Ontwerpen in polymeren materialen

Transcriptie

1 TU/e opleiding Werktuigbouwkunde Ontwerp Gericht Onderwijs Blok 2.A OGO groep 2 Ontwerpen in polymeren materialen D.P. Borgers J.H. van Emden A.M.W. Heeren R. de Natris J.A. Olsthoorn M.F.J. Peters P.M. Smit M.M.C. Versteegde Tutor: ing J.G.H. van Griensven Eindhoven, 24 september 2007

2 Inhoudsopgave 1 Inleiding Ontwerp keuze Het ontwerp van de matrijs De ontwerpen De uitstoters De uiteindelijke matrijs Materiaalkeuze Moldflow Structures Nawoord...15 Literatuur...16 Bijlagen Schets ontwerpen Uiteindelijke model Combinaties...29

3 1 Inleiding Spuitgieten is zonder twijfel de meest gebruikte vormgevingstechniek voor kunststoffen. Het levert kunststof artikelen met een hoge precisie en, voornamelijk bij grote aantallen, lage kosten. Spuitgieten gebeurt over het algemeen bij dunwandige producten. Toch is deze opdracht zo geformuleerd om dikwandig te gaan spuitgieten. De bedoeling is dat er een bouwsteen wordt gemaakt. Deze bouwsteen mag in 2 verschillende soorten polymeren worden gespuitgiet. Verder is er redelijk veel vrijheid in de opdracht, er moet alleen voor gezorgd worden dat het logo van de groep in de bouwsteen zit verwerkt. Natuurlijk moet er ook rekening worden gehouden met de maten van de machine waarin het blokje uiteindelijk gemaakt zal worden. Het doel voor deze casus is dat er een matrijs ontwikkeld wordt voor het blokje dat aan de hand van bovenstaande eisen is ontwikkeld. In dit verslag zal eerst worden behandeld waarom er is gekozen voor het door ons ontworpen blokje en de bijbehorende matrijs. Daarna wordt er ingegaan op welk materiaal er gekozen is om het blokje mee te spuitgieten. Dit omdat een verkeerde materiaalkeuze ervoor kan zorgen dat het blokje niet meer in elkaar past en zijn functie als bouwsteen verliest. Verder zal er aandacht worden besteed aan het programma moldflow wat informatie geeft over hoe de materialen krimpen en hoe de matrijs volloopt met polymeer. Omdat er bij dit blokje voor een gat-pin verbinding gekozen is om de verschillende bouwstenen aan elkaar te koppelen, wordt er voor de nawoord nog aandacht besteed aan de krachten die op dit pinnetje gaan werken. Zodat de bouwstenen ook zonder problemen aan elkaar gekoppeld kunnen worden. Faculteit Werktuigbouwkunde OGO casus 2.A Casus Ontwerpen in Polymere Materialen 2

