Bijlagen Het maken van functioneel composiet en het ontwerpen van een demonstrator voor functioneel composiet. Rianne van der Pol s

Transcriptie

1 Bijlagen Het maken van functioneel composiet en het ontwerpen van een demonstrator voor functioneel composiet Rianne van der Pol s

2 Inhoudsopgave Inhoudsopgave... 1 Bijlage A Materiaal... 2 Bijlage B - Productieprocessen... 4 Bijlage C Markt analyse... 8 Bijlage D Beurs analyse Bijlage E Morfologisch schema Bijlage F Uitleg over printers Bijlage G Receptuur van verfjes spuiten op vezels Bijlage O stappenplan malvoorbereiding Bijlage P Volledige programma van eisen Bijlage Q Ontwerpen demonstrator Bijlage R Afmetingen van concepten Bijlage S Ontwerpen sokkels Bijlage T Circuit van LEDs en van NTC weerstand Bijlage U Ontwerpen Xcite logo Bijlage V Ontwerpen Xcite hand-out... 42

3 Bijlage A Materiaal Deze opdracht heeft als resultaat 2 verschillende demo s waarin interactief pigment mooi verwerkt is. Om dit voor elkaar te krijgen, moet eerst uitgezocht zijn wat een composiet is en wat de verschillende productie manieren zijn om een composiet te verwerken. Wat is een composiet material Een composiet is een samengesteld material dat opgebouwd wordt uit verschillende componenten. Dit kan uit 2 of meerdere componenten bestaan. Composieten hebben vaak speciale eigenschappen in vergelijking met traditionele materialen. 1 De verschillende materialen zijn niet oplosbaar in elkaar maar worden gecombineerd op macroscopisch niveau. Een wordt vaak de versterkingsfase genoemd (reinforment phase in Engels). Deze versterkingsfase ligt in een matrix. De versterkingsfase kan bestaan uit deeltjes of vezels en de matrix is vaak continu. 2 Een bekend voorbeeld van een composiet is versterkt beton, hierbij is het staal in het beton de versterkingsfase en het beton de matrix. Bij Parthian Technology worden vooral kunststof composieten gemaakt. Daarbij bestaat de versterkingsfase vaak uit vezels (koolstofvezels bijvoorbeeld) en de matrix bestaat uit kunststof hars. 3 Versterkingsmateriaal Zoals al genoemd is, wordt composiet opgebouwd uit een matrix die versterkt wordt door een versterkingsfase wat uit deeltjes of vezels bestaat. De versterkingsfase heeft veel invloed op de eigenschappen van een composiet. Het hoofddoel van versterkingsmateriaal is vaak het versterken van de mechanische eigenschappen van de matrix. Naast mechanische eigenschappen kan het ook het gewicht/de dichtheid, de thermische expansie, de electrische en thermische conductiviteit en de vibratie demping beinvloeden. 4 Voorbeelden van versterkingsmaterialen: o Metaal o o o o Keramieken Glasvezels S-glasvezel E-glasvezel Koolstofvezels ook wel grafiet genoemd Aramidevezels Aangezien het in dit geval alleen om polymeer composieten gaat, zijn vooral de laatste drie vezeltypes van belang. 5 De manier waarom deze vezels liggen is belangrijk voor de richting waarin het materiaal sterkte heeft en hoeveel sterkte. Dat kan op verschillende manieren: 5-0 graden laminaat (uni) 1 Compoworld Composiet. Verkregen op 10 november 2014 van 2 Kaw, A. K. (2005). Mechanics of Composite Materials. CRC Press. 3 Refitech. Refitech carbon components. Verkregen op 10 november 2014 van 4 Stanford University Composite Materials & Manufacturing. Verkregen op 10 november 2014 van manufacturing.stanford.edu/processes/composites.pdf of s/composites.pdf+&cd=1&hl=nl&ct=clnk&gl=nl 5 CES Edupack 2014; Edu level 3; Hybrids; Composites; Polymers CONFIDENTIAL 2

4 - 90 graden laminaat (uni) - Quasi isotropisch (uni, geweven) - Biaxiaal (geweven) - Willekeurig Daarnaast bestaan er ook vezels waarin het hars al verwerkt is. Deze matten worden prepregs genoemd en hoeven alleen nog maar verwarmd te worden. Matrices Matrices functioneren als verbinding voor het versterkingsmateriaal. Het zorgt voor een fysieke vorm en de dimenties van het gemaakte product. Het primaire doel van de matrix is het overdragen van de lading of de spanning naar het versterkingsmateriaal. Daarnaast beschermt de matrix het versterkingsmateriaal voor ongunstige effecten van de omgeving. 4 Een matrix bestaat vaak uit een thermohardend materiaal, maar het kan ook een thermoplast zijn. Voorbeelden van thermoharders: o Epoxy hars 6 o Polyurethaan (bestaat uit iso cyanaat en polyol) o PEEK (polyetheretherketon) o Polyester hars 3 o Phenolics 4 o Polyimides 4 o Bismaleimide 4 6 CES Edupack 2014; Edu level 3; Hybrids; Composites; Polymers CONFIDENTIAL 3

