DISCOVER & DISMANTLE. Handventilator en Davit. Wouter Molhoek

Transcriptie

1 DISCOVER & DISMANTLE Handventilator en Davit Wouter Molhoek

2 DISCOVER & DISMANTLE Handventilator en Davit Wouter Molhoek Wp16.c Delft 8 November 2015 De Haagse Hogeschool Discover & Dismantle Pagina 1

3 Voorwoord Dit verslag is opgesteld in het kader van het project Discover and Dismantle. Het is een deel van een project binnen de opleiding werktuigbouwkunde. Het doel van het verslag is om aan te tonen dat de student de gestelde leerdoelen behaald heeft. Het rapport is bedoeld voor alle geïnteresseerden, maar vooral voor docenten in dienst van de Haagse Hogeschool. Voorafgaand aan het schrijven van dit verslag is een handventilator uit elkaar gehaald. Dit rapport is individueel door Wouter Molhoek opgesteld. De opbouw van dit rapport is tot stand gekomen dankzij het boek Rapport over rapporteren van Wim Hoogland. Ook heeft het boek Ontwerpen van technische innovaties een bijdrage geleverd. Discover & Dismantle Pagina 2

4 Inhoudsopgave Voorwoord... 2 Samenvatting.. 4 Verklarende woorden/symbolenlijst Inleiding Productomschrijving Programma van Eisen Stakeholders, behoeften en probleemstelling Product analyse (exploded view) Functie Overbrenging en verbinding Materiaal en eigenschappen Oriëntatie productietechnieken Conclusie..18 Literatuurlijst 19 Discover & Dismantle Pagina 3

5 Samenvatting De probleem stelling voor de handventilator en de davit is door de student zelf opgezet en luid als volgt (respectievelijk): Op warme en benauwde dagen heeft men het erg warm. Er is behoefte aan transporteerbare verkoeling voor als men zich bijvoorbeeld in een bus zonder airco bevindt. In luxe jachten zijn soms jetski s en speedboten aan boord voor het vermaak en om de mensen naar wal te kunnen brengen. Deze boten en jetski s moeten aan en van boord kunnen worden gehaald, dit kost veel werk en kracht. Hiervoor bestaat de zogenaamde davit. De davit moet ten alle tijden opgaan in de algehele uitstraling van een luxe jacht. Het rapport is opgebouwd uit deelopdrachten, dit zijn de hoofdstukken, namelijk: -Programma van Eisen (P.v.E.) -Stakeholders en behoeften -Product analyse -Functie -Overbrenging en verbindingen -Materiaal en eigenschappen -Oriëntatie productietechnieken Bij de meeste hoofdstukken zegt de titel al wat er beschreven gaat worden. Bij product analyse wordt ook een exploded view van de handventilator gegeven. Beide problemen zijn uiteindelijk op te lossen door te voldoen aan minimaal alle eisen uit de opgestelde PvE s. Discover & Dismantle Pagina 4

6 Verklarende woorden/symbolen lijst PvE project moet voldoen. Plan van Eisen, hierin staan alle eisen en wensen genoteerd waaraan het Exploded view Explosie tekening, ook wel ploftekening genoemd, het is een tekening waarop een voorwerp zo is weergegeven dat het lijkt alsof de onderdelen van elkaar getrokken zijn. RVS MPa/GPa HV Stakeholders Roestvaststaal, staal dat minder snel tot niet roest. Respectievelijk Mega Pascal en Giga Pascal, manier om kracht weer te geven. Vickershardheid, manier om de hardheid van een materiaal weer te geven. Mensen die een belang hebben bij dit product. Discover & Dismantle Pagina 5

