Princess mini blender Analyse

Transcriptie

1 Princess mini blender Analyse Vichall Ajodhia 1

2 Mini blender Naam: Vichall Ajodhia Student nummer: Datum:

3 Voorwoord Dit analyse rapport heb ik geschreven voor mijn onderzoek als eerstejaars werktuigbouwkunde student. Het is voor ons de bedoeling om zo beter de verschillende aspecten van werktuigbouwkunde te leren kennen. Ten slotte vermeld ik dat dit rapport tot stand is gekomen met hulp van mijn tutoren, docenten en mede studenten. 3

4 Inhoudsopgave pagina Voorwoord 3 Samenvatting 5 Verklarende woordenlijst 5 Symbolenlijst 5 1 Inleiding 6 2 Princess Mini Blender Probleemstelling Belanghebbende en behoeftes PvE Tekeningen Beschrijving van product Functieboom Functieblokschema Overbrengingen Verbindingen in het product Gebruikte materialen Oriëntaties productietechnieken 15 3 Conclusies en aanbevelingen 18 4 Literatuur en links 19 4

5 Samenvatting In dit rapport gaat het vooral over het product: Princess mini blender. Er wordt grondig onderzoek gedaan vanuit het ontwerp proces tot aan het gebruik van het product. Hierin wordt het apparaat uit elkaar gehaald en onderzoek naar gedaan zoals: PvE, gebruikte materialen, productietechnieken, verbindingen en overbrengingen. Verklarende woordenlijst Woord Mechanische energie Elektromotor Betekenis Som van de kinetische en potentiele energie Een onderdeel die elektrische energie omzet in mechanische energie Symbolenlijst Symbool db rpm W Betekenis Decibel rotaties per minuut Watt 5

6 1 Inleiding In de eerste semester van Werktuigbouwkunde moeten we voor het vak: Taakuren Analyseren een gekozen product demonteren en onderzoeken, met het gereedschap die je thuis hebt liggen. Het product moet aan 3 eisen voldoen: Bevat bewegende onderdelen Wordt gevoed via een stekker of batterij Is wekelijks door de student van huis naar school en terug te vervoeren Het product dat in dit verslag beschreven zal worden is een: Princess mini blender (foto op de titelpagina). Het doel is om het gekozen product uit elkaar te halen en te onderzoeken hoe het nou in elkaar zit en werkt (reverse engineering). Het doel van dit studieonderdeel is om een beeld te krijgen van verschillende aspecten van werktuigbouwkunde, dat wordt bereikt door het analyseren van een bestaand werktuigbouwkundig product. 6

7 2 Princess Mini Blender 2.1 Probleemstelling Grotendeels van de producten die u om u heen ziet zijn door iemand bedacht en gemaakt. Daarbij speelt de werktuigbouwkunde een grote rol. De producten zijn gerealiseerd omdat er voorheen en probleem was ontstaan. Bijvoorbeeld: een boormachine, die is er voor het eenvoudig boren van gaten. Een probleemstelling moet juist en helder geformuleerd zijn, want met dynamiet is het ook eenvoudig om een gat te maken. Blenders zijn een oplossing voor het probleem: Hoe kan ik groenten/fruit snel en gemakkelijk vermalen en tegelijkertijd met elkaar vermengen? 2.2 Belanghebbende en behoeften Belanghebbende Opdrachtgever Overheid Ontwerper Klant Banken Medewerkers Leverancier Distribiteur Figuur 1 Belanghebbenden en behoeften Behoeften Geld verdienen Maatschappelijke status Veiligheidseisen Overzichtelijk en duidelijk PvE Succesvolle project Ervaring/vertrouwen opbouwen Product dat doet, zoals het hoort te doen, producten vermalen en mengen in dit geval. Geld verdienen Baan Veiligheid Leveren met zorg Geld verdienen Goed verpakt Niet te zwaar/groot product 7

