Voortgangsverslag Jaar 3 2 e semester blok 1 Door: M. Camp TU Delft DEMO m.camp@tudelft.nl 015-27 84547 Datum: 1 februari 2014
Introductie In het kader van de HBO opleiding werktuigbouwkunde duaal is dit het voortgangsverslag van het 2 e blok van het 1 e semester in het 3 e jaar. Het voortgangsverslag is vooral bedoeld om afwijkingen van de plannen, knelpunten en evt. problemen te constateren en bij te sturen. De voortgang is gebaseerd op het Persoonlijk Actie Plan (PAP) die in het begin van deze periode is gemaakt. 2
Inhoud 1. Inleiding 4 2. Voortgang van de geplande activiteiten 5 2.1 Inleiding 5 2.2 Stress analyse voor de opname Split-Hopkinson Pressure Bar Apparatus 5 2.3 Van ontwerp tot bruikbaar product 5 2.4 Nazorg voor de opname 6 2.5 Overige activiteiten uitgevoerd in het eerste blok 7 2.6 Overige activiteiten uitgevoerd in het tweede blok 10 3. De voortgang 13 4. Conclusie 15 Bijlage 1 Stress analyse 16 Bijlage 2 Gebruikshandleiding 27 Bijlage 3 Testrapport met aanbevelingen 37 Bijlage 4 Opdrachten Projectmanagement 39 3
1 Inleiding Halverwege elke leercontractperiode schrijf je een voortgangsverslag. Het voortgangsverslag geeft een duidelijk beeld aan school wat betreft de voortgang van je competentieontwikkeling bij het bedrijf. Het doel van het voortgangsverslag is, dat de geplande competenties die vastgesteld zijn in je PAP daadwerkelijk worden nagestreefd. Dit ten behoeve van je persoonlijke competentieontwikkeling. In het voortgangsverslag staan de competenties uit je PAP vermeld onder de geplande activiteiten, de voortgang van de geplande activiteiten en de acties ten behoeve van de afwijking. 4
2 Voortgang van de geplande activiteiten 2.1 Inleiding In dit hoofdstuk wordt beschreven wat ik in het 1 e semester van het 3 e jaar heb gedaan en vooral hoe ik het gedaan heb. Het is de bedoeling om een voortgang aan te geven in de competenties waarin ik de afgelopen periode wilde groeien. Aan de hand van de door mij gekozen competenties in mijn PAP ga ik in dit hoofdstuk beschrijven wat de werkzaamheden inhielden om te kunnen ontwikkelen in die competenties. 2.2 Stress analyse voor de opname Split-Hopkinson Pressure Bar Apparatus In het voorgaande semester heb ik een opdracht gekregen voor de ontwikkeling van een nieuwe proefstukopname voor de Split-Hopkinson Pressure Bar Apparatus (SHB). Na het vooronderzoek in gerelateerde artikels met betrekking tot de SHB heb ik een ontwerpvoorstel ingediend bij dhr. G.W. Nagtegaal, de projectleider van het onderzoek op de SHB. Het document en bijgevoegde conceptontwerp zijn goedgekeurd met de feedback van de projectleider om voor het definitieve ontwerp nog de nodige aanpassingen te doen. Na de gewenste aanpassingen te hebben toegepast heb ik in het ontwerpprogramma Autodesk Inventor een stress analyse uitgevoerd. Deze stress analyse is bedoeld om zeker te zijn dat de opname zou gaan werken met de optredende krachten tijdens de proeven op de SHB en dat de opname zal voldoen aan de gestelde eisen. Voor de stress analyse ben ik uitgegaan van het materiaal waar de opname uit gefabriceerd zal gaan worden, in dit geval aluminium 7075. De gegevens over het proefstuk materiaal waren niet bekend. Om toch een redelijk betrouwbare analyse te kunnen uitvoeren heb ik een willekeurige kunststof genomen uit de materiaal bibliotheek van Inventor, in dit geval LCP Plastic. Omdat niet bekend was hoeveel kracht er op het proefstuk zou gaan werken heb ik voor de analyse een statische kracht van 1600 N genomen. Om zichtbaar te maken dat de grootste kracht op het proefstuk werkt heb ik de schaal op 50 MPa ingesteld. Van de resultaten uit de stress analyse heb ik een rapport opgemaakt om deze voor te leggen aan de projectleider, samen met de tekeningen van het definitieve ontwerp. De opzet en resultaten van de stress analyse zijn te zien in bijlage 1. 