5 Bijlage B - Productieprocessen Productie processen: Handlamineren (Manual Lay-up) 7 Bij handlamineren worden de versterkingsvezels eerst in stukken geknipt. Deze stukken worden vervolgens geimpregneerd met matrix materiaal, zoals een epoxy hars bijvoorbeeld. De geimpregneerde stukken worden over een maloppervlakte gelegd. Het impregneren kan ook op het maloppervlak gebeuren en direct dan uitgesmeerd worden. Dit maloppervlakte is van te voren bewerkt met een losmiddel zodat het product weer loslaat van de mal en daarna is er een gelcoat overheen gesmeerd. De gelcoat is niet noodzakelijk. De (geimpregneerde) stukken worden met de handgerold zodat de hars evenredig verspreidt is en alle opgesloten lucht vrijgelaten is. Naast droge vezels die vervolgens los geimpregneerd kunnen worden, kan ook voorgeimpregneerd versterkingsmateriaal gebruikt worden, ookwel prepreg genoemd. Dit materiaal is al geimpregneerd waardoor de verdeling van de hars over het versterkingsmateriaal evenrediger is. Daarnaast is het versterkingsmateriaal samengevoegd met de hars, waardoor beide materialen niet apart behandeld hoeft te worden. Dit maakt het dus weer een stukje gemakkelijker. Prepreg moet vaak wel koud bewaart worden om uitharding te voorkomen. De kant die op de mal ligt, is wel de gladde kant. De andere kant is ruwer. Indien een gelcoat is aangebracht bepaald deze uiteindelijk het uiterlijk aan de buitenkant. --- prepreg --- gelcoat --- losmiddel --- maloppervlakte Uiteindelijke materiaal bestaat uit: --- prepreg bestaat uit versterkingsmateriaal en matrix --- gelcoat Deze productie manier kan ook vacuüm geassisteerd worden. In dat geval wordt de laminaat na het aanbrengen en verdelen van de hars, vacuüm getrokken om de resterende lucht eruit te trekken. Hierdoor wordt de plaat sterker, omdat het handlamineren haast nooit al het lucht verwijderd kan worden. Sproei lamineren (Spray-up) 7 8 Bij sproeilamineren wordt het maloppervlakte op dezelfde manier voorbereid als bij handlamineren. Het oppervlakte wordt eerst behandeld met een losmiddel en daarna eventueel ingesmeerd met een gelcoat. Daarna wordt weer het versterkingsmateriaal en de matrix aangebracht. In dit geval worden beide aangebracht door een spuitgeweer. Dit spuitgeweer spuit matrix materiaal en tegelijkertijd versterkingsmateriaal op de gelcoat. Het versterkingsmateriaal wordt in stukjes geknipt zodat het goed gespoten kan worden. 7 Stanford University Composite Materials & Manufacturing. Verkregen op 10 november 2014 van manufacturing.stanford.edu/processes/composites.pdf of s/composites.pdf+&cd=1&hl=nl&ct=clnk&gl=nl 8 CES Edupack 2014; Edu level 2; Process universe; Shaping; Composite forming; Conventional composite forming processes; Lay-up methods Bron CES 8 CONFIDENTIAL 4

6 Ook bij deze productie techniek bestaat het product uit een gelcoat, die het uiterlijk bepaald van het product en de kant waar matrix en versterkingsmateriaal te zien is. Ook spraylamineren kan vacuüm geassisteerd worden. Koud persen 9 Er worden bij deze productie methode vezels in de vorm van matten op de matrijs gelegd, over het afknijpgebied. De hars die gebruikt wordt bestaat uit 2 delen. In een deel zit een katalysator en in het andere deel zit een accelerator. De hars wordt over de vezels gegoten en vervolgens wordt het materiaal geperst met een koude (temperatuur iets boven kamertemperatuur) pers. Aan de zijkanten, wat het afknijpgebied is, wordt meer kracht gezet zodat de hars niet uit de matrijs loopt. De lucht kan er echter wel uit. Warm persen 10 Bij warm persen wordt van hetzelfde principe gebruik gemaakt als bij koud persen. Er zijn alleen een paar kleine verschillen. In plaats van matten en hars wordt er vaker prepreg materiaal gebruikt. De pers is vaak tussen de 130 en 170 graden Celsius en wordt snel op de matrijs gedrukt en het materiaal is ook snel uitgehard, binnen 2 a 3 minuten over het algemeen. Resin transfer molding (RTM) 11 Bij deze methode wordt gebruikt gemaakt van een gesloten matrijs, die bestaat uit 2 of meer delen. In de matrijs zitten injectie punten en gaten waaruit lucht kan worden gelaten. De versterkingsvezels worden in vorm geknipt en in de mal geplaatst. De matrijs wordt gesloten en er wordt onder lage druk een thermohardende hars, met lage viscositeit, in een mengstuk gespoten. Hier wordt de hars met de uitharder gemengt. Vervolgens wordt gaat het mengsel direct door de matrijs in. Pultrusie 12 Pultrusie is een continu proces. Het versterkingsmateriaal wordt door een harsbad getrokken. Het versterkingsmateriaal bestaat vaak uit lange, continue vezels, vaak een mat. Nadat ze door het harsbad getrokken zijn, wordt over het algemeen vorm gegeven aan deze composieten door ze door een voorverwarmde matrijs of set van meerdere matrijzen te trekken en daarin te laten uitharden. Hierna kunnen ze op lengte gezaagd worden. Pultrusie wordt gebruikt om lange vormen met een constante doorsnede te vormen. Deze vormen kunnen hol zijn. Het wordt gebruikt om buizen, staven, rails en ladders en andere ondersteuningen van verschillende soorten te maken. 9 Vircon-composites (2010) What is cold press molding? Verkregen op 10 november 2014 van 10 Vircon-Composites (2010) What is hot press moulding? Verkregen op 10 november 2014 van 11 CES Edupack 2014; Edu level 2; ProcessUniverse; Shaping; Composite forming; Advanced composite forming processes; Resin transfer molding (RTM) 12 Stanford University Composite Materials & Manufacturing. Verkregen op 10 november 2014 van manufacturing.stanford.edu/processes/composites.pdf of s/composites.pdf+&cd=1&hl=nl&ct=clnk&gl=nl CONFIDENTIAL 5

