projekt, där det verkligen landar i ett resultat. Det gör skillnad, säger Kjell-Ove Mickelsson.
– Just nu finns intresse från Svappavaara att nyttja simulering för utveckling av utläggare i deras verk, samt i Narvik där man ska förbättra ytterligare ett antal kritiska omlastningspunkter.
Utläggarna på rulltrummorna i KK4 har fått en helt unik design baserat på simuleringar. genom det kom man fram till en jämnare och mer skonsam utläggning av pelletskulorna.