8 2.3 Programma van eisen en wensen Voordat en product gemaakt kan worden, wordt er een programma van eisen en wensen (PvE) opgesteld. Het programma is een belangrijk hulpmiddel tijdens het ontwerpproces van een product. In het PvE zijn er 3 punten die onderscheiden worden tijdens verschillende fasen van het ontwerpproces worden bepaald. 1. Klantwensen (wat de klant graag wil) 2. Eisen van belanghebbenden (voorwaarden dat het eindproduct moet hebben) 3. Beschrijving van het ontwerp Hieronder staat het PvE van Princess Mini Blender. Nummer Eis Eenheid Bron Datum Groep 1 Productie 1.1 Productie moet niet meer kosten dan Wanddikte van product omhulsel maximaal 2mm 1.3 Overige kunststof diktes maximaal 3mm Opdrachtgever mm Opdrachtgever mm Opdrachtgever Moet in elkaar te zetten n.v.t. Opdrachtgever zijn met schroeven en losse passing 1.5 Niet zwaarder zijn dan 3 kg kg Opdrachtgever/ klant Verpakt worden in een doos met inhoud van maximaal 2.5 Liter 1.7 Makkelijk te bewerken materiaal gebruiken L Opdrachtgever n.v.t. opdrachtgever Groep 2 Duurzaamheid 2.1 Niet belastend voor milieu maximaal 5kg 2.2 Levensduur minimaal 1 jaar 2.3 Moet minimaal 70% recyclebaar kunnen zijn Carbon footprint Overheid jaren Opdrachtgever % Opdrachtgever/ overheid Groep 3 Gebruik 3.1 Motor van 300W hebben W Opdrachtgever Moet producten bij elkaar houden en niet morsen 3.3 Bij gebruik niet luider zijn dan 80 db n.v.t. 8 Opdrachtgever/ klant db Overheid/ klant

9 3.4 Mesje mag niet gaan roesten 3.5 Moet een val overleven van 3m 3.6 Past gemakkelijk in een doosje van 25x15x15 (LxBxH) 3.7 Moet producten bewerken/ bevatten tussen de -10 en Moet te bedienen zijn door een kind van 10 jaar n.v.t. m cm Opdrachtgever/ klant/ overheid Opdrachtgever/ klant Opdrachtgever/ klant Opdrachtgever/ klant n.v.t Opdrachtgever Groep 4 Veiligheid 4.1 Moet een zekering hebben n.v.t. Opdrachtgever Moet stoppen met vermalen wanneer beker niet juist bevestigd is. Tabel 1 PvE rpm Opdrachtgever/ overheid/ klant

10 2.4 Tekeningen van het apparaat Figuur 2 Schets Exploded view mini blender Figuur 3 tekening onderdeel 1:2 10

11 2.5 Beschrijving van het product Princess mini blender is een hulpmiddel dat vooral gebruikt wordt in de keuken. Het is een makkelijke en efficiënte manier om snel gewenste product(en) te vermalen en te vermengen. De afmetingen van dit specifiek model (Princess Mini Blender ) zijn: een hoogte van 17.5 cm, breedte van 24 cm, een inhoud van 0.4L en een vermogen van 300W Het product is voornamelijk gemaakt van kunststof, staal en koper. Zoals de meeste blenders tegenwoordig wordt het aangedreven door een elektromagneet. In het kort gezegd zorgt een elektromagneet ervoor dat de elektrische energie wordt omgezet tot mechanische energie. Figuur 4 Exploded view mini blender 11

12 2.6 Functieboom Met een functieboom kun je heel handig zien hoe een apparaat werkt. Wanneer er omlaag gelezen wordt in een functieboom geeft het antwoordt op de vraag: Hoe werkt het? en als er naar boven gelezen wordt geeft het antwoordt op de vraag: Waarom? product vermalen product(en) kleinere stukken maken en mengen lucht afvoeren* product bevatten energie omzetten* Figuur 5 Functieboom mini blender *indien nodig 2.7 Functieblokschema Met een functieblokschema plaats je de functies in de volgorde van de tijd. Dit is vooral handig als je een product ontwerpt waarin veel processtappen plaatsvinden met vele handelingen. Figuur 6 Functieschema mini blender 12

13 2.8 Overbrengingen In een blender is er sprake van een roterende beweging dat zo producten vermaalt. Er vindt dus een omzetting van energie plaats. De toegevoerde energie is bijna altijd elektrische stroom (d.m.v. een stekker). Door een elektromagneet wordt de elektrische stroom omgezet tot mechanische- en thermische energie. Elektrische energie Mechanische + thermische energie Figuur 7 1e overbrenging Ongeveer in het midden van het apparaat vind er een 2 e overbrenging plaats. Mechanische energie wordt omgezet tot mechanische energie. Door middel van 2 schijven die in elkaar passen wordt er beweging overgebracht van de elektromagneet naar het mesje die dan uiteindelijk producten vermaalt. Mechanische energie Mechanische energie Figuur 8 2e overbrenging Hieronder is een afbeeldingen waarbij de delen in elkaar passen. Figuur 9 Mechanische energieoverdracht 13