7 Autoclaaf productie 13 Prepreg vezels worden automatisch of met de hand aangebracht in een matrijs. Bovenop de matrijs wordt rubber of een plastic zak aan gebracht. Nu kan de lucht verwijderd worden met een vacuüm pomp. Er wordt daarna een hogere temperatuur en druk aangebracht door de matrijs in een oven of autoclaaf te plaatsen. Onder de druk worden de lagen van de prepreg samengevoegd en wordt overmatig hars verwijderd. Het product is nog te verwijderen uit de matrijs doordat een vlies is aangebracht waar lucht en overmatig hars doorheen kunnen. Filament Winding 14 Bij deze productie techniek worden lange, dunne versterkingsvezelstrengen of een band van meerdere geimpregneerde strengen om een spil gewonden. Dit kan op verschillende manieren. De vezels kunnen loodrecht om de draaiende spil gewonden worden, of ze kunnen in een spiraal de ene kant en dan weer omdraaien en in een spiraal de andere kant op gewikkeld worden. Aan het eind kan de spil weggehaald worden doordat deze oplosbaar is of doordat hij ineenstort. Bij deze productietechniek worden buizen andere holle vormen gemaakt. Vacuüminfusie (VIP Vacuüm infucie process) 15 Bij vacuüminfusie wordt in een matrijs droge versterkingsvezels gelegd. Hieroverheen komt een vacuümzak. Deze vacuümzak zorgt ervoor dat alle lucht uit de vezels getrokken wordt. Dit is noodzakelijk omdat hierdoor de hars (matrix) de plaats van de lucht kan innemen. Nadat de lucht uit de vezels weg is, wordt de hars door de mal getrokken. Daarna kan de hars uitgehard worden door deze te verwarmen. De laminaten die bij deze productiemethoden worden gemaakt hebben een mooie, gladde kant en een ruwere kant. Deze kan gladder gemaakt worden door een coating of door een glasplaat mee te infuseren aan de bovenkant van de plaat, zodat deze ook glad wordt. Deze productiemanier wordt ook bij Parthian gebruikt. Bron Vircon-Composites (2010) What is autoclave vacuum bag? Verkregen op 10 november 2014 van 14 Stanford University Composite Materials & Manufacturing. Verkregen op 10 november 2014 van manufacturing.stanford.edu/processes/composites.pdf of s/composites.pdf+&cd=1&hl=nl&ct=clnk&gl=nl 15 Vacmobiles (2012) Verkregen op 10 november 2014 van CONFIDENTIAL 6

8 Bron CES 16 Methode Opp Q [µm] Productie aantal Dikte [mm] Vorm* Kosten Handlamineren Goed CP, NP, FS, DS, H3D Spuitlamineren Goed CP, NP, FS, DS, H3D Koud persen 0,3 1, ,5 25 FS, DS 19, Warm persen 0.3 1, ,5 25 CP, NP, S3D, H3D 19, RTM 0,25 1, CP, NP, FS, DS, S3D, H3D 15,20 28,30 Pultrusie 0,3 1, CP, NP, FS, S3D Autoclaaf productie 0,5 3, FS, DS, H3D Filament winding 0,5 1, CP, NP, H3D 57, Vacuüminfusie 0,5 3, FS, DS *Vorm afkortingen: CP = Circulair Prismatisch NP = Non-circulair prismatisch FS = Flat sheet DS = Dished sheet S3D = Solid 3-D 16 CES Edupack 2014; Edu level 3; ProcessUniverse; Shaping; Composite forming CONFIDENTIAL 7

9 Bijlage C Markt analyse Collages CONFIDENTIAL 8

10 Meubilair CONFIDENTIAL 9

11 Civiel CONFIDENTIAL 10

12 Transport CONFIDENTIAL 11

13 Scenario s Segment Transport - Sneeuwploeg Primaire gebruikers: - Chauffeur/sneeuwschuivers Secundaire gebruikers: - Producent - Gemeente (evt) Chauffeur: Vergelijkbaar met vrachtwagenchauffeur. =4 Producent: Schuitemaker Gemeente: Iedere gemeente komt hiermee in aanraking. Omstandigheden/veiligheid: Bij sneeuw. Glad op de weg. Vervanging door composiet: Bak voorop bij de vrachtwagen. - Sterk/stijf - Niet al te zwaar - Vorm: dished sheet Segment Transport - Mais hakselaar Primaire gebruikers: - Chauffeur/loonbedrijf Secundaire gebruikers: - Producent - Boeren Chauffeur: Vergelijkbaar met vrachtwagenchauffeur. /a06-voeder-winning_main.htm Producent: Fendt, John Deere, Hesston, Krone Boer: Veel boeren huren een loonbedrijf in om het mais bij hen te komen hakselen. Omstandigheden/veiligheid: Grote gevaartes, dus vooral gevaarlijk voor anderen op de weg. Goed uitkijken op smalle wegen. Wanneer aan staat, gevaarlijk voor omstanders. CONFIDENTIAL 12

14 Segment Civiel - Brug Primaire gebruiker - Weggebruikers Secundaire gebruiker - Producenten - Bouwvakkers - Transport - Architecten/ingineurs van bruggen otografie/foto/brug-74 Weggebruikers Kan iedereen zijn. Geen specifiek type mens. Wel allemaal rijden ze in een voertuig of lopen ze. Ze nemen allemaal deel aan het verkeer. Producenten BSB staalbouw, jansen-venneboer, Reef Bouwvakkers Vaak mannen. Zwaar werk. Vaak wel veel machines om iets te maken. Omstandigheden/veiligheid Mag niet kapot gaan en moet goed tegen buitenlucht/invloeden van buitanaf kunnen. Gladheid bij kou, regen, sneeuw etc. Verlicht in het donker. Vervangen door composiet De constructie kan van composieten materialen gemaakt ipv zoals nu vaak ijzer. Segment Civiel Geluidswal Primaire gebruiker - Weggebruikers - Omwonenden Secundaire gebruiker - Producenten - Gemeentes/landelijk ministerie Weggebruiker Geen direct contact. Houd geluid van auto s/vliegtuigen etc tegen. Wel visueel contact. Omwonenden Geen direct contact, alleen hierdoor minder tot geen overlast van nabijliggende geluidsbronnen, zoals autowegen of vliegvelden. Wel visueelcontact. Omstandigheden/veiligheid Gevaarlijkste is dat een auto tegen de geluidswal botst. Dan moet de geluidswal genoeg meegeven zodat de auto de klap kan maken. Geluidswal moet ook het geluid genoeg dempen. Vervangen door composiet De gehele wal, wellicht wel binnenkant van composiet iets anders mee doen? ein-openbareruimte/terreininrichtingstraatmeubilair/pid6606-legio-relifblocken.html CONFIDENTIAL 13