4 2 Ontwerp keuze Voor het ontwerpen van de bouwsteen zijn eerst verschillende schetsen gemaakt. Er zijn ideeën op papier gezet en daarna zijn er langzaam steeds meer eisen aan het product gesteld. Een aantal van deze eisen zijn gegeven, namelijk: Het blokje moet het logo van de groep bevatten (Groep 2). De matrijs moet binnen bepaalde maten blijven zodat hij in de spuitgietmachine past, waar hij in gemaakt moet worden. Het zou leuk zijn als de bouwsteen op veel verschillende manieren aan elkaar gemaakt kan worden, want dan kan men door blijven bouwen. Na een aantal schetsen, die ook te zien zijn in de bijlage (figuur B1 tot figuur B9), kwam al snel het idee van een Romeinse twee (II). Deze twee, getekend in figuur 1, beeld goed het logo van de groep uit en zou binnen de maten van de machine te maken zijn. Ook is het mooi om het blokje te maken van 2 verschillende soorten materialen, omdat dit binnen de mogelijkheden van de spuitgietmachine zit. Het middelste gedeelte, wat in figuur 1 paars is Figuur 1: Blokje getekend, wordt daarom met een doorzichtig polymeer gespoten. En de hele Romeinse twee wordt met een ondoorzichtig materiaal gespoten zodat de II duidelijker zichtbaar is. De maten van het blokje geven nog al wat beperkingen bij de te maken combinaties. Als de hoogte van het middenstuk bijvoorbeeld niet meer 3 cm wordt maar 2 cm, dan is combinatie 3 zoals in figuur B26 uit de bijlage niet meer mogelijk. Ook de verbindingen tussen de blokjes spelen hier een grote rol in. De combinaties die met dit ontwerp te maken zijn, die te zien zijn in de bijlage (figuur B24 tot figuur B28), zijn verder uitgewerkt. Na wat gepuzzel is er gekozen voor Figuur 2: Blokje met afmetingen in cm de maten die te zien zijn in figuur 2 (zie ook figuur B10 in de bijlage voor een meer gedetailleerde afbeelding). Op deze manier ontstaat er het Romeinse teken twee in goede verhoudingen. Ook kunnen er met deze afmetingen tegelijkertijd twee blokjes gemaakt worden in de machine. Figuur 3: De gat/pinconfiguratie. Zwart is een pinnetje, wit is een gaatje. Het eerste idee voor de verbindingen tussen de blokjes was een gat-pin constructie. Alleen als er steeds naast ieder gat een pin zou zitten, zijn niet alle combinaties mogelijk. Daardoor zijn er ook ideeën ter sprake gebracht waarin andere verbindingsmogelijkheden gebruikt worden. Zoals een zwaluwstaart verbinding of zuignapjes. Maar als er voor de zwaluwstaart verbinding gekozen zou worden, dan zijn er nog minder combinaties mogelijk waardoor deze al snel afgevallen is. Met zuignapjes is wel alles mogelijk. Verder is er ook bedacht dat door aan ieder zijvlak een pinnetje minder en een gaatje meer te maken (zoals in figuur 3), Faculteit Werktuigbouwkunde OGO casus 2.A Casus Ontwerpen in Polymere Materialen 3

5 wel alle combinaties mogelijk zijn. Het gat-pin idee is verder uitgewerkt omdat zuignapjes op de langere termijn waarschijnlijk minder goed of niet meer zouden functioneren. Bovendien zijn ze ook vrij lastig te maken in onze twee. Er is bedacht hoe de gaten en pinnen gemaakt konden worden. (Zie ook hoofdstuk matrijsontwerp) Nu alles mogelijk is, is er gekozen voor dit ontwerp (zie ook figuur 4 voor een computer 3D model) Figuur 4: Computer 3D model van het blokje Faculteit Werktuigbouwkunde OGO casus 2.A Casus Ontwerpen in Polymere Materialen 4