7 1. Inleiding Dit rapport is opgesteld in het kader van Discover and Dismantle. Dit is een deel van een project binnen de opleiding werktuigbouwkunde. Het doel van dit rapport is om aan te tonen dat de student de in de studiewijzer omschreven leerdoelen behaald heeft. De onderwerpen van dit rapport zijn een handventilator en een davit. Het rapport is opgebouwd uit verschillende deelopdrachten. Ieder navolgend hoofdstuk stelt een deelopdracht voor. In ieder hoofdstuk komt eerst het individuele product aan bod, in dit geval de handventilator. Daarna wordt de davit uitgewerkt. 1.1 Product omschrijving Om het rapport beter te kunnen begrijpen volgt eerst een korte productomschrijving van zowel de davit als de handventilator. In het geval van de handventilator zit het eigenlijk al in de naam. Het is een ventilator op zakformaat zodat hij gemakkelijk is mee te nemen. Een Davit is een mechanisme dat wordt toegepast in grote luxe jachten die aan boord plaats hebben voor een bijboot, jacht of jet ski. De Davit zorg voor het Figuur voorbeeld van een davit binnen en buiten boord brengen van de bijboot. Dit kan onder ander doormiddel van een kraan. In figuur is een voorbeeld van een davit weergegeven. Discover & Dismantle Pagina 6

8 2. Programma van Eisen P.v.E. Handventilator In onderstaande tabel (tabel 2.1) wordt het P.v.E. van de handventilator weergegeven. Nummer Eis/Wens Belanghebbende/bron Details Datum 1.1 Het product moet veilig zijn. (eis) Producent/Gebruiker Geen scherpe 10 sept. onderdelen ect. 1.2 Het product moet verkoeling geven. Gebruiker Doormiddel van het 10 sept. (eis) creëren van een luchtstroom 1.3 Het product moet op zakformaat Gebruiker Niet groter dan 10 cm 10 sept. zijn. (eis) bij 6 cm 1.4 Het product moet niet te zwaar zijn. Producent/Gebruiker Niet zwaarder dan 350g 3 okt. (eis) 1.5 Het product moet op batterijen functioneren. (eis) Gebruiker Op 2 AA batterijen 10 sept. 2.1 Product moet goedkoop te produceren en vervoeren zijn. (wens) 2.2 Product moet milieuvriendelijk te produceren zijn. (wens) 2.3 Product moet lang mee gaan. (wens) Producent Totaal zo n 2 á 3 euro 3 okt. Milieu organisaties Recyclebare materialen 10 sept. Gebruiker 1 jaar fabrieksgarantie 3 okt. 2.4 Product moet energiezuinig zijn. (wens) 2.5 Product moet verstelbaar zijn. (wens) Gebruiker/milieu organisaties Gebruiker X aantal uur op 2 AA batterijen kunnen werken Verstelbaarheid ventilatorkop 17 sept. 17 sept. 2.6 Product moet je kunnen neerzetten. (wens) Gebruiker Doormiddel van een standaard 17 sept. Tabel 2.1 P.v.E. handventilator Discover & Dismantle Pagina 7

9 P.v.E. Davit In onderstaande tabel (tabel 2.2) wordt het P.v.E. van de Davit weergegeven. Nummer Eis/wens Belanghebbende/bron Details Datum 1.1 De davit moet veilig zijn. (eis) Gebruiker/Producent Geen scherpe onderdelen, rondvliegende onderdelen ect. 1.2 De davit moet eenvoudig te bedienen zijn. (eis) 1.3 De davit moet passen in de uitstraling van het jacht. (eis) 1.4 De davit moet minimaal 100 kg kunnen tillen. (eis) Gebruiker Gebruiker Producent Moet binnen een cursus van een uur te leren zijn. Opgaan in de algehele uitstraling luxe jacht. Zowel binnen- als buitenboord. 10 sept. 3 okt. 10 sept. 3 okt. 1.5 De davit mag het jacht of bijboot niet beschadigen. (eis) 1.6 De davit mag het jacht niet uit balans brengen. (eis) 1.7 De davit moet in zware weersomstandigheden functioneel zijn. (eis) Gebruiker/Producent Geen krassen deuken ect. Gebruiker Het jacht mag niet teveel overhellen. Gebruiker Tot op windkracht 7 bruikbaar zijn. 10 sept. 3 okt. 10 sept. 2.1 De davit moet stil zijn. (wens) Gebruiker Tussen de 50 en 70 db. 17 sept. 2.2 De davit moet energiezuinig zijn. (wens) Gebruiker/milieu organisaties / 10 sept. 2.3 De bijboot moet snel binnen en buiten boord kunnen worden gebracht. (wens) 2.4 De davit moet enigszins licht zijn. (wens) Gebruiker Producent/gebruiker Totale procedure mag 15 minuten duren. Waar mogelijk besparen op gewicht. 10 sept. 10 sept. Tabel 2.1 P.v.E. Davit Discover & Dismantle Pagina 8