15 Segment meubilair Park bankje Primaire gebruiker - Park bezoekers Secundaire gebruiker - Producent - Gemeente Park bezoekers: Dit is een zeer gevarieerd publiek. Dit kunnen hangjongeren zijn, maar ook oudere mensen die een stukje gaan wandelen en alles daartussen in. Gemeente: De gemeente moet het bankje vervangen wanneer hij kapot gaat. Producent: Gardalux Omstandigheden/veiligheid Het bankje moet sterk genoeg zijn zodat er mensen op kunnen zitten. Daarnaast moet het bankje hufterproof zijn en ook bestendig zijn tegen alle soorten weer, aangezien het bankje dag en nacht buiten staat. Vervangen door composiet Het frame. Conclusie Collages: Uit de collages komen duidelijk de vormtalen van de verschillende segmenten naar voren. Alledrie hebben vrij vormvrije delen. Meubilair gaat wel aan kop qua vormvrijheid, met daar vlak achter civiel. Transport heeft minder extreme vormen. Naast vormen wordt ook duidelijk wat het gebruik en omgeving is van deze apparaten. Voor het segment meubilair is beide een vrij brede range. De omgeving kan buiten en binnen zijn, wat voor zeer verschillende eigenschappen zorgt. De collages zijn gebruikt als informatie voor het marktonderzoek. Scenario s: Uit de scenario s blijken vooral de gebruiken en gebruikers van de verschillend segmenten. Wat voor mensen maken gebruik van de apparaten of constructies in deze segmenten. De scenario s zijn gebruikt als informatie bron voor het marktonderzoek. CONFIDENTIAL 14

16 Markt onderzoek: Uit het bedrijfsplan blijkt dat Parthian drie grote segmenten wil aanspreken. Deze drie segmenten zijn: Transport, Civiel en Meubilair. Deze drie segmenten worden met voorbeelden verduidelijkt. Ieder segment zal nu uiteengezet worden. Transport (Landbouw apparatuur, wintermachine (zoutstrooimachines/sneeuwschuivers), vrachtwagens): - Schuitemaker Voor het segment transport worden vooral de grote voertuigen bedoeld, zoals sneeuwschuivers en landbouw machines, dus transportmiddelen voor de industrie en niet transportmiddelen voor particuliere verplaatsing. Dit betekent in veel gevallen dat de vorm niet veel uit maakt als het maar practisch is. Het hoeft er dus niet extra bijzonder of vorm vrij uit te zien om in deze sector een plaatsje te veroveren. Vooral eigenschappen als sterkte, dichtheid, gewicht en omstandigheden gevoeligheid zijn belangrijk. De omgevingen en omstandigheden waarin deze machines gebruikt worden, zijn vrij ruwe omgevingen of omstandigheden. Bijvoorbeeld voor een sneeuwschuiver wordt alleen gebruikt wanneer er veel sneeuw ligt en het koud is. Eis Waarde Tegen buitenomstandigheden kunnen Algemeen Belangrijk Extra goed bestendig tegen lage temperaturen Wintermachines Belangrijk Sterkte Afhankelijk Afhankelijk Gewicht Afhankelijk Afhankelijk Vorm vrijheid Afhankelijk Afhankelijk Esthetiek Algemeen Niet belangrijk Civiel (Brugconstructies, geluidsbarrieres): - Reef, Movares, Grondmij Voor het segment civiel wordt vooral geduid op brugconstructies en geluidsbarieres. Qua ontwerp is duidelijk dat dit segment wat meer om de vorm geeft dan het segment transport. Omdat het grote producten of delen zijn in de logistiek is het wel fijn als het ook een mooi iets is. Uiteraard zijn nog steeds de eigenschappen het belangrijkst, de sterkte of geluidsdempendheid. De omgeving waarin deze constructies gebruikt worden is haast altijd naast of bij een snelweg. Sommige constructies (bruggen) worden actief gebruikt, andere constructies (geluidswallen) worden passief gebruikt en soms actief (als barriere bij een botsing). De constructies staan altijd buiten en moeten dus goed tegen alle weersomstandigheden kunnen. Eis Waarde Tegen buitenomstandigheden kunnen Algemeen Belangrijk Sterkte Algemeen Belangrijk Gewicht Afhankelijk Afhankelijk Vorm vrijheid Afhankelijk Afhankelijk Uitzetting Esthetiek Algemeen Gemiddeld Meubilair (Kantoormeubelen, huismeublen, straatmeubelen, speeltoestellen): - Viking, staples Voor meubilair is het ontwerp en de vorm juist wat belangrijker dan voor de andere twee segmenten. Hier wordt veel meer gekeken naar hoe een stoel, bureau of iets anders eruit ziet. Hierbij vormen het ontwerp en de ergonomie van een product de belangrijkste eigenschappen. De omgeving waarin meubilair voorkomt is zeer verschillend. Dit kan buiten zijn in een park of bij een speeltuin of binnen zijn, op kantoor. Dit brengt gevarieerde eisen bijeen, zo is het bestendig zijn tegen alle weersomstandigheden voor een bureaustoel niet relevant. CONFIDENTIAL 15

17 Eis Waarde Tegen buitenomstandigheden kunnen Buitenmeubilair Belangrijk Sterkte Algemeen Belangrijk Gewicht Afhankelijk Afhankelijk Vorm vrijheid Algemeen Belangrijk Ergonomie Algemeen Belangrijk Esthetiek Algemeen Belangrijk CONFIDENTIAL 16

18 Bijlage D Beurs analyse Uit de collage blijken een aantal zaken: - Er is veel licht aanwezig - Om op te vallen moet de demonstrator niet plat zijn - De demonstrator relatief groot zijn om opvallend te zijn - De demonstrator moet stevig genoeg zijn om aangeraken te worden CONFIDENTIAL 17

