INGENIEURSPROJECT MECHANICA. Willem Van De Steene 03/10/2018

Transcriptie

1 INGENIEURSPROJECT MECHANICA Willem Van De Steene 03/10/2018

2 INHOUD Ingenieursproject volgens CDIO-principe Puntenverdeling Planning Ingenieursproject mechanica, intro, verwachtingen Conceive-fase, conceptanalyse Groepsindeling Ingenieursproject mechanica

3 INGENIEURSPROJECT Ontwerpcyclus toestel/product = resultaat van teamwork volgens pedagogisch model (prof P. Oosthuyzen - Queens University Kingston Canada) Conceive Design Implement Operate begrijpen, uitdenken berekenen, ontwerpen uitvoeren, testen operationeel maken, in productie brengen Ingenieursproject mechanica

4 CDIO Organisatie universiteiten en hogescholen Verbetering ingenieursopleiding Studenten in team Studenten leren ontwerpen, creatief zijn Ervaring als ingenieur Ingenieursproject mechanica

5 TAAK VAN EEN INGENIEUR Zaken ontwerpen Fabricatie superviseren Producten testen Verbeteringen voorstellen Communiceren met: verschillende mensen op de werkvloer collega s directieleden (potentiële) klanten Ingenieursproject mechanica

6 COACH Onderwerp Groepsindeling Inhoudelijke ondersteuning Alle afspraken (o.a. verslagen, test en feedbackmoment) Eisen en beperkingen Ingenieursproject mechanica

7 PUNTENVERDELING Project 1 (semester 1) Project 2 (semester 2) 30% verslaggeving 30 % inhoud 30 % schrijfstijl en taal 20 % tussentijds verslag 10 % opmaak en lay-out 10 % referenties (bronnen) 50% toestel/product + proces 20% (mondelinge) presentatie 25% verslaggeving 30 % inhoud 30 % schrijfstijl en taal 20 % tussentijds verslag 10 % opmaak en lay-out 10 % referenties (bronnen) 50% toestel/product + proces 25% (mondelinge) presentatie Ingenieursproject mechanica

8 SCORES PEER ASSESSMENT Peerassessment groepswerking: punten verslag, toestel/product en presentatie vermenigvuldigd met correctiefactor Score 0 : geen bijdrage tot project coëfficiënt 0 Score 1 : onvoldoende bijdrage coëfficiënt 0,7 Score 2 : voldoende bijdrage coëfficiënt 0,9 Score 3 : goede bijdrage coëfficiënt 1,0 Score 4 : zeer goede bijdrage coëfficiënt 1,1 Score 5 : voorbeeldgevende bijdrage coëfficiënt 1,2 Ingenieursproject mechanica

9 PLANNING PRAKTIJKMOMENTEN Week 1 (15 of 16 febr) week 12 (3 of 4 mei) werken aan project onder leiding van coach op einde (afspraak coach): - testen van toestellen/producten - presentaties door studenten (groep) - afgeven van verslag - peer assessment Ingenieursproject mechanica

10 PLANNING INGENIEURSPROJECT Concrete afspraken (inhoud en volume van het verslag, beproeving, presentatie, feedback, ) steeds met coach! Afgifte tussentijds verslag groep 1 ma 29 okt 8u 12u doos onthaal P Afgifte tussentijds verslag groep 2 ma 5 nov 8u 12u doos onthaal P Ingenieursproject mechanica

11 COMMUNICATIE Uitlegsessies binnen Ingenieursproject verplicht te volgen Communicatie, module 1 Schrijven en taalzorg (semester 1) groep 1: deel 1: do 4 okt - 8u. tot 10u. in PAUD deel 2: woe 17 okt u. tot 15.30u. in B010 groep 2: deel 1: do 18 okt - 8u. tot 10u. in PAUD deel 2: woe 24 okt u. tot 10.15u. in B010 Communicatie, module 2 Presenteren (semester 2) Datum nog niet gekend, week 5 (week 11 maart?) Ingenieursproject mechanica