10 3. Stakeholders, behoeften en probleemstelling Handventilator Probleemstelling Op warme en benauwde dagen heeft men het erg warm. Er is behoefte aan transporteerbare verkoeling voor als men zich bijvoorbeeld in een bus zonder airco bevindt. Stakeholders en behoeften Producent: Zo goedkoop mogelijke productie en goedkope grondstoffen. Het is een product dat in grote getalen wordt gemaakt en dat ook goedkoop moet kunnen worden verkocht. Goedkope grondstoffen zijn dus van belang tijdens de productie. Tussenhandelaar: Zo duur en zo veel mogelijk verkopen. Zoekt de maximum prijs op waarbij er nog wel veel te verkopen zijn. Gebruikers/klant: Goede prijs/kwaliteit verhouding. Wil niet te veel betalen voor een product als deze, maar gaat ook uit van een bepaalde kwaliteit. Transporteur: Zo veel mogelijk in een keer vervoeren, wanneer er meer producten in een vracht kunnen, valt er meer te verdienen. Consumentenbond: Veilig product (zachte waaier bladen of bescherming). Opslaghouder: Een zo compact mogelijke verpakking. Bij een kleiner verpakking kunnen er meerdere producten worden opgeslagen in een bepaalde ruimte. Winkelier: Goed product, goed in de markt liggen. De winkelier wil zo veel mogelijk winst maken, maar moet ook concurreren met andere winkelketens. Davit Probleemstelling In luxe jachten zijn soms jetski s en speedboten aan boord voor het vermaak, maar ook om de mensen van en naar wal te kunnen brengen. Deze boten en jetski s moeten aan en van boord kunnen worden gehaald, dit kost veel werk en kracht. De davit moet ten alle tijden opgaan in de algehele uitstraling van een luxe jacht. Stakeholders en behoeften Producent :In dit geval is dat de machinebouwer. Deze wil kwalitatief de beste producent zijn. Lage kosten hebben hierbij geen prioriteit. De davits worden niet massaal geproduceerd. Elke davit is uniek en wordt op maat voor de klant gemaakt. Handelaar: In dit geval is dat Feadship (dit is het bedrijf dat het jacht bouwt en verkoopt). In het jacht moet de davit opgaan in de ruimte waarin hij zich bevindt. Hiermee wordt bedoeld dat de davit past bij de uitstraling van een luxe jacht. Wil ten alle tijden voldoen aan de eisen van de gebruiker. Gebruiker/klant: Wil een handige, mooie en compacte davit. Lage kosten hebben hierbij niet per definitie prioriteit. Onderzoek raad voor veiligheid: De davit moet aan alle veiligheidseisen voldoen. Dit moet worden getest voordat de davit in gebruik mag worden genomen. Transporteur: Wil de davit in een goed beschermde verpakking hebben en wil zo veel mogelijk winst kunnen maken. Discover & Dismantle Pagina 9

11 4. Product analyse (exploded view) Handventilator Het product in kwestie is een hand ventilator (zie exploded view figuur 4.1). Het is niet echt een luxe product. Het word gebruikt door mensen die behoefte hebben aan verkoeling onderweg, zoals bijvoorbeeld in de bus. Het product is vrij lang te gebruiken, omdat de batterijen vervangbaar zijn. De ventilator heb ikzelf ooit eens ergens gekregen als reclame actie. De handventilator wordt massaal geproduceerd. Wanneer dit product los wordt verkocht ligt de prijs rond de vijf euro. De productieprijs licht waarschijnlijk rond de twee euro. Zie tabel 4.1 voor de parts list. Zoals vermeld heeft het product geen onderhoud nodig behalve dat de batterijen af en toe vervangen moeten worden. Wanneer het product kapot is kan dit gewoon bij het afval, de elektromotor en de batterijen moeten wel even worden gescheiden. Figuur 4.1 Exploded view van handventilator PART BENAMING # 1 Fan (draaikop) 2 Schroef 3 Behuizing 4 Elektromotor 5 Batterijen 6 Afsluitklep 7 Koord houders Tabel 4.1 Parts list handventilator Davit Het product in kwestie is een hand davit. Een davit wordt door erg welgestelde mensen gebruikt. Een davit tilt een bijboot of jetski in of uit het jacht. Een davit bestaat al sinds de technologie dit toelaat. Voor het bestaan van de davit werd het takelen nog handmatig verricht. Elke davit is uniek. Ze worden speciaal aan de hand van de afmetingen van het jacht geproduceerd. Hoe vaak een davit onderhoud nodig heeft ligt vooral aan de eisen van de klant en de productiekosten van de davit. Er wordt gestreefd naar zo min mogelijk onderhoud. Discover & Dismantle Pagina 10