19 Pigment verdelen Pigment activeren Dikte pigment Aansluiting van activatie EL problemen BIJLAGEN Bijlage E Morfologisch schema A B C D E 1 Aanbrengen met roller powersheat 2 lagen weefsel Ijzeren klemmen, schuren Ntc regelsysteem temperatuur 2 Spray op weefsel opl 2 Lichaamswarmte 2 keer aanbrengen Schuren Hertz verhogen oscillator 3 Droog wrijven Wrijven Meer pigment in oplossing Draadjes infuseren Hertz verhogen adapter 4 Verwarmt wrijven UV LED Op doek Koperen plaatjes infuseren en uitsteken 5 Doek spuiten UV beamer Enkele laag weefsel Schroefjes 6 Daglicht Gaatjes + draadje vullen met hars achteraf UV licht meten Temperatuur met microcrontroller regelen Parallel schakeling 7 Temperatuur regeling met koppel en kast Legenda T = getest H = gehoord Z = gezien Pigment verdelen: Oplossing [oplossing] Opmerking /optredende problemen H Door hars mengen Weefsel en glasvezel werkt als zeef, en veel gebruik van pigment, want hele plaat wordt met pigment geinfuseerd T H Z T T Op weefsel aanbrengen met roller (hars & harder) Op weefsel aanbrengen dmv gieten (hars & harder) Op weefsel aanbrengen dmv spray Hars (100), harder (28), pigment (15) Hars (100), harder (28), pigment (15) Hars (100), wetting (45), pigment (15) Haku (90), hars (10), pigment (10) Pigment (100) Alleen mogelijk bij handlay up, anders ontstaat plakaat en niet evenredig Niet evenredig verdeelt en ontstaat plakaat Erg licht, wel evenredig verdeeld Op weefsel aanbrengen Erg licht, wel evenredig verdeeld, lichte uitloop dmv spray Op weefsel droge Ingewreven, niet helemaal evenredig verdeeld pigment wrijven Misschien lastig met dunner weefsel dan biax Op weefsel aanbrengen Pigment (100) Idee komt van laserprinters die ook met poeder CONFIDENTIAL 18

20 en verwarmen Op weefsel aanbrengen en verwarmen Op print doek spuiten Pigment (100), hars (100) Pigment (10), hars (20), haku (90) werken. Echter is dan het pigment aangelengd met thermoplast en geen pure pigment Mogelijk geeft dit een plakaat waaar geen nieuwe hars overheen getrokken kan worden met vacuum infusie Spuiten op doek dat ook geprint wordt, misschien veegt het minder uit. 20 hars ipv 10 ook om te voorkomen dat het uitlopen Pigment activeren Oplossing [pigment] Opmerking /optredende problemen T Thermosheet aansluiten Thermo Aansluiting netjes maken en temperatuur regelen (powersheat) Verwarming door lichaam Thermo Kan door mens zelf gedaan worden, aanraking, duurt vaak even voordat het zichtbaar is. Verwarming door wrijving Thermo Kan door mens, kan door mechanisch iets. Mechanisch is lastig en door mens duurt even voor hij warm genoeg is UV LEDs achter plaat zetten Photo/ Glow Aansluiting, meerdere LED s nodig (LEDsheet maken), dikte van LEDsheet, en zorgen dat hij niet puntjes licht geeft, maar een evenredige straling UV beamer Photo Schijnt met beamer een afbeelding/licht. Extra apparaat nodig Daglicht lamp erachter Glow Vrij duur en te groot zetten In daglicht hangen Glow Lastig in te schatten hoe lang hij hangt, ivm wolken etc Koper plaat mee infuseren als ondergrond EL lum Niet erg flexibel, neemt vormbaarheid weg. Plus aansluitbaarheid nog steeds lastig Ivm koperplaat, geweven koper draden EL lum Flexibelen, erg fragiel, aansluitbaarheid nog steeds lastig 2 lagen materiaal M EL lum Lastig te zorgen dat die volledig contact maakt Een doek maken met alle lagen erop EL lum Vraag of hij nog steeds flexibel is en aansluiting nog steeds lastig Dikte pigment (bij sprayen te dun) / zichtbaarheid weefsel Oplossing [manier] Opmerkingen/optredende problemen 2 keer opbrengen op 1 Spray Mogelijk dat het door weefsel gaat, niet erop blijft liggen weefsel 2 weefsel impregneren Spray/Wrijf Extra weefsel nodig in laminaat, dus dikker Meer pigment in Spray Mogelijk geen effect, doordat pigment erdoorheen gaat oplossing Op printdoek aanbrengen Spray/Wrijf Mogelijk blijft minder zitten omdat dit gladder lijkt en heeft wellicht effect op print Aansluiting activatie Oplossing [manier] Opmerkingen/optredende problemen Ijzeren klemmetjes infuseren, deze open PowerSHEAT Schuren, is niet erg mooi, plus vrij gevaarlijk aangezien geleidend spul bloot ligt schuren Draadjes mee infuseren PowerSHEAT Klemmen zijn erg dik, zorgen wel dat draadjes CONFIDENTIAL 19