2.3 Van ontwerp tot bruikbaar product Het onderzoeksrapport en de het rapport voor de stress analyse zijn goedgekeurd door de projectleider. Van het definitieve ontwerp heb ik werktekeningen gemaakt om de opname bij een extern bedrijf te laten fabriceren. Ik heb het tekeningenpakket voorgelegd aan dhr. A. Beelo, de werkvoorbereider van het projectbureau van DEMO. Om inzicht te krijgen in de procedure voor het uitbesteden heb ik hem gevraagd om mij hierover uitleg over te geven. Helaas heeft hij mij alleen laten zien waar hij de opname zou laten fabriceren en heeft hij de bestelling en kostprijs bepaling zelf uitgevoerd. Om er zeker van te zijn dat de opname op de juiste manier gebruikt zou gaan worden heb ik een gebruikshandleiding opgesteld. De gebruikshandleiding is in het Engels geschreven omdat de onderzoeker die met de opname gaat werken een niet Nederlands sprekende Chinees is. In de gebruikshandleiding is in woord en beeld beschreven uit welke onderdelen de opname bestaat en stap voor stap hoe deze het proefstuk inklemmen. Bij elke stap staat de handeling beschreven met duidelijke illustraties. In bijlage 2 is te zien hoe de handleiding is opgesteld. 5
2.4 Nazorg voor de opname Na een aantal weken na indienen van de werktekeningen is de opname door het externe bedrijf geleverd. Ik heb de opname met de handleiding ingeleverd bij de projectleider. Ter plaatse heb ik samen met Steve van Herk instructie gegeven voor de montage van het proefstuk in de opname. Ook is gekeken of de opname op de Input en Output bar paste. Het proefstuk bleek te kunnen worden ingespannen zoals was ontworpen en beschreven in de handleiding. Er moest wel worden geconstateerd dat er geen rekening was gehouden met de linkse en rechtse schroefdraden in de bars. Om dit op te lossen heb ik een aanpassing gemaakt aan de tekeningen en opnieuw ingediend bij het externe bedrijf voor fabricage. Na levering van de juiste opname ben ik met Steve van Herk ter plaatse gaan testen op de werking van de opname in bijzijn van de projectleider en de onderzoeker. Omdat de onderzoeker niet aanwezig was bij de vorige levering, heb ik hem opnieuw instructie gegeven voor het gebruik van de opname. Eenmaal gemonteerd op de Input en Output bar van de SHB zijn de eerste testen uitgevoerd om inzicht te geven in de juiste werking van de opname. In eerste instantie bleek de opname feilloos te werken, echter zonder dat het proefstuk brak. Bij opvoering van de kracht tijdens de test bleek het proefstuk uit de opname getrokken te worden. Ook bleek het niet eenvoudig te zijn om het proefstuk uit de opname te krijgen. De conische vorm van de klem segmenten en het onbehandelde blanke aluminium bleken te blijven plakken in de opname waardoor er veel kracht nodig was om het geheel te demonteren. Op basis van deze eerste testgegevens zijn in samenspraak met de onderzoeker, de projectleider en Steve van Herk een aantal aanpassingen aangedragen om de opname te verbeteren. In eerste instantie werd bedacht om een vork te maken om de segmenten vanaf de achterzijde uit te drukken en om de segmenten te voorzien van een coating met een zo laag mogelijke wrijvingscoëfficiënt. Om het proefstuk beter te laten klemmen werd door de onderzoeker geopperd om de uiteinden van het proefstuk groter in diameter te maken. Van deze eerste test heb ik een rapport opgesteld met daarin de gewenste aanpassingen verwerkt. Dit rapport is te zien in bijlage 3. Ik heb de aanpassingen zelf niet meer kunnen uitvoeren door mijn verplichtingen voor de vakgroep HREM. Buiten deze werkzaamheden om ben ik wel in contact gebleven met de projectleider en Steve van Herk om de vorderingen van de opname te kunnen volgen. 6