6 3 Het ontwerp van de matrijs 3.1 De ontwerpen Om het product te kunnen produceren moet er natuurlijk eerst een realiseerbare matrijs worden ontworpen. Het eerste waar aandacht aan besteed moet worden is de manier waarop de pinnetjes en de gaten gemaakt worden. Dat is namelijk het lastigste onderdeel van de matrijs. Om ervoor te zorgen dat de pinnetjes goed in de gaten blijven zitten moet er aan de bovenrand van elk pinnetje en aan de onderkant van elk gat respectievelijk een verdikking en een uitsparing komen. Hierdoor is een ingewikkelder systeem nodig. Een manier om de pinnetjes te maken is door eerst een kern uit het pinnetje te trekken (zie figuur 5), waarna het pinnetje de ruimte heeft om naar binnen te veren als de rest van de matrijs over het pinnetje wordt weggetrokken. Voor de gaten is vervolgens ongeveer hetzelfde principe gebruikt. Eerst wordt er een kern wegtrokken, waarna de rest van de matrijs ook kan worden weggeschoven omdat er weer ruimte aan de binnenkant is om vrij te kunnen bewegen. In eerste instantie is gekozen voor een kruis met daar omheen vier partjes (zie figuur 6). Als de kern wordt weggetrokken kunnen de partjes naar binnen veren en ook worden verwijderd. Omdat het blokje echter gaten bevat met een kleine diameter, worden de partjes erg smal. Bij de hoge temperatuur en druk waarmee het product wordt gespuitgiet, worden de fragiele partjes echter snel vervormd. Dat is natuurlijk niet de bedoeling, dus moet er een nieuwe methode bedacht worden. Figuur 5: Kern pinnetje voor in de matrijs Uiteindelijk is er besloten om een ring om de gaten heen te maken zodat het materiaal om het gat heen nu enige ruimte heeft om uit te wijken, waardoor ook de kern kan Figuur 6: Boven- en vooraanzicht van het kruis met de vier partjes worden verwijderd. De ring (zie figuur 7) wordt weggetrokken als het polymeer gestold is. Het gat wordt vervolgens gemaakt met een kern bestaande uit slechts één stuk, in plaats van de vijf stukken van het vorige idee. Figuur 7: Boven- en vooraanzicht van de kern en de ring Faculteit Werktuigbouwkunde OGO casus 2.A Casus Ontwerpen in Polymere Materialen 5

7 De stukken matrijs die de pennen en gaten produceren (die de naam sliders hebben gekregen, omdat ze naar buiten schuiven voordat het product wordt uitgestoten) zijn te zien in figuur 8. Het paar sliders wat hier te zien is, is één van de vier paar in de matrijs. 3.2 De uitstoters De spuitgietmachine waar de matrijs voor is ontworpen heeft in totaal vier uitstootpennen. Eén pin in het midden die apart kan worden bediend en drie pinnen aan de onderkant die niet apart, maar wel in hun geheel kunnen worden bediend. De matrijs heeft bescheiden afmetingen en is te klein om gebruik te kunnen maken van de derde en onderste uitstootpen. De middelste pen wordt gebruikt voor het uitstoten van de runners en de onderste pennen worden gebruikt voor het uitstoten van het product. Figuur 8: Stukken matrijs die de pennen en gaten produceren (de sliders ) Het uitstootmechanisme van de runners is relatief eenvoudig. Op meerdere plekken van de runner zijn uitstootpennen geplaatst en deze zijn met elkaar verbonden door middel van een frame. De uitstootpen van de machine duwt tegen het frame waardoor alle daaraan verbonden pennen ook naar voren bewegen en de runners uitstoten (zie figuur 9). Het uitstootmechanisme van het product is iets minder eenvoudig. Als de uitstootpennen van de machine tegen het uitstootmechanisme duwen, worden dankzij de schuin geplaatste pennen eerst de kleine blauwe sliders in figuur 10 van het product weggeschoven. Deze stoten vervolgens tegen de grotere groene sliders waardoor ze samen nog verder van het product af schuiven. Als deze sliders ver genoeg van het product verwijderd zijn, zodat de pinnetjes en gaten volledig vrij zijn, dan stoot het uitstootmechanisme tegen de uitstoters die recht op het blokje gepositioneerd zijn en wordt het blokje uitgestoten. Figuur 9: De uitstootpennen van de runners Figuur 10: Het uitstootmechanisme van het product Faculteit Werktuigbouwkunde OGO casus 2.A Casus Ontwerpen in Polymere Materialen 6