14 2.9 Verbindingen in het product Princess Mini Blender is samengesteld uit materialen die met verschillende methodes met/aan elkaar verbonden zijn. Er zijn in het algemeen 3 soorten verbindingen die aanwezig zijn een product/apparaat. Vormgesloten Krachtgesloten Materiaalgesloten Bij vormgesloten verbindingen worden de krachten die veroorzaakt worden door een belasting, door de vorm, omgezet in een drukbelasting op een vlak. Een ander kenmerk is dat de verbinding geen krachten nodig heeft om verbonden te blijven. Een voorbeeld van een vormgesloten verbinding: klinknagelverbinding. Het kenmerk van een verbinding gebaseerd op een krachtopsluiting is dat als de kracht die te verbinden delen op elkaar drukt, opheft. Krachtopsluiting kun je onderverdelen in verbindingen onderbouwd is op een voorspanningskracht of een drukkracht en een wrijvingskracht. Een voorbeeld van een krachtgesloten verbinding: schroeven. Materiaalgesloten verbindingen zijn gebaseerd op verbindingen door atomaire of moleculaire krachten. Voorbeelden: lijmen, solderen, lassen. Krachtgesloten Vormgesloten Materiaalgesloten Schroeven klinknagel Isolatie tape Tie-rip Krimpen Solderen Klikverbinding Bouten en moeren Figuur 10 Verbindingen in mini blender 2.10 Gebruikte materialen Bij het ontwerpen van een product wordt er goed nagedacht over het materiaal dat erin verwerkt wordt. Door een verkeerde materiaalkeuze kan dat nadelige gevolgen hebben, voor het product en voor de veiligheid van de gebruiker. De gebruikte materialen en de eigenschappen ervan: Kunststof: In de blender zijn er zowel thermoplasten als thermoharders gebruikt. Voor de behuizing van het apparaat is er gebruik gemaakt van ABS plastic, dat is te zien aan het >ABS< logo in het kunststof. ABS is een thermoplast. Thermoplasten zijn goed vervormbaar een worden zacht bij warme temperaturen. Voor de beker is er gebruikt gemaakt van Styreenacrylonitryl (SAN). SAN is een Thermoplast. Alleen is dit thermoplast beter bestand tegen hogere temperaturen en goede chemische resistentie. 14

15 Roestvast staal: Het mesje in dit product is gemaakt van roestvrij staal. Roestvrij taal bestaat grotendeels uit een legering van IJzer, Chroom, Nikkel en Koolstof. Roestvrij staal heeft zijn naam te denken aan het oxidelaagje dat het materiaal volledig insluit, dat zorgt ervoor dat het staal niet gaat roesten. De hoeveelheid koolstof in staal bepaalt de hardheid. Staal met een hoge percentage koolstof is moeilijker te bewerken dan een staal met een lagere percentage koolstof. Staal: De houdertjes en het metalen blokje dat de koperdraden bijeen houdt voor de elektromagneet zijn gemaakt van staal. Staal is een legering van ijzer en koolstof. Staal behoudt zijn hardheid bij hogere temperaturen, daarom is het geschikt om te gebruiken voor gereedschappen. De sterkte of hardheid van het metaal wordt bepaald door de hoeveelheid koolstof. Koper: Het spoeltje en de kabels van het product bestaan voornamelijk uit koper. Koperen draden zijn makkelijk te buigen en zijn goede stroomgeleiders, daarom wordt koperdraad zeer veel toegepast in de elektrotechniek. Rubber: De voetjes van het product zijn gemaakt van rubber, om zo grip te hebben op het contactoppervlak. Hieronder nog een duidelijk overzicht van de gebruikte materialen. Materiaal ABS (Acrylonitril-butadieenstyreen) Eigenschappen Taai en vormstabiel Hoge trekvastheid en stijfheid Hoge oppervlakteglans SAN ( Styreenacrylonitryl) Hoge stijfheid en sterkte Goede krasvastheid en hardheid Chemische resistentie Goed tegen warmte Type RVS (Roestvast staal) Roestvrij Hoge hardheid Goede vervormbaarheid Staal Hoge hardheid Ferro metaal Hoge taaiheid Koper Goede stroomgeleider Hoge vervormbaarheid Hoge trekvastheid Rubber Hoge rekbaarheid Bestand tegen water en alcohol Lage dichtheid Figuur 11 Materialen en eigenschappen 1 Bron: 15