21 (met klemmen) op hun plek blijven. Lastig met afzagen van plaat Draadjes mee infuseren PowerSHEAT/ EL lum Draadjes kunnen verschuiven, lastig met afzagen van plaat Schuren PowerSHEAT Niet mooi en ook niet zo veilig ivm open liggend geleidend materiaal Boren en schroefjes in draaien, daar draadjes PowerSHEAT Niet heel mooi, geleidend materiaal ligt open (schroef), wel mooier dan schuren. aan maken Plaatjes koper in leggen EL Lastig zaken, die moeten dan opgeschuurd naar zijkant toe Beide aansluiting stukje door laten lopen op andere plek EL problemen Oplossing G lum/powersheat EL lum [pigment/ activatie] Thermo/ powersheat worden Lastig met zagen, moet wel schuren of pinnetje doorheen. Opmerkingen/optredende problemen NTC weerstand met opamp circuit bouwen om temperatuur te regelen Uitzoeken hoe precies werkt. Met potmeter verschillende T kunnen instellen, lastig opamp slaat naar V- of V+, kan zijn dat V- bij hoge T ook Relais aanstuurt Hertz verhogen en EL lum Kan misschien dmv oscillator, daarmee hertz voltage hoog houden verhogen, dan Volt verhogen door transformator Hertz verhogen en EL lum Zijn ook speciale adapters voor die met batterijen voltage hooghouden hertz kunnen verhogen naar 400 en Voltage ook op minstends 100V hebben UV licht meten Glow/UV LEDs UV sensor met relais die dan de UV straling meten Programma schrijven en met microcontroller aansluiten Hoge Voltage nodig bij powersheat Thermo/ powersheat PowerSHEAT en bij genoeg uitgaan en bij te weinig aan gaan Temperatuur sensor & potmeter aansluiten en microcontroller aansluiten. Dan programma schrijven waarbij bepaalde T moet worden gehaald bij bepaalde V van potmeter Mogelijkheid om powersheat in parallel schakeling te zetten zodat Extra features Oplossing [extra] Opmerkingen/optredende problemen Prints met verschillende pigmenten Pigment Pigmenten laten printen op doek. Zelfde als met geprint doek idee. Alleen zitten pigmenten dan in inkt Verschillende Pigment Kans op uitlopen, moeilijk strakke lijnen te maken pigmenten opbrengen met spray Combineren van EL lum en powersheat Twee apart Twee aparte aansluitingen, EL kan warm worden, daarvoor thermochroom laag. EL aansluiten apart en Thermochroom Combi aansluiting powersheat en EL lum Samen ook apart Kijken of powersheat ook op 400 hertz aangesloten kan worden. EL lum kan voltage van powersheat wel aan. Een van de twee powersheat aansluitingen kan gecombineerd worden met de onderste EL lum laag (aangenomen dat de EL lum erboven licht aangezien het anders haast niet zichtbaar is. CONFIDENTIAL 20

22 Bijlage F Uitleg over printers Laser printers: Brengen het pigment direct op papier of ander materiaal aan. Ze brengen de juiste vormen erop door elektrische lading. Het pigment blijft op het papier of op het materiaal zitten doordat het 200graden verwarmd wordt, waardoor het zich aan het materiaal hecht Inktjet printers Voor inktjet printers bestaan 2 verschillende typen inkt, namelijk dyes inkt en pigmented inkt. Bij dyes inkt lossen de kleurstukken op in water en bij pigmented inkt niet, maar wordt het wel goed verdeeld ni het water. Wanneer pigmented inkt dus op een materiaal wordt aangebracht en er komt water bij zal het dus niet of weinig gaan vloeien. Dit zal wel het effect zijn bij dye inkt. 19 Omzetten naar composiet: Eventueel zou het kunnen dat de pigmenten verwarmt worden terwijl ze op het doek zitten. Als het dan blijft zitten, zit het er in ieder geval precies daar waar je het wilt hebben. Probleem si nu nog de evenredige verdeling. 17 Wikipedia (2014) Printer Verkregen op 2 december 2014 van 18 (2010) Color gamut of the pigmented inks for the Hewlett-Packard DesignJet 5000ps Verkregen op 2 december 2014 van yout/42-inch_60_inch_hp_designjet_5000ps_used_inkjet_printer_signage.php 19 Boley, B.L. (2007) What is the difference between standard dye-based ink and pigmented ink? Verkregen op 17 november 2014 van CONFIDENTIAL 21

23 Bijlage G Receptuur van verfjes spuiten op vezels Het receptuur dat gebruikt wordt is afhankelijk van de hars waarmee geinfuseerd wordt. Dit wordt nu gewoon aangeduid met hars. Hier wordt echter mee bedoeld de hars waarmee de infusie gedaan wordt. Het glow in the dark pigment heeft twee recepten. Het eerste recept daarvan was geprobeerd, echter werkte dit niet helemaal goed. Daarom is daar een revisie op gekomen. Het juiste recept is dus de revisie. Thermochroom pigment Pigment 10 g Hars 10 g Haku 90 g Lost goed op Strak gespoten Photoluminiscent pigment Pigment 10 g Hars 10 g Haku 90 g Lost goed op Strak gespoten Glow in the dark pigment Pigment 10 g Hars 10 g Haku 90 g Pigment zakt naar de bodum, niet te spuiten Niet gespoten, verfpistool verstopt Revisie Pigment 10 g Hars 40 g Haku 15 g Pigment beter opgelost in hars, haku verdunt Loopt heel erg uit, niet strak CONFIDENTIAL 22

24 Bijlage O stappenplan malvoorbereiding Voordat een mal klaar is om er daadwerkelijk een product van te krijgen, moet er nogal wat gebeuren. Daarom is een stappenplan opgesteld om van een positieve mal een negatieve, gebruikklare mal te maken. Stap 1: Schuren en polijsten. Aangezien de schuimen mal gemaakt is door het een vorm uit een blok schuim te frezen, zitten er nog stukken die niet helemaal glad zijn, maar waar haperingen te zien. Aangezien de oppervlakte kwaliteit van de mal gelijk zal staan aan de oppervlakte kwaliteit van het product is het van groot belang dat de mal volledig glad is. Stap 2: Een coating aanbrengen Omdat de mal van schuim is, trekken materialen makkelijk in het schuim. Dit is natuurlijk niet de bedoeling. Daarom moet een coating gezet worden over de schuimen mal. Stap 3: Insmeren met sealer en release agent Om de negatieve mal uit de orginele mal te krijgen, moet de mal ingesmeerd worden met sealer en release agent. Hoe dit moet en hoe vaak dit moet, is afhankelijk van de sealer en de release agent die gebruikt wordt. Stap 4: De mal aangieten Om van een positieve mal een negatieve mal te maken, wordt een afdruk van de mal gemaakt. Dit wordt gedaan met een bepaalde hars die op het moment van ingieten vloeibaar is en daarna hard wordt. Voor kleine mallen wordt hievoor isocyanaat met polyol gebruikt. Er moet eerst wel gekeken worden welke temperaturen het schuim aankan, aangezien dit tijdens het uitharden een temperatuur van 70 graden Celsius kan bereiken. Voor grotere mallen wordt een ander recept gebruikt. Dit is dikker, waardoor niet de hele mal een dikke laag hoeft te krijgen. Hierdoor krijgt het ook een andere na bewerking. Dit is echter niet onderzocht door mij, dus hier achterwege gelaten. Stap 5: De negatieve mal goed maken Nadat de hars uitgehard is, kan de negatieve mal uit de positieve gehaald worden. Nu is goed te zien hoe de oppervlakte kwaliteit is. Indien het product glanzend moet zijn, moet de negatieve mal nog een glanzende coating krijgen, zodat het product ook glanzend wordt. Daarnaast is het afhankelijk van het type mal hebt en van wat ermee gemaakt moet worden of de vorm direct goed is. Bijv: deze mallen hadden een opstaande rand. Dit is niet handig met vacuum infusie. Daarom is deze rand er schuin afgezaagd zodat bij een infusie de vezelmatten er gemakkelijk overheen kunnen liggen. Stap 6: De negatieve mal insmeren met sealer en release agent Als laatst moet natuurlijk ook de negatieve mal goed ingesmeerd worden met sealer en release agent. Ook bij deze geldt natuurlijk dat het aantal lagen ed afhankelijk is van het lossingsmiddel. CONFIDENTIAL 23