2.5 Overige activiteiten In het eerste blok van het 3 e leerjaar heb ik voor de module THCP een uitgebreide analyse gedaan voor het ontwerp van de Single Tilt Tip Heating houder (STH houder). In deze analyse dienen een aantal zaken te worden geanalyseerd met betrekking tot de klantwensen, de concurrentie en de sterke en zwakke punten van het ontwerp. Om de klantwensen te analyseren heb ik gebruik gemaakt van de Quality Function Deployment Analyse. In deze analyse zijn de klantwensen opgesteld en zijn per doelgroep een aantal punten gegeven wat voor hun het meest belangrijke is in vergelijking met concurrenten op de markt die dezelfde soort producten ontwikkeld. Een voorbeeld hiervan is te zien in figuur 2.1. Belangrijkheid per doelgroep Concurrentieanalyse Verbeteringsgraad (incl. eigen visie) Klantwensen Doelgroep A: Onderzoeker Doelgroep B: Professor Doelgroep C: Externe universiteiten Doelgroep D Doelgroep E Doelgroep F Doelgroep G Eigen product C 1: FEI C 2: DENS Solutions C 3: VDL C 4: C 5: C 6: Doelgroep A: Onderzoeker Doelgroep B: Professor Doelgroep C: Externe universiteiten Doelgroep D Doelgroep E Doelgroep F Doelgroep G Toepassing in w elke microscoop (FEI, JEOL) 5 5 5 5 1 5 4 1 1 1 0 0 0 0 Geringe drift bij temperatuurverschillen 2 5 4 4 3 4 2 0 1 0 0 0 0 0 Tilt (single, double) 5 3 5 5 4 5 2 1 0 1 0 0 0 0 Tilt grootte 5 3 3 5 3 5 3 1 0 0 0 0 0 0 Sample afmetingen 1 3 4 4 2 4 2 0 0 0 0 0 0 0 Aantal spanningscontacten op het sample 5 3 3 5 1 4 1 0 0 0 0 0 0 0 Tilt bediening (manueel, elektronisch) 5 2 2 5 2 4 1 0 0 0 0 0 0 0 Maximale afmetingen houder 1 5 5 5 5 5 3 0 1 1 0 0 0 0 Afw ijkend ontw erp 4 5 5 5 1 2 4 0 0 0 0 0 0 0 Onderhoud 1 5 5 4 1 5 1 0 3 3 0 0 0 0 Levertijd 2 5 5 3 4 4 3 0 3 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Figuur 2.1 Quality Function Deployment Analyse Om inzicht te krijgen in wat de functies van de houder afzonderlijk kosten op de totale kostprijs heb ik een waarde analyse opgesteld. In deze waarde analyse worden een aantal functies gegeven die de houder in zich moet hebben. Deze functies zijn gebaseerd op het Pakket van Eisen. Op basis van belangrijkheid per functie wordt bekeken wat elke functie meedraagt aan de totale kosten van de houder en wat de werkelijke kosten per onderdeel zijn ten opzichte van de gewenste kosten (zie fig. 2.2). Hieruit kan worden bepaald hoe er bespaard kan worden in het totale ontwerp. In het geval van de STH houder is dat lastig te bepalen, zeker omdat voor een prototype houder geen direct budget is gegeven en ik daar in mijn rol als technicus weinig mee heb te maken. 7
Functie 1 Functie 2 Functie 3 Functie 4 Functie 5 Functie 6 Functie 7 Functie 8 Controle Component Tip Kosten (euro) verwarmen 10 contactpu nten Warmte isolatie Vacuüm Bedrading afsluiten Lage uitzetting scoëfficië nt Uitlijning in microsco op Magnetis me voorkome n Heating tip 1.460,00 190,43 126,96 253,91 - - 317,39 253,91 317,39 1.460,00 Gatenbus 576,00 - - 329,14 - - 246,86 - - 576,00 Middendeel 300,00 - - 150,00 - - 150,00 - - 300,00 RVS achterdeel 300,00 - - - - 300,00 - - - 300,00 Positioneer ring 80,00 - - - - - - 80,00-80,00 Naaldenblok 120,00-75,00-45,00 - - - - 120,00 16-pins Connector 55,50 12,33 18,50-24,67 - - - - 55,50 Moer 80,00 - - - - 80,00 - - - 80,00 O-ring 8,5x2 0,45 - - - - 0,45 - - - 0,45 O-ring 14x1,78 0,55 - - - - 0,55 - - - 0,55 Positie pen 45,00 - - - - - - 45,00-45,00 M0,7x1 schroef 72,00 - - - - - - - 72,00 72,00 Verwarmingsspiraal 0,20 0,13 - - 0,08 - - - - 0,20 Totaal (WERKELIJK) 3.089,70 202,89 220,46 733,06 69,74 381,00 714,25 378,91 389,39 3.089,70 Totaal (GEWENST) 386,21 386,21 386,21 386,21 386,21 386,21 386,21 386,21 3.089,70 Figuur 2.2 Tabel resultaat Waarde analyse Een andere tool die ik gebruikt heb voor de analyse voor de STH houder is de Failure Mode and Effect Analysis (FMEA). Deze tool bepaald wat er tijdens het gebruik van de houder fout kan gaan. Per functie wordt er gekeken naar wat de mogelijke faalwijze is en wat voor gevolgen het falen heeft. Op basis van de mogelijke oorzaak van het falen en de wijze van detectie heb ik een aantal aanbevolen maatregelen gegeven om de houder betrouwbaarder te maken en de kans op falen te verkleinen (zie fig. 2.3). Bij deze maatregelen heb ik een geschatte kostprijs gegeven voor het oplossen van het mogelijke falen van de houder en zijn componenten. Aanbevelingen Realisatie Nummer Aanbevolen maatregel Begroting kosten Ernst Frequentie Detectie RPN 1 Scherpe randen voorkomen, bedrading doorvoeren in beschermende mantel 10-50 6 3 2 36 2 Temperatuursensor aanbrengen, gebruik van weerstandsdraad met een hogere capaciteit 0,20-150 4 4 2 32 3 Laden en lossen van het sample zonder dat de naalden daarvoor verplaatst hoeven worden, klemming sample d.m.v. inklemming door schroef 500-1000 4 2 2 16 4 Geen maatregel 5 Geen maatregel 6 Laden en lossen van het sample zonder dat de naaldenblokken daarvoor verplaatst hoeven worden, bekabeling op de naaldenblokken uitvoeren in flex kabel 500-1000 4 2 2 16 7 Geen maatregel 8 Geen maatregel Figuur 2.3 Aanbevolen maatregelen FMEA 8
