De Compobok Door Jeroen Vogels en Simon Verlinden TWOPC Fontys Hogeschool Techniek en Logistiek

Transcriptie

1 De Door en TWOPC Fontys Hogeschool Techniek en Logistiek

2 P a g i n a 2 Inhoud Samenvatting... 3 Inleiding Oriëntatiefase Analyse fase Programma van eisen Concepten Conceptkeuze Synthesefase Ideevorming Technische detaillering Productieproces Sterkteberekening Kostprijsberekening Ecospinnewiel Van idee tot product Evaluatiefase Notulen Evaluaties samenwerking Evaluatie Proces Bijlage Programma van eisen Kostprijs Sterkteberekening Ecospinnewiel Notulen Maattekeningen... 23

3 P a g i n a 3 Samenvatting Wij zijn en, van Fontys Hogeschool Venlo. In dit verslag zullen we vertellen over ons groepproject. De opdracht was voor ons om een schraag te ontwerpen met als hoofdmateriaal composiet kunststof. De schraag moest aan de eisen voldoen dat hij minimaal 50kg moest kunnen dragen, dat bij een hoogte 70cm en van 90cm. We hebben eerst allemaal een stel schetsen gemaakt en daaruit hebben we de drie besten uitgewerkt tot concepten. Vervolgens hebben we de sterkste punten van de eerste twee concepten gepakt en daaruit ons uiteindelijk ontwerp gemaakt. We hebben de voeten gemaakt door een kern van PUR-schuim te bekleden met glasvezelmatten en polyesterhars. We hebben een MDF plaat uitgelaserd en om te zorgen dat hij zeker zou passen hebben we een stalen houder in beide voeten gezet waar de plaat op rust. Het hoogte verschil creëren we met de plaat. Hij is er op twee manieren in te zetten waardoor zowel de hoogt van 70cm als die van 90cm word bereikt. De schraag zou voor de consument 101,10 gaan kosten.

4 P a g i n a 4 Inleiding In dit verslag zal worden verteld over een groepsproject op Fontys Hogeschool Venlo, van en. Het verslag is geordend in een aantal fases, namelijk de Oriëntatie, Analyse, Synthese en Evaluatiefase. In de eerste zal de opdracht uitgelegd worden. In de tweede zal worden verteld over de ontwerpen die we hadden. Het derde hoofdstuk zal over de productie gaan en het laatste gaat over hoe wij erover terug denken.

5 P a g i n a 5 1. Oriëntatiefase De opdracht is om met je projectgroep een schraag te ontwerpen en een prototype te produceren. De schraag moet een belasting van 50 kg aan kunnen en moet in hoogte verstelbaar zijn. Namelijk de hoogte van 70 en 90 cm. Als groep moet je samen tot een goed ontwerp komen en een werkend prototype. Het is de bedoeling dat iedere groep een voorzitter aanwijst, een notulist, en enkele leden. Iedere groep heeft een bepaald materiaal toegewezen gekregen. In ons geval is dit het materiaal composiet kunststof. Het is de bedoeling dat de schraag hoofdzakelijk van dit materiaal word vervaardigd.

6 P a g i n a 6 2. Analyse fase In dit hoofdstuk zullen we uitleggen waar onze schraag aan moest voldoen, welke ideeën we hadden voor dit project en welke we uiteindelijk gekozen hebben. 2.1 Programma van eisen De schraag moet aan een aantal eisen voldoen, zoals dat het voor binnenshuis moet zijn. Dat het opvalt dat het van composiet materiaal gemaakt is. Ook moet het een nieuw product zijn, dus niet een verbetering van een al bestaand product. Er zijn ook nog een aantal technische eisen, dat zijn dat de schraag een hoogte moet kunnen hebben van 700mm en 900mm, ook moet de schraag 50kg kunnen dragen. Voor het volledige programma van eisen zie bijlage Concepten Concept 1 Dit ontwerp, figuur 2.1, bestaat uit een verticale plaat met 2 houders. Om de schraag in hoogte te kunnen verstellen zitten er gaten in de plaat en kun je d.m.v. twee pinnen de plaat in verschillende hoogtes vast zetten. Figuur 2. 1 Concept 2 Dit ontwerp, figuur 2.2, is een blok met 4 platte zijdes. De rest van het ontwerp is een vrije vorm. Het blok is niet gelijkzijdig, als het op 1 zijde ligt is het 90 cm hoog, op een andere zijde is het 70 cm hoog. Figuur 2. 2 Concept 3 Dit ontwerp, figuur 2.3, bestaat uit 2 identieke platen met dezelfde kromming aan beide kanten. In het midden zit bij allebei een uitsparing waardoor ze in elkaar kunnen schuiven. Rechtop is dit ontwerp 70cm, als je dit ontwerp op zijn zij legt heeft het een hoogte van 90cm. Figuur 2. 3