12 5. Functie Handventilator Functiebeschrijving Biedt op een goedkope manier transporteerbare verkoeling door het creëren van een luchtstroom. Functieblokschema (tabel 5.1) Tijd Materie Activeren handventilator. Ventilator start met draaien. Stoppen handventilator. Info Schuifje staat op `on Schuifje staat op `off Energie Toevoegen elektriciteit Elektrisch mechanische overbrenging. Stoppen elektriciteitstoevoer. Tabel 5.1 Functieblokschema handventilator Functieboom handventilator (tabel 5.2) De functies van de handventilator zijn beperkt. Om deze reden is de functieboom zo kort. Lucht blazen Verstelbaarheid voet Verstelbaarheid draaikop Tabel 5.2 Functieboom handventilator Discover & Dismantle Pagina 11

13 Davit Functiebeschrijving Davit Een bijboot of jetski binnen- en buitenboord van een luxe jacht takelen. Functieblokschema davit (tabel 5.3) Tijd Materie Activeren davit en aan bijboot bevestigen. Optillen bijboot (verticale verplaatsing). Bewegen arm (horizontale verplaatsing bijboot). Bijboot te water laten en loskoppelen. Davit terug naar niet actieve opstelling. Stoppen davit. Info Weergave `on Weergave `off Energie Toevoegen elektriciteit. Elektrisch/mechanische omzetting. Stoppen elektriciteitstoevoer. Tabel 5.3 Functieblokschema davit Functieboom davit (tabel 5.4) Verplaatsen vaartuig Binnenboord takelen Buitenboord takelen Overbrengen kracht Bieden van hijs haak Overbrengen kracht Bieden van hijs haak Tabel 5.4 Functieboom davit Discover & Dismantle Pagina 12

14 6. Overbrenging en verbinding Handventilator Overbrengingen Het product in kwestie, de handventilator, is op handformaat gemaakt. Dit houdt in dat het niet zo groot is, er zijn dus niet veel overbrengingen. De schakelaar wordt handmatig bediend, waardoor een stroomkring open of dicht kan worden gezet (mechanisch-elektrische overbrenging). Wanneer de stroomkring dicht is wordt er een elektrisch-mechanische overbrenging gebracht aan de elektromotor. Als de motor lang aanblijft wordt hij door de wrijving warm. Er valt dus ook te spreken over een mechanisch-thermische overbrenging. Verbindingen De plastic behuizing zit met behulp van 4 schroefjes (in elke hoek) aan elkaar vast gemonteerd. Dit is een krachtgesloten verbinding. De verstelbare ventilatorkop zit met een eenvoudig scharnier aan de behuizing gemonteerd. Ook dit is krachtgesloten. Verder zijn er in de elektromotor ook schroefjes gebruikt. De bedrading is aan de batterij koppelstukken gesoldeerd. Dit is een materiaal gesloten verbinding. De batterijen zelf zijn tussen de behuizing en een veer vastgeklikt. Dit is een vormgesloten verbinding. Ook de achterklep zit vormgesloten op de behuizing. Davit Overbrengingen Het aantal overbrengingen bij een davit is afhankelijk van de verstelbaarheid en de luxe van de davit. De meest simpele davit, met alleen een verticale verplaatsing, heeft maar één elektrisch/mechanische overbrenging. Wanneer de davit bijvoorbeeld ook horizontaal verplaatsbaar is, zijn er al meer van deze overbrengingen. Wanneer er bijvoorbeeld een deur geopend moet worden voordat de bijboot naar buiten gaat, dan kan dit bijvoorbeeld doormiddel van een elektrisch pneumatische overbrenging. Verbindingen In de davit kan gebruik worden gemaakt van alle mogelijke verbindingen. De davit zelf kan met klinknagels aan het jacht zijn gemonteerd. De onderdelen zelf kunnen met lassen, schroeven, klinknagels ect. aan elkaar worden gemonteerd. Discover & Dismantle Pagina 13