Voor de STH houder heb ik een risicoanalyse gedaan om inzicht te geven in de risico s die het gebruik van de houder met zich mee dragen (zie fig. 2.4). In deze analyse wordt gekeken naar risico s met betrekking tot de veiligheid van de gebruiker en het gebruik van de houder in het algemeen. Om het risico te bepalen heb ik eerst een aantal vragen opgesteld om het risico te bepalen. Het antwoord op die vragen bepaald de risico omschrijving. Op basis van de risico omschrijving wordt gekeken hoe vaak de kans is dat het risico optreedt, wat de impact is en hoe het risico beheerst kan worden. Uit deze gegevens wordt een risico score opgemaakt om te bepalen of er maatregelen genomen moeten worden en wat voor maatregelen er genomen moeten worden om het risico te verkleinen of weg te nemen. Figuur 2.4 Risicoanalyse De uitgebreide analyse voor het ontwerpproces van een nieuw product is een goede methode om een betrouwbaar een veilig product te kunnen ontwerpen. Het is echter lastig om deze methode te hanteren voor de werkzaamheden die van mij worden verwacht. Er is te weinig tijd voor om deze analyse per nieuw product of ontwerp te doen en de opdrachtgever ziet niet in wat deze analyse op de langere termijn voor waarde heeft. Veel van mijn werkzaamheden bestaan uit aanpassingen en verbeteringen van bestaande producten, kleine tools die nodig zijn voor onderzoeken en kleine test apparatuur voor het ontwerp van nieuwe sample houders voor gebruik in elektronen microscopen. Een analyse zoals is gedaan voor de module THCP is voor deze werkzaamheden omslachtig. 9
2.6 Overige activiteiten uitgevoerd in het tweede blok In het 2 e blok van het 3 e jaar is er tijdens de lessen van MCH9 een practicum uitgevoerd om ervaring te krijgen met een Eindige Elementen Methode berekening (EEM). Het is een bruikbaar hulpmiddel om sterkte en stijfheid van een constructief ontwerp te beoordelen. Het gebruikte pakket voor deze EEM berekeningen is Femap. Het practicum bestond uit 3 opdrachten. De eerste opdracht bestond uit een vakwerkconstructie die wordt ondersteund door een lange staaf, zoals te zien is in figuur 2.5. De constructie is scharnierend ondersteund in beide oplegpunten. De totale constructie is opgebouwd uit verschillende profielen. Het opbouwen, definiëren en berekenen van de gegeven constructie gebeurd door 8 stappen te doorlopen. Allereerst moet de constructie getekend. Als de constructie is getekend moeten de materiaaleigenschappen worden bepaald. Hiermee wordt bepaald van welk materiaal de constructie is opgebouwd en wat de constructieve eigenschappen zijn van het betreffende materiaal. Vervolgens moeten de elementeigenschappen worden opgegeven. De elementeigenschappen zijn de eigenschappen van de profielen waar de constructie mee is opgebouwd en van wat voor materiaal deze profielen gemaakt zijn. Als de elementen gedefinieerd zijn moeten de elementen gekoppeld worden door knopen te genereren. Knopen zijn de bevestigingspunten van de profielen die de constructie bij elkaar houden. Vervolgens dienen de oplegpunten en belastingen bepaald te worden. Hiermee wordt aangegeven hoe de constructie vast zit aan de vaste wereld en hoe en op welke punten de constructie belast wordt. Als deze stappen gedaan zijn kan de berekening/analyse worden Figuur 2.5 Opdrachten Femap practicum uitgevoerd waaruit moet blijken of de constructie sterk genoeg is. Op basis van deze analyse worden de gegevens en uitwerkingen afgebeeld op het scherm. Deze gegevens en uitwerkingen dienden verwerkt te worden in een verslag. De gegevens die verwerkt moesten worden in het verslag is een lijst van de volledige geometrie met daarin de knoopnummers, elementnummers, materialen, elementeigenschappen, voorgeschreven verplaatsingen en de belastingen. Ook de gegenereerde afbeeldingen van de belastingen en verplaatsingen moesten worden verwerkt in het verslag. 10