8 Om te voorkomen dat de sliders tijdens het spuitgieten naar buiten worden gedrukt door de grote kracht waarmee het polymeer de matrijs in wordt geperst, zijn er aan de bovenkant van de voormatrijs twee wiggen aangebracht die voorkomen dat de sliders naar buiten kunnen bewegen. Als de matrijs gedraaid is hebben de sliders deze ondersteuning niet, omdat ze anders niet open kunnen gaan. Dit zou geen probleem mogen zijn, want de kracht op de sliders is daar ook veel kleiner. 3.3 De uiteindelijke matrijs Dit alles heeft geleid tot het matrijsontwerp dat te zien is in figuur 11. Met de matrijs worden steeds twee blokjes tegelijkertijd geproduceerd. De werking van deze matrijs is als volgt: Bovenin wordt het grootste (gele) deel van het product gespuitgiet en krijgt het tijd om te stollen. De matrijs gaat open, de runners worden uitgestoten en het voltooide product onderin de matrijs wordt uitgestoten. Vervolgens draait de matrijs 180 graden, gaat weer dicht en het doorzichtige midden (in figuur 11 donkergroen) wordt gespuitgiet. De matrijs gaat weer open, de runners en het product worden uitgestoten en de matrijs draait weer zodat het volgende product kan worden gemaakt. Een kanttekening bij dit ontwerp is dat de sliders niet ver genoeg kunnen uitwijken om te garanderen dat het blokje heel uitgestoten wordt. Figuur 11: Het uiteindelijke matrijs ontwerp Faculteit Werktuigbouwkunde OGO casus 2.A Casus Ontwerpen in Polymere Materialen 7

9 4 Materiaalkeuze Nadat het definitieve ontwerp vast stond moet nog een geschikte kunststof geselecteerd worden. De verschillende soorten kunststoffen vallen uiteen in twee hoofd categorieën: de thermoharders en de thermoplasten. Binnen deze categorieën zijn er weer verdere onderverdelingen. Thermoharders zijn kunststoffen die in de matrijs een chemische reactie aangaan. Hierdoor zijn ze moeilijk te verwerken, maar nog nadeliger zijn de nabewerkingen die deze producten vergen (afbramen etc.). Er moet dus gekeken worden naar de thermoplasten. De kunststoffen in deze categorie vallen uiteen in kristallijnen, semi-kristallijnen en amorfe kunststoffen. Bij de eerstgenoemde vormt het materiaal een perfect kristalrooster zoals men dat kent van bijvoorbeeld natriumchloride. Twee belangrijke kunststoffen in deze groep zijn polyethyleen en polyamide. De amorfe kunststoffen vormen daarentegen geen repeterende structuren. De zeer complexe opbouw van de losse moleculen, waaruit het kunststof bestaat, belemmeren de vorming van een kristalrooster. De semi-kristallijnen kunststoffen hebben een minder complexe molecuul bouw dan amorfe. Het materiaal vormt deels kristalstructuren, zoals bij de kristallijnenkunstoffen, welke omringd worden door de losse moleculen van het semikristallijnen kunststof. Voor het ontworpen product moet de buitenkant uit een stevige en slijtvaste kunststof bestaan en bij voorkeur moet de binnenkant transparant zijn om het product te laten lijken op de Romeinse twee. Ook moet het bestand zijn tegen veelvuldig rekken en krimpen. Deze belasting wordt veroorzaakt door de verbinding die de individuele blokken met elkaar hebben. Veelvuldig gebruik van dit product kan krassen veroorzaken, daarom moet het materiaal zeker ook krasbestendig zijn. Omdat het middelste gedeelte van het product transparant moet zijn, kan het beste een amorfe kunststof toegepast worden omdat diverse amorfe kunststoffen glashelder zijn. Bijkomend voordeel van de amorfe materialen is dat ze goed aan elkaar hechten, om deze reden wordt ook voor de buitenkant naar een amorf materiaal gezocht. Voor de binnenkant is uit de amorfe groep PS gekozen, en voor de buitenkant ABS. Omdat beide materialen op styreen gebaseerd zijn, PolyStyreen en Acrylonitril- Butadieen-Styreen, zal de bindingssterkte door gezamenlijk styreen groepen toenemen. Verder zijn het relatief goedkope materialen (grote hoeveelheden van deze materialen worden gebruikt in automotive, speelgoed etc.) die ook aan de gestelde eisen voldoen. Een van de lastigste parameters in het spuitgietproces is de krimpfactor. In figuur 12 staat een grafiek waarin het volume tegen de temperatuur is uitgezet. Een amorf materiaal volgt de lijn ABDE. Uit de grafiek is ook zeer duidelijk de kristalvorming van kristallijnen materialen te zien. De lijn BC gaat op de smelttemperatuur kaarsrecht naar beneden. Op dit punt worden de kristallen gevormd waardoor de moleculen vanwege de strakkere organisatie minder volume nodig hebben. Een semi-kristallijn materiaal zal tussen de kristallijn en de ABDE lijn in liggen. Wat in dit figuur duidelijk wordt is dat het materiaal, na het vormen in de matrijs, in volume afneemt naarmate de temperatuur afneemt. Faculteit Werktuigbouwkunde OGO casus 2.A Casus Ontwerpen in Polymere Materialen 8