7 P a g i n a Conceptkeuze Wij hebben ervoor gekozen om geen van deze concepten te gebruiken, maar om concept 1 en 2 te combineren. We gebruiken namelijk de vrije vorm van concept 2 en gebruiken die als voeten voor de plaat van concept 1. Wij wilden namelijk het liefst vrije vormen gebruiken, omdat juist dat heel gemakkelijk gaat met composiet. Zowel concept 1 en 3 maken gebruik van rechte platen, dus dan blijft concept 2 over. Het nadeel van dat concept is dat het erg groot en lomp is. Door de eerste en tweede concepten te combineren maken we nog steeds gebruik van vrije vormen en de schraag word veel compacter.

8 P a g i n a 8 3. Synthesefase In dit hoofdstuk zal veel uitgelegd worden over de productie van het prototype. Ook die van het uiteindelijk product, mocht het ontwerp in productie genomen worden, zal hier besproken worden. 3.1 Ideevorming We hebben ervoor gekozen om gebruik te maken van een rechte plaat, ondersteund door 2 voeten van composiet kunststof. Maar we hebben wel een aantal aanpassingen gemaakt. De grootste is dat we de manier waarop we het hoogte verschil kunnen creëren hebben aangepast. Het was namelijk eerst zo dat de plaat horizontaal bleef en omhoog werd gehouden door een stel pinnen. Dat is een relatief dure oplossing. We hebben het nu opgelost door de plaat 20cm langer te maken dan dat hij breed is. Op die manier als je de plaat er op de zijkant inzet is hij 20 cm hoger. Ook hebben we gekozen om gebruik te maken van een schuimkern en die te bekleden met glasvezel en polyesterhars. We waren eigenlijk van plan gebruik te maken van een negatieve mal en die aan de binnenkant te bekleden met glasvezel. Maar dat is erg lastig en arbeidsintensief. Omdat we anders niet genoeg tijd zouden hebben, hebben we voor een positieve mal gekozen. Deze is gemaakt van PUR-schuimplaten. Het ontwerp van de plaat stond nog niet vast. We hebben ervoor gekozen om hier sleuven in te maken. Deze zijn gemakkelijk te gebruiken als handvaten waardoor de schraag makkelijker mee te nemen word. 3.2 Technische detaillering We hebben een maat tekening gemaakt van ons prototype. Helaas kan het programma waarmee dat gedaan is alleen metrische vormen maken. Dus de voeten die een vrije vorm hebben kunnen niet uitgetekend worden zoals ze zijn. Deze hebben een symbolische vorm gekregen waar de buitenmaten en de positie van de sleuf aangegeven zijn. De tekeningen zijn te vinden in bijlage Productieproces De schraag bestaat uit twee verschillende onderdelen. De van composiet vervaardigde voeten en de plaat waar het tafelblad op rust. De plaat zal worden uitgelaserd op een CNC laserbank. Omdat het een redelijk complexe plaat is, is dit de makkelijkste productie methode. Door het gebruik van een laserbank ontstaat een strakke snede wat leidt tot een net uitziend geheel. De tekening van de plaat kan eenvoudig in een CAD-programma worden getekend. Als dit klaar is kan de tekening naar de laserbank worden gestuurd en kan het proces beginnen.