De tweede opdracht omvatte een staalconstructie verdiepingsgebouw met uitkraging, welke is opgebouwd uit HEA profielen (zie fig. 2.5). Belangrijk in deze opdracht is om de HEA profielen te kunnen definiëren en om ze op de juiste manier in de constructie te plaatsen. Ook dienden bij deze opdracht de dwarskrachtenlijnen en momentenlijnen te worden afgebeeld in het verslag. De constructie is op dezelfde manier opgebouwd als de constructie in de eerste opdracht met precies dezelfde te doorlopen stappen. Ook de derde opdracht is gedaan volgens de te doorlopen stappen maar omvat in deze opdracht een plaat met een aantal aangebrachte gaten. Deze plaat wordt belast door een verdeelde axiale belasting (zie fig. 2.5). Belangrijk in deze opdracht is dat de buitengeometrie met zo min mogelijk lijnstukken wordt geconstrueerd en dat de plaat op de juiste manier gedefinieerd wordt door zo veel mogelijk vlakken aan te maken. De uiteindelijke resultaten die moesten worden verwerkt in het verslag komen overeen met die van de eerste opdracht. Alle opdrachten zijn voltooid en verwerkt in een verslag. Het verslag is ingeleverd bij de docent en beoordeeld met een 10 voor de opdrachten en het uiterlijk van het verslag. 11
In het 2 e blok van het 3 e jaar is tijdens de 2 lessen van BKU8 een begin gemaakt met projectmanagement/projectplanning. In deze lessen werd uitleg gegeven om op basis van de voor THCP gemaakte opdracht een projectplanning te maken voor het gekozen product. In hoofdstuk 2.5 is beschreven dat het hier gaat om de Single Tilt Tip Heating houder. De eerste opdracht voor BKU8 was het opzetten van een Work Breakdown Structure (WBS) en een werkplanning. In de WBS is een overzicht te zien van de werkzaamheden die per onderdeel moeten worden gedaan alvorens het geheel kan worden geassembleerd. De werkplanning geeft een overzicht in de tijd die de totale fabricage van onderdelen en assemblage van de houder gaat innemen. De tweede opdracht omvat de financiële planning. Allereest wordt gekeken naar de oriëntatiefase. In deze fase wordt gekeken naar wat de opdrachtgever beraamd heeft aan kosten voor het totale ontwerp en fabricage, wat het aanneem bedrag is voor deze opdracht en wat de geplande doorlooptijd is om de houder van ontwerp tot werkend product te krijgen. Vervolgens komt de analysefase, met daarin de tarieven van een technicus en de begroting voor de totale kosten. De begroting gaat uit van een inleesperiode, een ontwerpperiode en de fabricageperiode die nodig zijn voor voltooiing van de gevraagde houder. Na de analysefase komt de ontwerp- en detailleringsfase. In deze fase wordt bekeken hoeveel uur het project daadwerkelijk gaat kosten en wat de totaal geschatte materiaalkosten zijn. De laatste fase is de realisatiefase. In deze fase wordt gekeken hoe het totale project wordt gerealiseerd, door hoeveel mensen het project gedaan wordt en welke kosten buiten het project er in rekening kunnen worden gebracht. Het lastige aan deze opdracht was de hoeveelheid informatie die werd gegeven tijdens de twee colleges. De docent leek weinig ervaring te hebben met lesgeven en de hoeveelheid gegeven informatie was niet toereikend om de opdracht zonder enig vooronderzoek te kunnen voltooien. De opdracht is gedaan na onderzoek via internetsites, gebaseerd op projectmanagement/projectplanning. De projectplanning is gedaan met behulp van een template welke is gevonden op een internetsite, gespecialiseerd in projectmanagement. De WBS en de te doorlopen fasen zijn gedaan in overleg met medestudenten die meer ervaring hebben met projectmanagement. Het verslag is ingediend bij de betreffende docent, alleen is er nog geen resultaat kenbaar gemaakt. Het totale verslag is in te zien in bijlage 4. 12