16 2.11 Oriëntatie productietechnieken Er zijn vele manieren om een onderdeel te maken. De productiemethodes die hierbij van toepassing zijn: Matrijs buigen: Matrijs buigen is een buigmethode dat wordt uitgevoerd door een rechtlijnige beweging van het bovenste gereedschap, met een hoge drukkracht. Hierbij word het materiaal plastisch vervorm naar een gewenste vorm. Dieptrekken: Dieptrekken is een omvorm proces waarbij een metaalplaat onder hoge mechanische druk door plastische vervorming wordt omgezet tot een gewenst product. Spuitgieten: Spuitgieten is een vormingstechniek voor thermoplasten, thermoharders en metalen met een laag smeltpunt. Met spuitgieten wordt kunststof dat aangevoerd wordt als granulaat of poeder, gesmolten en onder hoge druk gespoten in een matrijs, waarvan de holte de vorm heeft van het gewenst product. Walsen: Walsen is een omvormingstechniek waarbij een dikke plaat doormiddel van walsrollen wordt omgevormd tot dunnere platen. Onderdelen en productiemethodes: Onderdeel Productiemethode Kunststof beker Spuitgieten Mesje Matrijs buigen Kunststof behuizing aan het Dieptrekken mesje Kleine tandwiel Persen Kunststof bakje Spuitgieten Ventilator Spuitgieten Houdertjes Matrijs buigen Elektromotor? Stalen blokje Gieten Koperdraad Walsen Groene kunststof ring Spuitgieten Zwarte kunststof mantel Spuitgieten Grijze kunststof stuk Spuitgieten Kunststof bodem Spuitgieten Figuur 12 Onderdelen en de productiemethode 16

17 Productiemethode Voordelen Nadelen Hoeveelheid produceer baar* Matrijs buigen Buigen met kleine radius mogelijk Voor elke buighoek aangepaste stempels en matrijzen nodig 1000 stuks Materiaaldikte geen invloed Ideaal voor buigen geperforeerde plaat Mee meer kracht nodig voor plastische vervorming Dieptrekken Versterkt en vormt materiaal om Niet veel vormingsmogelijkheden 1000 stuks Spuitgieten Goedkoop Snel proces Veel energie nodig 1000 stuks Walsen Snel en eenvoudig vlakker maken Figuur 13 productiemethodes Veel ruimte en energie nodig stuks *wanneer de vraag naar het product stijgt, kan er altijd nog meer stuks geproduceerd worden. 17

18 3 Conclusies en aanbevelingen Princess mini blender is eenvoudig te gebruiken product, maar minder eenvoudig van binnen. Zo zijn er vele onderdelen die een belangrijke rol hebben. De probleemstelling was: : Hoe kan ik groenten/fruit snel en gemakkelijk vermalen en tegelijkertijd met elkaar vermengen? In dit rapport is de vraag beantwoord. Doormiddel van een elektromotor kun je energie omzetten. Elektrisch naar uiteindelijk mechanische om zo producten te vermalen. Om tot heen goed ontwerp te komen is het vooral belangrijk om een duidelijk en helder PvE samen te stellen. Wanneer dat er is gaat het makkelijker om de juiste materialen en productietechnieken uit te kiezen voor het uiteindelijke massaproductie proces. Ook zijn er wat aanbevelingen dat ik wil meegeven om het product efficiënter te laten functioneren. Een betere luchtflow. Aan de onderkant van de blinder zitten veel open gaten die niet gebruikt worden. Het zou dan verstandiger zijn om de behuizing alleen 3 open ruimtes te maken. Een aan de onderkant en twee aan de zijkanten. Zo kan er van beneden lucht omhoog gezogen worden (negatieve luchtdruk) langs de motor weer naar buiten. Grotere ventilatoren. Op dit moment zijn er alleen 2 ventilatoren aanwezig in het apparaat. Een kleine en een wat grotere. Het zou makkelijker zijn om 2 grote ventilatoren te hebben die elk mee roteert met de as de elektromotor. Zo kan er beter en meer lucht verplaatst worden per tijdseenheid. Als laatst zou de behuizing gemaakt moeten zijn van een thermoharder. Wanneer de blender naast de kookplaat staat kan het gaan smelten, waarbij giftige stoffen vrij kunnen komen. Thermoharder zullen niet zo snel smelten en zou het een betere keuze zijn als behuizing. 18

19 4 Literatuurlijst Boeken: Hoogland, W., Dik, R. & Brand, I. (2015) Rapport over Rapporteren. Groningen: Noordhoff Uitgevers. Oskam, I., Cowan, K., Hoiting, L. & Souren, P. (2012) Ontwerpen van Technische Innovaties. Groningen: Noordhoff Uitgevers. Kals, Prof. dr. ir. H.H.J., Buiting-Csikós, Ir. Cs., Luttervelt, Ir. C.A., Moulijn, Ir. K.A., Ponsen, Ir. J.M. & Streppel, Ir. A.H. (2015) Industriële Productie. Culemborg: Studio Bassa Kras, M.N.M. & van Leeuwen G.D. (2016) Studiewijzer. Internet: Mediamarkt, (z.d.), afbeelding gedownload op 15/10/ Hemimex, (z.d.), geraadpleegd op 07/10/ Wikipedia, (27/01/2016), geraadpleegd op 27/09/ bol.com, (z.d.), geraadpleegd op 20/09/ OSGB, (z.d.), geraadpleegd op 28/09/ Schoornagel, A.J., (2016) geraadpleegd op 6/10/

20 20