10 Ook valt in het figuur te zien dat een amorf materiaal minder krimp vertoont dan een semi-kristallijn of kristallijn materiaal. Verder is het ook zo dat bij kristallijnen of semi-kristallijnen materialen de krimprange groter is ten opzichte van amorfe materialen. Hierdoor is de voorspelbaarheid van de krimp bij amorfe materialen nauwkeuriger. Echter blijft deze krimp Figuur 12: Volume uitgezet tegen temperatuur. een moeilijk voorspelbare factor en is onder andere afhankelijk van de inspuitdruk, temperatuur, wanddikte en injectiesnelheid. Waarden voor deze krimp zijn dan ook niet exact te berekenen en in sterke mate productafhankelijk. Voor het materiaal ABS mag desondanks gerekend worden met een krimp van 0.4 tot 0.6 procent en voor polystyreen 0.5 tot 0.7 procent krimp. Onder andere met het simulatieprogramma zal een beter krimpgedrag voor het specifieke product gevonden worden. Omdat het product niet erg groot is zal de krimp niet opvallen, echter kan het wel nadelige gevolgen hebben voor de verbinding. De krimp moet dus binnen de perken gehouden worden, anders vallen de verschillende producten van elkaar of zijn ze, in het andere uiterste, niet meer uit elkaar te halen. Faculteit Werktuigbouwkunde OGO casus 2.A Casus Ontwerpen in Polymere Materialen 9

11 5 Moldflow Met het eindige elementen pakket Moldflow kunnen spuitgietprocessen worden gesimuleerd, om deze vervolgens te analyseren en te optimaliseren. Voor de simulatie van het spuitgietproces van de bouwsteen moet een aantal instellingen worden gedaan. Het programma deelt het dikwandige product op in allerlei ruimtelijke driehoeken waar vervolgens de berekeningen op worden losgelaten. Het kiezen van de juiste grootte van de driehoeken is van groot belang aangezien het veel invloed heeft op de betrouwbaarheid van de resultaten. Bij een grote afmeting van deze driehoeken kan er een snelle maar relatief weinig betrouwbare simulatie gedaan worden. Bij een kleine afmeting van de driehoeken neemt de simulatie meer rekentijd in beslag, maar met betrouwbaardere resultaten. Tussen deze twee punten moet een afweging gemaakt worden. Door vervolgens gebruik te maken van een vrij grove berekening kunnen verschillende materialen met elkaar vergeleken worden op onder andere krimpgedrag en vulgedrag. Vervolgens kan er een materiaal gekozen worden op grond van gunstige eigenschappen. En als laatste kan dat materiaal in meer detail gesimuleerd worden. De volgende vier materialen zijn in Moldflow gesimuleerd: Polystyreen 678 ABS 5500GPM Polycarbonaat 141 Polypropyleen Figuur 13: Jetting Om deze 4 materialen te kunnen simuleren moet er eerst een aanspuitlocatie voor het polymeer en eventueel het gas worden gekozen. Het product zal vanaf onder worden aangespoten. Als het namelijk van bovenaf wordt aangespoten, ontstaat onderin het product gemakkelijk jetting. In figuur 13 is een afbeelding te zien van jetting. Dit heeft als nadeel dat de sterkte van het materiaal drastisch afneemt, bovendien geeft het ook geen mooi egaal oppervlak. We moeten wel rekening houden met het feit dat Moldflow jetting niet simuleert. Daarnaast is het belangrijk vanaf onder aan te spuiten als er tevens gebruik wordt gemaakt van gasinjectie. De gasinjectie moet namelijk vanaf onder worden gedaan aangezien zich hier het polymeer ophoopt. Om dan complicaties met de aanspuiting te voorkomen, dient de aanspuiting van het polymeer ook vanaf onder te gebeuren. Faculteit Werktuigbouwkunde OGO casus 2.A Casus Ontwerpen in Polymere Materialen 10