9 P a g i n a 9 Als de plaat van de CNC laserbank afkomt, moet de plaat nog gespoten worden. Het spuiten gebeurd in een grote spuitcabine waar vele producten tegelijk kunnen worden gespoten. De plaat wordt voorzien van een grondlaag voor een goede dekking. De tweede laag is een hoogglans laklaag waardoor een glanzend strak geheel ontstaat. De van composiet gemaakte voeten moeten helaas voor een groot deel met de hand worden geproduceerd. Dit leidt echter tot een duur product. Omdat het een exclusief product is met een mooi design is de wat hoge prijs echter geen probleem. De schraag is dan ook een echte aanwinst voor het interieur. De voeten zullen worden vervaardigd in een negatieve mal van aluminium of gips die in twee delen kan worden gesplitst. Een aluminium mal kan worden gemaakt op een CNC freesbank dit is echter wel een duur proces en wordt pas aantrekkelijk bij een hoog productie aantal (v.a. ongeveer 2500 stuks). Bij een lager productie aantal is het beter om een mal te gieten uit gips. Een negatieve mal kan aan de binnenkant worden bekleedt met glasvezelmatten en daarna worden besmeerd met hars. Door het werken met een negatieve mal ontstaat een strakke buitenkant aan het product. Hierdoor is er maar weinig nabewerking nodig en kan het product meteen worden gespoten. 3.4 Sterkteberekening We hebben een sterkteberekening uitgevoerd op ons product. Daar kwam uit dat bij een belasting van 2*250 N, de plaat een afschuifspanning heeft van N/m² en de voet een afschuifspanning van N/m². De volledige berekening staat in bijlage Kostprijsberekening Composietenproducten zijn meestal dure producten, dit komt omdat het een arbeidsintensieve productie methode is. Dit is dan ook in onze kostprijs meegenomen. In onze kostprijs is rekening gehouden met Nederlandse lonen, omdat het product nogal groot is het niet handig om het vanuit bijvoorbeeld China te transporteren. In de kostprijsberekening is rekening gehouden met een relatief goedkope mal van gips. Dit is mogelijk omdat men uitgaat van een lage productie(1000 stuks) en dus de mal niet heel sterk hoeft te zijn. Het spuiten gebeurd in grote spuitcabine`s en is dus redelijk goedkoop. De volledige berekening staat in bijlage Ecospinnewiel Met het Ecospinnewiel moet men over 8 verschillende factoren een cijfer geven tussen de 0 en de 6. Zo ontstaat er een bepaalde grafiek die een beeld geeft over deze eigenschappen.

10 P a g i n a 10 De eigenschappen zijn: - concept - materiaalkeuze - gewicht, volume - productie kosten - verpakkingsgrote - gebruiksenergie -reparatie -recycling Wat betreft onze schraag met als toegewezen materiaal composiet, scoort het op alle punten voldoende, behalve als het gaat om verpakking, volume en productie kosten. We hebben er namelijk voor gekozen om een vrije ruimtelijke vorm in de schraag te verwerken. Dit leidt echter tot grotere transportkosten. Tevens is het zo dat composieten producten zeer arbeidsintensieve producten zijn. Het is echter wel zo dat het een speciaal product is. Wat de wat hogere kosten weer opheft. De volledige grafiek staat in bijlage Van idee tot product In dit stuk zullen we door middel van foto s laten zien hoe het proces is verlopen van de eerste tekeningen tot het uiteindelijk prototype. We zijn begonnen met 2 concepten, figuur 3.1 en 3.2, die we uiteindelijk hebben gecombineerd. Figuur 3. 1 Figuur 3. 2

11 P a g i n a 11 Daarna zijn we overgegaan op een 3D computer model in Solidworks. Deze hebben we ook gebruikt om de kleur te bepalen van het uiteindelijke product. Doormiddel van een programma, genaamd Photoview, kunnen we als het ware een foto maken van het 3D model, alsof we het al gemaakt hadden en in een studio neer hadden gezet. Enkele voorbeelden zijn figuur 3.2 t/m 3.6. Figuur 3. 3 Figuur 3. 4 Figuur 3. 6 Figuur 3. 5