25 Bijlage P Volledige programma van eisen Partij Eis Eenheid Specificatie Functioneel Parthian Het product moet makkelijk mee te nemen zijn kg 6 2 [gewicht] Parthian Het product moet makkelijk mee te nemen zijn m 1x1 1 [afmetingen] Beurs Het product moet op een plat vlak kunnen staan van bepaalde grootte m 1x1 1 Productie Parthian Het product moet maakbaar zijn met vacuum Zie vorm: 1 infusie Symmetrisch Parthian Het product moet gemaakt worden in kunststof Epoxy/ vinyl 1 composiet ester met glasvezel Parthian Indien het uit twee delen bestaat mag de mal van m 1x2 1 het grootste deel niet te groot zijn Productie Een van de twee kanten hoeft niet van zeer goede 1 oppervlakte qualiteit te zijn Productie De mal moet een lossing hebben % 2 1 Vorm Productie Het product moet symmetrisch zijn indien het niet 1 uit een vlakke plaat bestaat Beurs Het product moet opvallend zijn 1 Beurs Het product moet uitnodigend zijn door 2 interactiviteit Segment De vorm moet vormvrijheid uitstralen 2 Overig Parthian Het product moet een of meer speciale pigmenten aantal 1 1 bevatten Beurs Het product moet goed de functies van de 1 pigmenten laten zien Beurs Het pigment moet geactiveerd kunnen worden 2 Activatie PowerSHEAT Het mag niet erg zijn dat randen niet mee verwarmd Cm 1 2 worden PowerSHEAT Er moet ruimte zijn voor een knop mm 17x21 1 Circuit PowerSHEAT Er dien in het materiaal plaats te zijn voor het circuit Mm 50x50x15 1 circuit PowerSHEAT Er moeten twee plaatsen zijn om de sheat aan te Mm 2x4 1 sluiten UV LEDs Er moet ruimte zijn om de UV LEDs te verwerken Mm 20x20 1 UV LEDs Er moet ruimte zijn voor een knop om de UV LEDs Mm 17x21 1 aan te zetten EL Het oppervlak waar elektroluminescentie op moet worden aangebracht moet zeer glad zijn 2 CONFIDENTIAL 24

26 EL EL Pigment Pigment Pigment Er moet ruimte zijn voor het aansluiten van elektroluminescentie Er moet ruimte zijn voor een knop voor elektroluminescentie In de opbouw van het product moet in ieder geval een weefsel zitten om het pigment op te spuiten Het product moet eigenschaduw hebben om het glow in the dark er goed uit te laten komen Mm 2x4 1 Mm 20x20x20 1 Aantal Wensen Het product mag uit een deel bestaan aantal 1 Het gewicht van product moet laag zijn kg 2 Er is een print aanwezig in het product Segment Het product is bestendig tegen water (regenbui) ml Markt Het product moet erg sterk kunnen zijn* Yield Mpa 375 strength Markt Het product moet erg sterk kunnen zijn* Mpa 280 Compressive strenght Thermochroom Er moet een koelelement aanwezig zijn om het pigment snel te laten verkleuren * Het kan zijn dat het in de demonstrator niet zo sterk is, aangezien dit voor die toepassing niet zo relevant is, daarom is het een wens. CONFIDENTIAL 25

27 Bijlage Q Ontwerpen demonstrator Er zijn een aantal grove schetsen gemaakt, hieruit zijn een aantal ideeen naar boven gekomen die vervolgens in een 3D model zijn uitgewerkt. Dit zijn alle ontwerpen die gemaakt zijn en uitgewerkt zijn naar 3D model. CONFIDENTIAL 26

28 De concepten nogmaals los. Hierbij hebben sommige ook een woordmerk, andere niet. Concept 1 Concept 2 Concept 3 CONFIDENTIAL 27

29 Concept 4 CONFIDENTIAL 28

30 Bijlage R Afmetingen van concepten Concept 1 - De Ballon CONFIDENTIAL 29

31 Concept 2 De Bol CONFIDENTIAL 30

32 Concept 3 De X boog De bol De grote boog De kleine boog CONFIDENTIAL 31

33 Concept 4 De Vierpunt CONFIDENTIAL 32

34 Bijlage S Ontwerpen sokkels Hieronder zijn verschillende ontwerpen te zien voor de sokkel van concept 3. Nummer 1 Nummer 2 Hieronder zijn verschillende ontwerpen te zien voor de sokkel in het uiteindelijke ontwerp. CONFIDENTIAL 33

35 CONFIDENTIAL 34

36 Bijlage T Circuit van LEDs en van NTC weerstand Circuit met LEDs Er wordt een combinatie tussen parallel en serie gemaakt, omdat als alle LEDs parallel geschakeld worden, de weerstand te laag wordt en wanneer alle LEDs serie geschakeld worden de weerstand te hoog. Wanneer slechts weinig LEDs gebruikt worden, kan alles in serie staan. Circuit met NTC V+ = Vs * (R1/(Rntc + R1)) V- = Vs * (Rpotmeter) CONFIDENTIAL 35