12 Voor het middelste transparante blokje zijn twee simulaties uitgevoerd om zo de vervormingen, als gevolg van afkoeling, tussen de polymeren polycarbonaat en polystyreen te vergelijken. In figuur 14 en 15 zijn deze vervormingen te zien. Hieruit blijkt dat polystyreen minder vervormt dan polycarbonaat. Figuur 15: Vervorming van polycarbonaat Figuur 14: Vervorming van polystyreen Voor het niet transparante deel van het blokje is er een keuze gemaakt tussen de polymeren polypropyleen en ABS. Om naar de verschillen in vervorming te kunnen kijken zijn beide polymeren gesimuleerd. In figuur 16 is de vervorming van ABS te zien en in figuur 17 de vervorming van polypropyleen. Uit deze figuren blijkt dat ABS gunstiger is omdat het minder vervormt. Bij ABS ontstaat in enkele pinnetjes toch nog een vervorming van ongeveer 0.9 mm, maar deze vervorming is moeilijk te vermijden door de kleine dikte van de pinnetjes. Figuur 16: Vervorming ABS Figuur 17: Vervorming polypropyleen Faculteit Werktuigbouwkunde OGO casus 2.A Casus Ontwerpen in Polymere Materialen 11

13 Gasinjectie is noodzakelijk bij het spuitgieten van producten met een dikte groter dan 6 mm. Aangezien het product een gemiddelde dikte heeft van 10 mm, is gasinjectie essentieel voor het verkrijgen van een strak oppervlak. Na een simulatie van ABS met een gasdruk van 10 MPa werd onderstaand resultaat (figuur 15) verkregen. Deze gasbel is relatief klein doordat we gebruik hebben gemaakt van nadruk. De nadruk is nodig om ook de pinnetjes en gaatjes goed gevuld te krijgen. Figuur 15: Gasbel Faculteit Werktuigbouwkunde OGO casus 2.A Casus Ontwerpen in Polymere Materialen 12

14 Na enkele simulaties waarbij gevarieerd is met onder andere de gasdruk, de nadruk en het gasvolume is er een simulatie gevonden die aan de eisen voldoet. In figuur 16 is deze simulatie te zien. Het belangrijkste aspect aan deze simulatie is dat de gaatjes en pinnetjes overal volledig worden gevuld. Bij dit proces is een gasdruk gebruikt van ongeveer 10 MPa en is er gebruik gemaakt van een nadruk. Het gas wordt na 1,16 seconden ingespoten en de uiteindelijke vultijd komt dan op ongeveer 2,25 seconden uit. Figuur 16: Vultijd ABS Er moet bij alle behaalde resultaten binnen Moldflow wel rekening worden gehouden met het feit dat het pakket Moldflow oorspronkelijk bedoeld is voor het simuleren en analyseren van dunwandige producten. De betrouwbaarheid van de behaalde resultaten bij dikwandige producten is dan ook over het algemeen lager dan bij dunwandige producten. Faculteit Werktuigbouwkunde OGO casus 2.A Casus Ontwerpen in Polymere Materialen 13