15 7. Materiaal en eigenschappen Handventilator (tabel 7.1) Onderdeel Mogelijkheden Eigenschappen Beste keuze Behuizing Ventilatorkop Ventilator bladen Elektromotor Kunststof Staal Hout Kunststof Staal Hout Kunststof (plastic) Kunststof (foam) Staal Staal Aluminium Koper Goedkoop, bros, hard Hard en stijf biologisch afbreekbaar, zacht Goedkoop, bros, hard Hard en stijf biologisch afbreekbaar, zacht Goedkoop, bros, hard Zacht en flexibel Hard en stijf Hard en stijf Licht en minder stijf Geleid goed stroom Plastic (kunststof) Plastic (kunststof) Foam (kunststof) Combinatie van staallegeringen Schroeven Staal Hard en stijf Staallegering Bedrading Koper Geleid goed stroom, flexibel Koperlegering ijzer goedkoop, hard, roestgevoelig Omhulsol bedrading Flexibel Kunststof Flexibel, geleid geen stroom Flexibel kunststof Tabel 7.1 Materiaalkeuze handventilator Toelichting beste keuze: Bij het maken van de keuze van materialen voor de verschillende onderdelen is nagedacht over verschillende aspecten. Zo is dit een massa product dat voor een paar euro te koop is. Het is dus erg belangrijk dat de gebruikt materialen niet te duur zijn. Ook moet bijvoorbeeld de ventilatorkop veilig zijn en mag het geheel niet al te zwaar zijn. In de tabel `mechanische materiaaleigenschappen is deze informatie terug te vinden. Davit (tabel 7.2) Onderdeel Mogelijkheden Eigenschappen Beste keuze Arm Kabel Haak Bedrading Frame Handmatige lier Tabel 7.2 Materiaalkeuze davit Roestvrijstaal Aluminium Kunststof Hout Touw Staalkabel Kunststof riem Nylon Roestvrijstaal Aluminium Kunststof IJzer Koper Aluminium Roestvrijstaal IJzer Hout Roestvrijstaal IJzer Kunststof Aluminium Hard, sterk, roest niet, zwaar Relatief sterk, licht Goedkoop, bros, hard Zacht, biologisch afbreekbaar Zacht, bio afbreekbaar, flexibel Flexibel, heel sterk, duur Erg Flexibel, niet heel sterk Niet sterk, erg buigzaam Hard, sterk, roest niet, zwaar Relatief sterk, licht Goedkoop, bros, hard Goedkoop, roestgevoelig Flexibel, prijzig Relatief sterk, licht Hard, sterk, roest niet, zwaar Goedkoop, hard, roestgevoelig Zacht, biologisch afbreekbaar Hard, sterk, roest niet, zwaar Goedkoop, hard, roestgevoelig Goedkoop, bros, hard Relatief sterk, licht Combinatie aluminiumlegering en RVS Staallegering kabel roestvrijstaal Koperlegering Aluminiumlegering Combinatie Discover & Dismantle Pagina 14

16 Toelichting beste keuze: Bij het maken van de keuze van materialen voor de verschillende onderdelen is nagedacht over verschillende aspecten. Zo moet het bijvoorbeeld niet al te duur worden. Ook moet het geheel niet te zwaar worden i.v.m. de balans van het jacht. Uiteraard mag de kwaliteit van de davit niet lijden onder deze aspecten. In de tabel `mechanische materiaaleigenschappen hieronder is deze informatie terug te vinden. Mechanische materiaaleigenschappen. (tabel 7.3) Materiaal Trekster kte (MPa) Buigsterkte (MPa) Elasticiteits- Modulus (GPa) Rekgrens (MPa) Hardheid (HV) RVS (S41600) 517 / Nylon 62 72,4 2,75 / / Gietijzer (A48 klasse 35) Koperlegering (DHP koper) Aluminiumlegering ( ) Staal legering (G10400) 241 / / / / Kunststof PVC 44,8 89 2,6 / / Tabel 7.3 Materiaaleigenschappen Discover & Dismantle Pagina 15