3 De voortgang Een product of productieproces te beheren of te onderhouden Voor de opname voor de SHB heb ik een handleiding opgesteld voor het gebruik van de proefstukopname om te waarborgen dat de opname gebruikt wordt zoals is ontworpen. Met deze handleiding is rekening gehouden met de voertaal zodat het voor iedere gebruiker leesbaar en begrijpelijk is. Door dit document weet de onderzoeker hoe hij het proefstuk moet inspannen op de Input en Output bar op de SHB zonder dat er fouten worden gemaakt. Om de betrouwbaarheid van de opname te bepalen heb ik voor de projectleider een risico analyse gedaan in de vorm van een stress analyse. Deze stress analyse is om aan te geven dat de opname de krachten aan kan optreden tijdens de testen. Door dit document heb ik goedkeuring gekregen om het definitieve ontwerp te laten fabriceren. Tijdens de eerste testen op de werking van de opname zijn met de projectleider en onderzoeker aan aantal opmerkingen gemaakt om de opname te verbeteren. Deze opmerkingen zijn meegenomen in een nieuw ontwerp voor de klem segmenten. Door de opdrachten voor MCH9 ben ik dieper ingegaan op software voor het bepalen van de haalbaarheid van een constructie. Ik kan modellen construeren in het programma en deze analyseren op krachten die werken op de modellen. Hiermee heb ik meer vaardigheden gekregen in het uitvoeren van risico analyses, ook al hadden de opdrachten weinig betrekking op de soort werkzaamheden waar ik mij doorgaans mee bezig hou. Kritisch te handelen (wo analytisch en probleemoplossend vermogen en onderbouwen keuzen, oordeelsvorming) Voor de projecten die ik krijg van de vakgroep HREM beschrijf ik de gewenste eisen van een nieuw product in samenspraak met de professor. Voor elk Pakket van Eisen vraag ik de goedkeuring van de professor en reflecteer het gemaakte ontwerp aan hem om fouten en misvattingen te voorkomen. Hetzelfde heb ik gedaan voor de opdracht voor de SHB. Het document van de stress analyse is bedoeld aan te tonen dat de keuze die ik heb gemaakt voor het ontwerp voldoet aan het Pakket van Eisen. De eerste testen van de opname voor de SHB zijn bedoeld om fouten die optreden tijdens de test te kunnen wegnemen. Hierbij heb ik geluisterd naar de opmerkingen en wensen van zowel de projectleider als de onderzoeker en deze verwerkt in een document om deze te kunnen verwerken in een nieuw aangepast ontwerp. Zichzelf professioneel te ontwikkelen Aan het begin van deze periode heb ik mij bij de secretaresse ingeschreven voor het bijhouden van vakliteratuur. Een voorbeeld van deze vakliteratuur is Constructeur. Hierin stond een interessant artikel over de groei van toepassing van kunststoffen in de industrie, een artikel wat goed aansloot op de lesstof in de module MTT5. In de gelezen literatuur ben ik echter nog weinig tegengekomen wat betrekking heeft op mijn werkomgeving. In september heb ik een update training gehad voor het programma EdgeCam. In deze training werd de nieuwe layout van het programma uitgelegd wat het gebruik van het programma vereenvoudigd. De nieuwe lay-out werkt met tegels zoals bekend in Windows 8 waardoor er snel en eenvoudig een nieuw bewerkingsprogramma kan worden opgemaakt. Tevens is zijn de nieuwe functies binnen EdgeCam getoond en uitgelegd. Door mijn soort werkzaamheden heb ik het nog weinig kunnen toepassen. 13
Naast de EdgeCam training heb ik een cursus gehad voor het bewerkingsprogramma Esprit. Deze cursus omvatte het gebruik van Esprit voor het draadvonken. In Esprit is een feature ingebouwd die het mogelijk maakt om redelijk eenvoudig een bewerkingsprogramma te genereren voor het gebruik op de Fanuc draadvonkmachines. Ik heb alleen nog de kans gekregen om de bijgeleverde voorbeelden uit te werken tot bewerkingsprogramma s en heb het voor mijn huidige werkzaamheden nog niet kunnen toepassen. In de toekomst zal ik zeker gebruik maken van dit programma als de te fabriceren producten te complex worden om met de hand programma s aan te maken. In een multiculturele en internationale context te functioneren Voor het juiste gebruik van de opname voor de SHB heb ik een Engelstalige