12 P a g i n a 12 Hierna zijn we begonnen met het produceren van de schraag. Hier hebben we nog enkele foto s van de voeten zonder glasvezel, figuur 3.7 en 3.8. En met glasvezel voordat het afgewerkt is, figuur 3.9 en Figuur 3. 7 Figuur 3. 7 Figuur 3. 9 Figuur 3. 10

13 P a g i n a 13 Uiteindelijk hebben we dan nog een paar foto s van de schraag als hij helemaal af is. Een in de positie met een hoogte van 70cm, figuur En een met een hoogt van 90cm, figuur Figuur 3.13 is een detail foto van een van de glasvezel voeten. Figuur Figuur Figuur 3. 13

14 P a g i n a Evaluatiefase In dit hoofdstuk zullen we vertellen hoe we het project zelf vonden gaan. We zullen ingaan op wat precies de plus en min punten zijn geweest. 4.1 Notulen Omdat dit een groepproject was moesten we ook notulen bij houden. Hier is in te vinden hoe het project is verlopen en wie, wat, welke les heeft gedaan. Deze zijn terug te vinden in bijlage Evaluaties samenwerking Jeroen Vergaderen Het vergaderen over verschillende onderwerpen verliep steeds erg goed, we kwamen beide met ideeën en door te discussiëren kwamen we steeds tot wat ons het beste leuk. Door middel van argumenten tegen elkaar af te wegen hebben we steeds onze keuzes gemaakt. Taakverdeling We hebben de taken steeds verdeeld over elkaar. Hierbij werd gelet op wat de kwaliteiten van iedere persoon waren. Simon is bijvoorbeeld wat beter in vormgeven en heeft daarom wat meer invloed gehad op de vormen van het product. Ik heb daar tegenover wat meer technische ervaring en heeft daarom de metalen sleuven gemaakt en de houten plaat nabewerkt. Omdat we maar met twee personen zijn was het belangrijk dat de taken goed verdeel werden. Uiteraard waren we het ook wel eens oneens met elkaar. Maar doordat we gewoon op een juiste manier met elkaar discussieerden werden we het toch eens. Door goed overleg en goed naar elkaar te luisteren ben je al goed op weg in een groepsproject! Simon Ik vind dat dit project goed verlopen is. Wij begonnen als de grootste groep met vijfde personen aan het begin van het project. Toen bleek al meteen dat twee personen daarvan alweer gestopt waren met de studie. Een paar weken later stopte ook de derde persoon in onze groep, Hannah. Dus dat was voor ons nog wel een tegenslag. We moesten nu het groepsproject doen, wat bedoeld was voor vier of vijf personen, met zijn tweeën. Maar ik denk dat we uiteindelijk toch, ondanks dat, een goed product hebben geleverd. De samenwerking verliep goed. Een voordeel dat we met zijn tweeën waren was wel dat we nu een volledig Nederlandse groep waren.

15 P a g i n a 15 Dit maakt het wel makkelijker te communiceren. Die paar keren dat we het oneens waren hebben we het wel goed opgelost denk ik. We hebben steeds goede afspraken gemaakt over wie wat doet. We zijn elke les even bij elkaar gaan zitten en hebben gekeken wat gedaan is en wat er nog gedaan moet worden. Dat werkte goed. 4.3 Evaluatie Proces Begin fase We zijn begonnen met onderzoek naar wat nu allemaal mogelijk is met composiet. Dit is een goed begin geweest, want hierdoor weet men wat mogelijk is. Na wat onderzoek is iedereen met verschillende ideeën/schetsen gekomen. Uit deze ideeën hebben we 3 concepten gekozen. Doordat iedereen individueel ideeën meebrengt creëer je een veel groter veld aan verschillende gedachtes. Zo blijft je dus niet met een groep om een idee draaien. Uit de drie concepten hebben we in plaats van er een uit te kiezen, de sterke punten van twee concepten gecombineerd. Hieruit is ons uiteindelijk concept ontstaan. Na de conceptkeuze is begonnen met de technische tekening en het bestellen van het materiaal. Het materiaal bestellen is echter wat moeizaam verlopen, en we zijn hier dan ook enkele vertraging door opgelopen. Productie. Toen het materiaal binnen is gekomen kon begonnen worden met de productie. Het laseren van de plaat was geen enkel probleem en was binnen enkele minuten klaar. Toen kon begonnen worden met het maken van de mallen die later met composiet bekleed konden worden. We hebben er voor gekozen om in het prototype een metalen gleuf aan te brengen zodat deze mooi aan de maat zou zijn en we dus niet afhankelijk waren van het composiet. Achter af hadden we wat meer speling aan de gleuf moeten geven omdat de plaat er na het spuiten wat moeilijk in zakte. Het bekleden van de PUR-schuimen mallen ging goed. We werden in Eindhoven goed begeleid en hebben veel geleerd over de mogelijkheden met het materiaal composiet. Eindresultaat Het eindresultaat is een bijzondere maar dure schraag. Composiet is naar onze mening niet geschikt om een schraag mee te maken dit zou je veel beter kunnen doen met bekendere materialen zoals staal of hout. Composiet is echter wel zeer geschikt om unieke producten te maken of waar er maar 2 of 3 van gemaakt worden. Voor massaproductie is het namelijk niet geschikt vanwege de grote arbeidsintensiviteit. Ook is het voor een schraag niet nodig om een materiaal te gebruiken met zo`n hoge eigenschappen.