15 6 Structures Nu het ontwerp voor het blokje en de matrijs definitief is, is er ook gekeken naar de sterkte van de pinnetjes. De pinnetjes zullen bij het in elkaar klikken van twee blokjes moeten buigen en het is niet de bedoeling dat de pinnetjes hierbij afbreken. Nu het materiaal van het pinnetje bekend is, kan de belasting op het pinnetje worden gesimuleerd met behulp van Unigraphics NX3. Bij de simulatie wordt een kracht van 10 N op één helft van het pinnetje aangebracht. De rest van het blokje krijgt vervolgens een bewegingsbeperking opgelegd. Het model wordt vervolgens doorgerekend met behulp van het programma NX Nastran. Uit deze simulatie volgen dan de verplaatsingen van het pinnetje en de daarbij behorende spanningen. Uit de simulaties is gebleken dat de top van het pinnetje een halve millimeter opzij beweegt. Dit is precies de helft van de ruimte tussen de twee helften, dus het kliksysteem werkt precies bij een kracht van 10 N. Dit is ook te zien in de figuur 17. Nu het kliksysteem werkt, blijft er nog één vraag over. Kan het pinnetje deze belasting wel aan, zonder daarbij af te breken? Uit de simulatie blijkt dat de grootste spanning in het pinnetje 78 MPa is. Deze spanning ligt boven de vloeigrens van het materiaal ABS. Deze Figuur 17: Overdreven weergave van de uitwijking van het pinnetje vloeigrens bedraagt namelijk ca. 40 MPa. Het pinnetje zelf zal niet afbreken, aangezien hier een spanning van 80 MPa voor nodig is. In het definitieve ontwerp van het blokje zullen de pinnetjes iets minder dik worden gemaakt. Dit heeft namelijk een gunstig effect op de spanning, waardoor het pinnetje de belasting van 10 N wel aankan. De krachten op de pinnetjes zullen niet groter worden dan 10 N. Faculteit Werktuigbouwkunde OGO casus 2.A Casus Ontwerpen in Polymere Materialen 14

16 7 Nawoord De Romeinse twee is een bouwsteen die op vele manieren aan elkaar gekoppeld kan worden. Dit geeft een leuk effect omdat men dan steeds andere bouwwerken kan maken met hetzelfde blokje. Verder heeft het blokje geen grote afmetingen waardoor het mogelijk is om 2 stuks tegelijk te maken in de matrijs. De koppeling van de verschillende bouwstenen gebeurt door middel van een gat pin constructie. In principe zitten twee blokjes al aan elkaar vast als één pin in een gat zit, het is echter steviger als er minstens 2 pinnen vast zitten. Het materiaal wat gekozen is voor de buitenkant van de twee is ABS. Voor de binnenkant is gekozen voor het doorzichtige polystyreen. Omdat dit allebei amorfe materialen zijn zullen ze goed hechten waardoor het blokje in het midden dicht is, maar nog steeds eruit ziet als een Romeinse twee. De krachten die op de pinnetjes werken worden opgevangen door vrij dunne pinnetjes te gebruiken zodat de spanning niet te groot wordt. De matrijs zorgt dat het blokje volledig te spuitgieten is. De enige kanttekening die er gemaakt kan worden is dat als het blokje uitgestoten wordt er eventueel een pinnetje kapot kan gaan. Daarom moeten de sliders in een eventuele realisatie verder naar buiten gaan, dan zal er niets kapot gaan. Faculteit Werktuigbouwkunde OGO casus 2.A Casus Ontwerpen in Polymere Materialen 15