12 BELBINTEST (TEAMROLLENTEST) Bij aanvang van beide ingeneursprojecten: Belbin-teamrollentest Lees vragen nu (Belbinvragenlijst - Minerva) per vraag verdeling tien punten Vul getallen in per vraag in Excel (Verwerking Belbin - Minerva) op eerste tabblad Vind verwerkte resultaten in grafieken op tweede tabblad Lees verklaring van resultaten (Rollen - Minerva) Geen slechte of goede rollen Elke rol sterke punten zwakke punten (werkpunten) Ingenieursproject mechanica

13 BELBINTEST (TEAMROLLENTEST) Reflecteer over test - jezelf + je omgeving tijdens volledige groepsgebeuren In eindverslag Bijlage 2 feedback over de teamrollentest vijf lijnen per persoon Klopt beschrijving? Iets voor jezelf bijgeleerd tijdens groepswerking? Je sterke punten - zwakke/werkpunten in team? Ingenieursproject mechanica

14 INGENIEURSPROJECT MECHANICA 14

15 OPDRACHTBESCHRIJVING Het opwekken van energie is een hot topic. In het bijzonder krijgt hernieuwbare energiewinning (energie uit zon, water, wind, biomassa, ) veel aandacht. Als toekomstig ingenieur is het dan ook nuttig om vertrouwd te zijn met deze energievormen. De bedoeling van deze opdracht is het ontwerpen van een eenvoudige windturbine waarbij je met behulp van windenergie een turbinewiel (zie Figuur 1) aandrijft om elektrische energie op te wekken. Met behulp van een zelfgemaakt schaalmodel dat je in een windtunnel plaatst, wek je elektrische energie op en doe je enkele lampen branden. Door metingen van bijvoorbeeld windsnelheden, spanning en stroom kan je nagaan hoe efficiënt jouw ontwerp is en hoe je je model nog kunt optimaliseren. Bij de productie van dit model kan je gebruikmaken van klassieke productietechnieken en van 3D-printen en lasersnijden. Ingenieursproject mechanica

16 SUSTAINABLE DEVELOPMENT GOALS SDG s Verenigde Naties Agenda 2030 Wereldwijde doelstellingen voor duurzame ontwikkeling Ingenieursproject mechanica

17 PRINCIPE WINDENERGIE Kinetische energie windkracht Mechanische energie (roteren turbinewiel) (Darling, 2017) Elektrische energie (aandrijven generator) Ingenieursproject mechanica

18 VERTICALE AS WIND TURBINES (VAWT) Savonius turbine Darrius turbine (Aboariish, 2016) (Denoon, 2008) (ReUk, 2017) Ingenieursproject mechanica

19 HORIZONTALE AS WIND TURBINES (HAWT) Windmolen 1-bladige HAWT 3-bladige HAWT (ZNCB, 2017) (Calzoni, 1993) (Jumat, 2010) Ingenieursproject mechanica

20 SELECTEREN VAN EEN WINDTURBINE Snellopendheid of tip speed ratio λ: λ= V omtrek V V omtrek = R ω V omtrek : omtreksnelheid rotor V : ongestoorde windsnelheid R: straal rotor ω: hoeksnelheid rotor C P : vermogenscoëfficiënt rotor (Vandeplas, 2013) Ingenieursproject mechanica

21 EFFICIËNTIE VAN DE ENERGIEPRODUCTIE Taak ingenieur: haal een zo groot mogelijk nuttig vermogen (Pnuttig) uit een gekende bron (Ptoegevoerd) Het rendement η is een maat voor de efficiëntie van de windturbine η tot = P nuttig P toegevoerd = P elek P wind 1 V wind,na V 3 Optimalisatie door vorm rotor, invalshoek van de wind op rotorbladen, grootte van de last, Ingenieursproject mechanica