16 P a g i n a 16 Bijlage 1 Programma van eisen Er moet een schraag geproduceerd worden voor binnenshuis. Binnenshuis word in dit geval mee bedoeld voor in leefruimtes zoals woonkamer en keuken. De schraag moet een nieuw product zijn. Het mag dus niet nagemaakt worden van al een bestaand product. De schraag moet er dus netjes uit komen zien zodat het een meubel wordt met een toevoegende waarde voor het interieur zijn. Dit moet bereikt worden door middel van een mooi design en een net uiterlijk. Het design moet aanspreken en moet een interessant uiterlijk krijgen. De design moet een typisch design worden voor een composiet, er wordt dus gekozen voor een product wat met andere materialen niet is te produceren. Aan het product moet te zien zijn dat het van composiet is gemaakt. Hierdoor kan men zien dat het een product is met hoge kwaliteit. Ook kan men dan zien dat het iets speciaals is en dus niet een doorsnee meubel die je net zo goed bij Ikea had kunnen kopen. Uiteraard moet het product veilig zijn. Het composiet zal dus netjes geschuurd moeten worden zodat er geen splinters meer vrijkomen. Het product moet ook stabiel zijn zodat een tafel met borden en vazen na een stootje niet zomaar omvalt. Technische eisen: De schraag moet in twee hoogtes verstelbaar zijn, in de hoogte van 700mm en de hoogte van 900mm. Ook moet het een massa van 50 kg kunnen verdragen.

17 P a g i n a 17 2 Kostprijs Materiaal kosten: Materiaal Hoeveel nodig totaal kosten product Mal 0,45 m³ 1,00 Glasvezel 1,86 m² 2,50 MDF plaat 850x605x9 mm 1,25 Hars 1,86 m² 2,50 Totaal: 7,25 Machine Kosten: Machines nodig prijs totaal kosten product verfcabine 1,10 / m² 1,20 Lasersnijder 100 / uur 1,67 1,67 Totaal: Loonkosten: nodig voor prijs per uur totaal kosten product lasersnijder 23,94 0,40 mal bekleden 23,94 11,97 schuren en verven 23,94 3,99 Totaal: 16,36 Totale kosten: per 1000 stuks per product Materiaal kosten 7.250,00 7,25 Machine kosten 1.666,67 1,67 Loon kosten ,00 16,36 Totaal: ,67 25,28 Kost prijs: 25,28 Prijs voor winkel: 50,55 Prijs voor consument: 101,10

18 P a g i n a 18 3 Sterkteberekening

19 P a g i n a 19 4 Ecospinnewiel Eco - wiel Concept 6 Recycle 5 4 Materiaalkeu ze Reparatie Gewicht, volume Profiel/ metaal Karton Kunststof Metaalplaat Composiet Gebruiks energie Productie kosten Hout Verpakkings grote