handleiding geschreven. Deze handleiding moest in het Engels omdat de onderzoeker een Engels sprekende Chinees is. Tijdens de eerste testen van de opname is, vanwege de aanwezigheid van de onderzoeker, de voertaal Engels. Wensen en opmerkingen zijn in het Engels gedocumenteerd en ter goedkeuring voorgelegd aan de onderzoeker. projectmanagement uit te voeren De opdracht voor BKU8 heeft mee meer laten verdiepen in het projectmanagement en de planning daarvan. Ondanks het gebrek aan lesstof en informatie heb ik zelfstandig onderzoek gedaan naar de methode van projectplanning. Ik ben op internet gaan zoeken naar informatie en uitleg met betrekking tot planningsschema s en Work Breakdown Structures en heb met medestudenten overlegt om een richtlijn te krijgen voor de manier van aanpak. Het verslag van deze opdracht is nog niet beoordeeld maar heeft me wel in staat gesteld om een begin te maken met het projectmanagement. 14
4 Conclusie Aan de hand van dit voortgangsverslag en de voortgang in het algemeen zijn de volgende conclusies te trekken: Competentie nr. 9: Competentie nr. 10: Competentie nr. 13: Competentie nr. 15: Competentie nr. 1: Ik heb voldaan aan de door mij beschreven activiteiten voor deze competentie. De stress analyse is bedoeld om mijn ontwerp en keuzes te kunnen onderbouwen en ik heb nazorg geboden voor de opname voor de SHB door een handleiding op te stellen voor het gebruik. De resultaten van de eerste test zijn meegenomen in het vernieuwde ontwerp. Hiermee ga ik van niveau 2 simpel zelfstandig naar niveau 3 lastig zelfstandig. Door mijn bevindingen en opgestelde PvE s te reflecteren aan de opdrachtgevers heb ik fouten en misvattingen kunnen voorkomen. Op basis van analyses heb ik mijn keuzes voor ontwerpen voldoende kunnen onderbouwen. Bij de opmerkingen en wenselijke aanpassingen voor de opname voor de SHB heb ik doorgevraagd tot duidelijk was wat de projectleider en onderzoeker precies bedoelde. Hiermee konden de juiste aanpassingen worden gedaan om de opname te verbeteren. Hiermee ga ik van niveau 2 simpel zelfstandig naar niveau 3 lastig zelfstandig. De afgelopen periode heb ik me ingelezen in vakliteratuur. In die literatuur ben ik op zoek geweest naar artikels die betrekking hadden tot mijn werkomgeving en vakgebied. Ik heb hier nog weinig aansluitende artikels kunnen vinden. Ik heb een tweetal cursussen gehad om mijn vaardigheden met betrekking tot CAD/CAM software te verbeteren. Ik heb deze alleen nog weinig kunnen toepassen. Toch ben ik hiermee van niveau 2 simpel zelfstandig naar niveau 3 lastig zelfstandig gegaan. Voor de opdracht voor de SHB heb ik een handleiding in het Engels geschreven en was de voertaal tijdens de eerste testen in het Engels. Opmerkingen en wensen zijn in een Engelstalig document samengevat en voorgelegd aan de onderzoeker ter goedkeuring. Hiermee ga ik van niveau 2 simpel zelfstandig naar niveau 3 lastig zelfstandig. Voor de opdracht van BKU8 heb ik een begin gemaakt met het projectmanagement. Ik heb een werkplanning gemaakt voor een sample houder en een schatting en calculatie gedaan over de totale kosten voor de ontwikkeling van deze sample houder. Door de gebrekkige manier van lesgeven door de docent ben ik zelf op zoek gegaan naar informatie over de methode van projectmanagement en planning. Door zelfstandig te werk te gaan ben ik hiermee van niveau 2 simpel zelfstandig naar niveau 3 lastig zelfstandig gestegen. 15
Bijlage 1 Stress analyse 16
Stress Analyse SHB Proefstuk Opname Door: M. Camp TUDelft DEMO m.camp@tudelft.nl 015-27 84547 Datum: 4 september 2013 17
Introductie In dit document worden de resultaten van de stress analyse gegeven die zijn uitgevoerd op de ontworpen proefstuk opname voor de Split-Hopkinson Pressure Bar Apparatus. Deze stress analyse is bedoeld om aan te tonen dat het ontwerp voldoet aan de gestelde eisen, met betrekking tot de betrouwbaarheid en sterkte van de opname die van toepassing zijn bij de tensile tests. In het eerste gedeelte van dit document zijn de gegevens over de ontworpen opname te vinden en hoe de stress analyse is opgesteld. In het tweede gedeelte zijn de resultaten van de stress analyse te vinden. De resultaten worden grafisch weergegeven en zijn aangevuld met een beschreven verklaring. 18