17 8. Oriëntatie productietechnieken Handventilator (tabel 8.1) Onderdeel Productietechniek Voordelen Nadelen Productie aantal Behuizing Gieten Massief en goedkoop Niet te demonteren Honderdduizenden Ventilator kop Gieten Massief en goedkoop Niet te demonteren Honderdduizenden Ventilator blad Uitsnijden/drukken Goedkoop Materiaal resten Honderdduizenden Elektromotor Verhitten gieten en pers Goede kwaliteit Kost relatief veel Honderdduizenden Schroeven Gieten Goedkoop en stevig Niet te demonteren Miljoenen Bedrading Verhitten en door pers Dun en lang Lengte en dikte instellen Miljoenen Omhulsel bedrading Verhitten en draad doorheen persen Precies passend Kost veel energie Miljoenen Tabel 8.1 Productietechniek handventilator Davit (tabel 8.2) Onderdeel Productietechniek Voordelen nadelen Productie aantal Arm Gieten en lakken Massief Massief Enkelen (altijd custom made) Kabel Verhitten en persen honderden kabels Heel erg sterk Kost veel Honderden Haak Gieten en lakken Massief Kost veel Honderden Bedrading Verhitten en door pers Dun en lang Lengte en dikte instellen Miljoenen Frame Gieten en lakken Massief Massief Enkelen (altijd custom made) Handmatige lier Gieten Massief Massief Tientallen (passend op meerder) Tabel 8.2 Productietechniek davit *De informatie weergegeven in deze schema s zijn gebaseerd op aannames, vergaarde informatie op het internet en in het boek. Discover & Dismantle Pagina 16

18 Toelichting verschillende productie technieken Gieten: Bij gieten wordt er meestal een verhitte vloeibare substantie in een vooraf gemaakte mal (matrijs) gegoten. Wanneer het gegoten materiaal afkoelt, keert het terug naar de vaste fase van het materiaal. Vervolgens kan het materiaal uit de mal worden gehaald. Persen: In dit geval wordt er een materiaal verhit en vervolgens door een pers gehaald. Dit gebeurt net zolang totdat er een dunne metaal draad uit komt. Lakken: Bij lakken wordt er een laagje lak op het materiaal aangebracht. Dit kan zijn omdat het een mooiere kleur geeft of bijvoorbeeld omdat het roest of slijtage moet verminderen. Uitsnijden: Bij uitsnijden wordt er bijvoorbeeld uit een plaat metaal een vorm gedrukt om zo telkens precies dezelfde afmetingen te hebben. Discover & Dismantle Pagina 17

19 9. Conclusie Handventilator Door een product te ontwerpen en produceren dat aan minstens alle eisen voldoet uit het P.v.E. voor de handventilator, zal er worden voldaan aan de klant zijn of haar behoeften aan transporteerbare verkoeling. Davit In een luxe jacht moet er zoals vermeld iets worden verzonnen dat het werk van het binnen- en buitenboord brengen van een bijboot verlicht. Door een product te ontwerpen en te produceren dat aan minsten alle eisen uit het P.v.E. voldoet, wordt dit probleem opgelost. Discover & Dismantle Pagina 18

20 Literatuurlijst Inge Oskam, Kevin Cowan, Lukien Hoiting en Paul Souren, Ontwerpen van technische innovaties. Houten, 2012: Noordhoff uitgevers. Kenneth G. Budinski en Michael K. Budinski (Nederlandse bewerking William Wei), Materiaalkunde. Negende druk, plaats niet bekend, 2014: Pearson. Wim Hoogland, Roel Dik en Ingrid Brand (2015), Rapport over rapporteren. Zevende druk, Houten, 2015: Noordhoff uitgevers. Discover & Dismantle Pagina 19