20 P a g i n a 20 5 Notulen Start project, uitleg van opdracht en eerst ontmoeting project groep. Afspraken: We maken allemaal 10 schetsen van mogelijk schragen We hebben alle schetsen bij elkaar gelegd en gekeken welke de beste zijn. Hiervan hebben we 3 schetsen gekozen. Ook hebben we onderzoek gedaan naar wat mogelijk is met composiet kunststof Afspraken: Voor de volgende les zullen we alle drie een concept uitwerken We hebben een concept gekozen. We hebben productie methode gekozen en zullen volgende les beginnen met produceren Hannah afwezig, ze heeft een mail gestuurd dat ze ziek is. Metalen sleuven zijn gefabriceerd, met kleine aanpassingen. Zijn naar Formido geweest om te kijken voor PUR platen voor de mal. Werden daar niet verkocht. Met Dave overlegt, hij zal ze meebrengen. Afspraken: We brengen alle drie ideeën mee voor zowel de plaat als de houders. Volgende les zullen we beslissen welk ontwerp we gaan maken en zullen we beginnen met maken van de mallen en het uitlaseren van de plaat. Jeroen zal naar Arno Jacobs mailen om te vragen wat mogelijk is welke materialen daar voorradig zijn. Ook zulle we af spreken wanneer we daar naar toe gaan.

21 P a g i n a Hannah afwezig, zonder bericht. Het uiteindelijke ontwerp is besloten. We konden helaas niet aan de slag met de mallen omdat Dave de PUR platen niet gehaald had. Opnieuw besproken en opnieuw afgesproken dat Dave de platen voor de volgende les zal halen. We hebben samen in de les naar Arno Jacobs g d met uitleg wat we willen doen en de vraag welk soort composiet we het best kunnen gebruiken en wanneer we daar aan de slag zouden kunnen. We kregen ook al meteen antwoord terug dat we het best glasvezel matten samen met polyesterhars konden gebruiken. Deze stoffen zijn daar voorradig. Verder zijn we begonnen met de schraag uittekenen Solidworks. Afspraken: Jeroen zal de sleuven verven met grondverf thuis, om roesten tegen te gaan. Simon zal het model in Solidworks helemaal afmaken Hannah afwezig, met bericht dat ze gestopt is met de studie. Vanaf nu nog maar 2 mensen in onze groep. Vandaag het model in Solidworks nog een klein beetje aangepast. De MDF plaat hebben we uitgelaserd en daarna afgewerkt. We konden vandaag nog steeds niet aan de mallen beginnen. Dave had de platen nog niet gehaald. Opnieuw met Dave afgesproken dat hij voor de PUR platen zal zorgen. Afspraken: Jeroen zal MDF plaat mee naar huis nemen om te verven. De plaat wordt hoogglans gebroken wit De basisvorm voor de mallen uitgezaagd, uitgelijnd en gelijmd. De mallen moeten nog 4 uur drogen. Afspraken: Jeroen zal de plaat aan elke zijde 0,5 cm aan passen en daarna verven. Ook zal Jeroen aan de slag gaan met productieproces en Simon zal aan de omschrijving van materiaalkeuze en conceptkeuze beginnen Mallen zijn af, afspraak gemaakt om in Eindhoven te bekleden

22 P a g i n a Vandaag op school gewerkt Mallen bekleed in Eindhoven. Ze waren nog nat dus konden ze nog niet mee nemen naar school. Afspraken: We hebben afgesproken om volgende les terug te gaan om de voeten op te halen Vandaag naar Eindhoven geweest om de voeten op te halen Afspraken: We hebben allebei een voet naar huis genomen om ze daar af te werken. Zo kunnen we ze de laatste les nog verven op school Vandaag de voeten passend gemaakt en geverfd aan het eind van de les nog foto s kunnen maken. De rest van de les hebben we aan het verslag gewerkt. Afspraken: We hebben afspraken gemaakt over wie wat maakt in het verslag. Simon zal het hele verslag in elkaar zetten omdat hij beter is in lay-out bewerken. Jeroen zal zorgen dat hij zijn delen naar Simon opstuurt.

23 P a g i n a 23 6 Maattekeningen