22 TOEGEVOERD VERMOGEN Vermogen van wind P wind met snelheid V door een oppervlak A, gemiddelde ρ densiteit lucht : P wind = ρ A V 3 2 Warmteverliezen in transmissie, generatorrendement η: P elek = P mech η In de praktijk: niet alle windenergie omgezet in mechanisch vermogen van turbine: P mech = C p ρ A V 3 Betz-limiet: C p 0,59 2 Bij commerciële windturbines C p 0,5 Ingenieursproject mechanica

23 MECHANISCH VERMOGEN VAN EEN TURBINE Savonius/Darrius turbine hoogte h, diameter d: P mech = C p ρ d h V 3 2 HAWT met straal R: P mech = C p ρ π R 2 V 3 2 Ingenieursproject mechanica

24 GELEVERD VERMOGEN Gelijkspannings-generator levert stroom (I) aan last, met een spanning (V) nuttig vermogen P elek = U I Afhankelijk van belasting instelbare elektrische weerstand Ingenieursproject mechanica

25 WAT WORDT ER VERWACHT Bedenk, ontwerp, maak, test en optimaliseer model van een windturbine. Leg al deze stappen grondig uit in een tussentijds en eindverslag. Verduidelijk tekst a.d.h.v. schema s, figuren, grafieken, cijfertabellen, Stel het project voor in een eindpresentatie. Ingenieursproject mechanica

26 Ingenieursproject mechanica

29 RANDVOORWAARDEN TESTMODEL Rotordiameter 0,3 m Doorstroomd oppervlak 0,075 m² Ashoogte: 33 mm (zie Minerva) Asdiameter: 6 of 8 mm Windsnelheid U : ± 5-10 m/s Generatoras mag noch radiaal, noch axiaal belast worden Ingenieursproject mechanica

30 FLEXIBILITEIT TESTMODEL Optimaliseren = verschillende instellingen testen flexibele bouw noodzakelijk Gebuik van bvb. sleufgaten voor instelbaarheid Ingenieursproject mechanica

31 MEETRESULTATEN Ingenieursproject mechanica

32 BEOORDELINGSCRITERIA Onderzoeksgerichte, wetenschappelijke aanpak Kwaliteit, efficiëntie en flexibiliteit van het gemaakte model Individuele inzet Werken in teamverband Kwaliteit van verslaggeving en presentatie Ingenieursproject mechanica

33 CDIO - CONCEIVE 33

34 VOORBEELD Ontwerp een toegangsdeur voor een supermarkt: - Vlotte doorgang voor winkelkarren - Veilig voor de klant - Veilig tegen inbraak - Compacte constructie - Onderhoudsvriendelijk - Goedkoop Bedenk verschillende concepten Ingenieursproject mechanica

35 VOORBEELD: ROLDEUR Ingenieursproject mechanica

36 VOORBEELD: SCHUIFDEUR Ingenieursproject mechanica

37 VOORBEELD: SECTIONAALDEUR Ingenieursproject mechanica

38 VOORBEELD: DRAAIDEUR Ingenieursproject mechanica

39 VOORBEELD: KLAPDEUR Ingenieursproject mechanica

40 VOORBEELD: CONCEPTANALYSE Objectieve manier om verschillende concepten te beoordelen Beoordeel de verschillende concepten aan de hand van enkele beoordelingscriteria (bvb. veiligheid, kostprijs, ) Niet elk beoordelingscriterium is even belangrijk, daarom krijgt ieder criterium een wegingsfactor Ingenieursproject mechanica

41 VOORBEELD: CONCEPTANALYSE Ingenieursproject mechanica

42 EERSTE SCHETS EN PROTOTYPE Ingenieursproject mechanica

43 BEGELEIDING Inhoudelijke/technische vragen tijdens de les of mail naar de coaches: Layout, taal, presentatietechnieken, : Leen.pollefliet@ugent.be Ingenieursproject mechanica