17 Literatuur Callister, William D. Jr., Materials science and engineering an introduction, Wiley & Sons, Inc seventh edition Van der Vegt, A.K., Govaert, L.E., Polymeren van keten tot kunststof, VSSD 2005 vijfde druk Domininghaus, Hans, Die Kunststoffe und ihre Eigenschaften, VDI-Verlag GmbH 1986 zweite neubearbeitete und erweiterte Auflage Menges Georg, Mohren, Paul, Anleitung für den Bau van Spritzgieβwerkzeugen, Carl Hanser Verlag München 1983 zweite völlig überarbeitete und erweiterte Auflage Faculteit Werktuigbouwkunde OGO casus 2.A Casus Ontwerpen in Polymere Materialen 16

18 Bijlagen 1 Schets ontwerpen Figuur B1: Ontwerpschetsen Figuur B2: Ontwerpschetsen Faculteit Werktuigbouwkunde OGO casus 2.A Casus Ontwerpen in Polymere Materialen 17

19 Figuur B3: Ontwerpschetsen Figuur B4: Ontwerpschetsen Faculteit Werktuigbouwkunde OGO casus 2.A Casus Ontwerpen in Polymere Materialen 18

20 Figuur B5: Ontwerpschetsen Faculteit Werktuigbouwkunde OGO casus 2.A Casus Ontwerpen in Polymere Materialen 19

21 Figuur B6: Ontwerpschetsen Faculteit Werktuigbouwkunde OGO casus 2.A Casus Ontwerpen in Polymere Materialen 20

22 Figuur B7: Ontwerpschetsen Faculteit Werktuigbouwkunde OGO casus 2.A Casus Ontwerpen in Polymere Materialen 21

23 Figuur B8: Ontwerpschets Faculteit Werktuigbouwkunde OGO casus 2.A Casus Ontwerpen in Polymere Materialen 22

24 Figuur B9: Ontwerpschetsen Faculteit Werktuigbouwkunde OGO casus 2.A Casus Ontwerpen in Polymere Materialen 23

25 2 Uiteindelijke model Figuur B10: Het uiteindelijke model met de maten aangeven in mm Faculteit Werktuigbouwkunde OGO casus 2.A Casus Ontwerpen in Polymere Materialen 24

26 Figuur B11: 3D schets met pinnetjes en gaten erin Figuur B12: Vooraanzicht uiteindelijke model Faculteit Werktuigbouwkunde OGO casus 2.A Casus Ontwerpen in Polymere Materialen 25

27 Figuur B13: Boven/onder aanzicht uiteindelijke model Figuur B14: Linkerzij aanzicht uiteindelijke model de pinnetjes zijn de kleine rondjes, de gaten de grotere met het zwarte rondje in het midden. Figuur B15: Rechterzij aanzicht uiteindelijke model Faculteit Werktuigbouwkunde OGO casus 2.A Casus Ontwerpen in Polymere Materialen 26

28 Figuur B16: Het pinnetje in 3D geschetst Figuur B18: Vooraanzicht pinnetje Figuur B17: Zijaanzicht pinnetje Figuur B19: Bovenaanzicht pinnetje

29 Figuur B20: Het gaatje in 3D geschets Figuur B21: Vooraanzicht gaatje Figuur B22: Zijaanzicht gaatje Figuur B23: Bovenaanzicht gaatje Faculteit Werktuigbouwkunde OGO casus 2.A Casus Ontwerpen in Polymere Materialen 28

30 3 Combinaties (de combinaties waarbij één pinnetje in een gat zit en verder geen verbinding meer, zijn niet meegenomen): Figuur B24: Combinatie 1, verschillende pinnetjes en gaatjes in elkaar. Figuur B25: Combinatie 2, altijd vier pinnetjes in een gaatje Figuur B26: Combinatie 3, verschillende pinnetjes en gaatjes in elkaar. Soms kan het voorkomen dat er maar één pinnetje in een gaatje zit. Anders altijd 2 pinnetjes Figuur B27: Combinatie 4, altijd twee pinnetjes in een gaatje Figuur B28: Combinatie 5, altijd twee pinnetjes in een gaatje Faculteit Werktuigbouwkunde OGO casus 2.A Casus Ontwerpen in Polymere Materialen 29