37 Weerstanden IJken NTC weerstand Type: ntcm-hp-100k 1% Aankoopdatum: Testdatum: Inleiding Om een NTC weerstand aan te sluiten is het belangrijk goed te weten welke weerstanden hij geeft bij welke temperaturen. Daarom moet de weerstand eerst geijkt worden. Die doe je door steeds de NTC te verwarmen terwijl het aantal ohm s gemeten wordt. De weerstand van een NTC neemt af als de temperatuur hoger wordt. De verhouding temperatuur en weerstand is niet lineair, maar omgekeerd evenredig. Opstelling Op de tafel met daarin verwarming wordt de NTC weerstand gelegd. Aan de ntc weerstand wordt de multimeter aangesloten die het aantal ohm s meet. Naast de multimeter wordt thermokoppel nummer 3 gelegd. Deze geeft de temperatuur van de NTC. Per 5 graden omhoog wordt het aantal ohm s afgelezen. Het is belangrijk te kijken welke temperaturen belangrijk zijn. De tafel gaat met 30 graden per uur omhoog. Dus iedere 10 minuten gaat de temperatuur 5 graden omhoog. Belangrijke temperaturen De temperaturen waarbij de thermochroom gaat omslaan. Nu is dit 31 graden Celsius. Dit kan verschillen. Volgens new color chemicals kan dit ook zijn op 15, 16, 18, 20, 25, 31, 35, 43, 63 en 65 graden celsius. Resultaten Graden 22,2 30,5 35,0 40,3 45,0 50,0 55,0 60,0 65,0 70,0 Ohms Grafiek CONFIDENTIAL 36

38 Potmeter Type: 25K lin groot PIHER Extra: knop voor 21mm x 17mm potmeter Aankoopdatum: Testdatum: Inleiding Om de temperatuur goed te kunnen bepalen moet een schaal komen met wanneer hoeveel volt eruit komt en dus op welke temperatuur hij geregeld wordt. Hiervoor moet duidelijk zijn bij iedere stand wat de weerstand is. De range van de potmeter is tussen de 0 ohm en 25 kilo ohm. De potmeter zelf is lineair. Opstelling Allereerst maak ik een opstelling met een cirkel met daarop een schaal getekend van 2 mm. Zo kun je stappen van 2 mm meten. De potmeter zelf kan net geen hele ronde. Per schaaldeel wordt het aantal ohms gemeten met de potmeter. Aan de hand van deze gegevens en de gegevens van de NTC weerstand, kan berekend worden welke stand nodig is om de juiste temperatuur te genereren. Belangrijke voltages Er zijn een aantal voltages die belangrijk zijn, namelijk de voltages waarbij de potmeter moet omslaan. Deze kunnen berekend worden aan de hand van het aantal ohms de NTC weerstand geeft bij bepaalde belangrijke temperaturen. Deze voltages zijn:. Resultaten Schaaldeel 0 0,125 0,25 0,375 0,5 0,625 0,75 0,875 Ohms 0, Ohm uit grafiek Verschil met voorgaande Gemiddeld zit er tussen de iedere stap een verschil van 3781 ohm. Dus per 1/8 cirkel gaat de weerstand omhoog met 3781 ohm. Grafiek: In de grafiek is een rechte lijn getrokken door de gemeten punten heen. Het was lastig exact op die punten te gaan zitten met het draaien omdat dit lastig te zien was. Daarom is het nauwkeuriger wanneer deze lijn erdoorheen getrokken is, dan wanneer de afzonderlijke punten verbonden waren met elkaar. Cirkel CONFIDENTIAL 37

39 Berekening Vs = aangesloten spanning V+ = Vs * (R1/(Rntc + R1)) V- = Vs * (Rpotmeter) Als opamp signaal geeft, staat relais aan, dus loopt er stroom. Opamp gaat uit wanneer V+ gelijk is aan V-. Stel Vs = 5V Bij 31 graden is Rntc 150 ohm. V+ = 5* (100/ ) = 2V V- = 5 * 0,4 = 2V V+ * 0,5 1 1,5 2 2,5 2,75 3 3,25 3,5 3,75 4 4,25 4,5 4,75 4,95 R1/(Rnt 0,1 0,2 0,3 0,4 0, ,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 0,99 c+r1)** Temper atuur 30 Rntc ,11 0,25 0,43 0,67 1 1,22 1,5 1,85 2, , Rpotme ter ***R1 = 100 kohm, R2=1kOhm ** R1/(Rntc+R1) = Rpotmeter / (R2+Rpotmeter) [grootheid Rntc en Rpotmeter = kohm] * V+ bij Vs=5 CONFIDENTIAL 38

40 Bijlage U Ontwerpen Xcite logo Voor het logo van x-cite zijn ook verschillende logo s geprobeerd. Hieronder is eerst de eerste paar verschillende logo s gepresenteerd: Hiervan is het logo rechtsonder, de tweede van onder gekozen. Echter werd het ontwerp van de demonstrator zo aangepast dat hier een bol in kwam, dat er gekeken ging worden of dat ook in het woordmerk mooi was. Dat was al snel besloten dat dat wel mooi was. Nu moest echter nog de kleur bepaald worden. Verschillende kleurcombinaties is geprobeerd: CONFIDENTIAL 39

41 De laatste vier werden het mooist gevonden. Hierop is verder gekeken naar het logo, waarna vooral de blauwgrijze eruit sprongen. Hierop is ook nog een serie gemaakt met welke opties hier allemaal zijn. Zie hiervoor de volgende pagina. CONFIDENTIAL 40

42 Bij deze werd de licht grijs met donker blauwe versie het mooist gevonden. Bij deze werd de tweede van onder in de linker kolom het mooist gevonden. Dit is het uiteindelijk ook geworden. CONFIDENTIAL 41

43 Bijlage V Ontwerpen Xcite hand-out Het was vrij lastig om het X-Cite logo om te zetten naar een 3D model dat uit een plat vlak omhoog moet komen. Daar zijn verschillende ontwerpen voor gemaakt. Deze zijn hier te zien. CONFIDENTIAL 42