Inhoud Gegevens proefstuk opname 4 - Overzicht 4 - Materialen 4 - Bedrijfsomstandigheden 6 Analyse resultaten 7 Conclusie 10 19
Gegevens proefstuk opname Overzicht Titel Partnummer Project Ontwerper Ontwerp doelstelling Simulatie methode SHB Proefstuk Opname CiTG-SHB/PO-00-000 SHB Proefstuk Opname M. Camp Single Point Statische Analyse Materialen Materiaal Massadichtheid rekgrens Treksterkte Elasticiteitsmodulus Poisson-factor Schuifmodulus Benaming/St. Nr. LCP Plastic 1.626 g/cm^3 115 MPa 130 MPa 14.25 GPa 0.46 ul 4.88014 GPa SHB Proefstuk - CiTG-SHB/PO-00-001 20
Materiaal Aluminum 7075 Massadichtheid rekgrens Treksterkte Elasticiteitsmodulus Poisson-factor Schuifmodulus Benaming/St. Nr. 2.81 g/cm^3 420 MPa 485 MPa 71.7 GPa 0.33 ul 26.9549 GPa SHB Klemsegment - CiTG-SHB/PO-00-003 SHB Opname - CiTG-SHB/PO-00-002 SHB Klemmoer - CiTG-SHB/PO-00-004 21
bedrijfsomstandigheden Soort belasting Omvang Vector X Vector Y Vector Z Type beperking Kracht 1600.00 N 0.00 N -0.00 N 1600.00 N Vaste beperking Aangrijping kracht 22
Analyse resultaten Voor de stress analyse is uitgegaan van aluminium 7075 als materiaal voor de opname onderdelen en van LCP Plastic als materiaal voor het proefstuk. De materiaalkeuze voor het proefstuk heeft als rede dat het te testen materiaal niet bekend is. Om toch een relatief betrouwbaar resultaat te krijgen is er gekozen voor LCP Plastic als uitgangsmateriaal. De schaalverdeling in de afbeeldingen van de stress analyses is op 50 MPa ingesteld, waaruit blijkt dat de grootste stress op het proefstuk werken. Een andere rede voor de instelling van 50 MPa is om elke, geringe spanning in de opname zichtbaar te maken. De eerste drie afbeelding geven de stress weer die in het proefstuk en de opname optreden, waarna iedere keer een aantal onderdelen is weggelaten om de inwendige spanningen zichtbaar te maken. De laatste afbeelding geeft de relatieve uitrekking/verplaatsing weer en is niet meer dan een indicatie. Daarbij wordt uitgegaan van een constante trekkracht op de gehele samenstelling. Resultaten Min. Max. Von Mises-spanning 0.0523126 MPa 106.341 MPa Verplaatsing 0 mm 0.166006 mm Von Mises-spanning complete proefstuk opname 23
Von Mises-spanning, SHB Opname en SHB Klemmoer weggelaten Von Mises-spanning, SHB Opname, SHB Klemmoer en 2X SHB Klemsegmenten weggelaten 24
Verplaatsing complete proefstuk opname 25
Conclusie Zoals te zien is in de resultaten van de stress analyses vindt de meeste spanning plaats in het proefstuk. De spanningen die werken op de opname, klemsegmenten en klemmoer zijn dermate klein dat deze nagenoeg geen gevolgen zullen hebben op deze onderdelen. Echter, er is in deze stress analyse uitgegaan van een statische lineaire kracht op de opname, een kracht die in de praktijk niet zal werken omdat er op de proefopstelling gewerkt wordt met een dynamische kracht. Daarnaast is nog niet bekend wat de daadwerkelijke trekspanning gaat worden die op het proefstuk tijdens de testen zal werken. De resultaten zijn door het ontbreken van gegevens een indicatie en geven geen beeld van de werkelijkheid. Met deze indicatie kan wel gezegd worden dat het ontwerp van de proefstuk opname voldoende is gedimensioneerd om de op het proefstuk werkende krachten aan te kunnen en om de betrouwbaarheid te garanderen. 26
Bijlage 2 Gebruikshandleiding 27
User Manual SHB Specimen clamp By: M. Camp TUDelft DEMO m.camp@tudelft.nl 015-27 84547 Date: 9 September 2013 28
Preface For the determination of the mechanical properties of materials at high rates of tensile stress, a specimen clamp has been developed. It is developed to ensure the accuracy of the measurements. This document describes the assembly sequence to ensure the reliability of the clamping mechanism and provides a reproducible measurement of the specimen. In the first section an overview of the parts used in the clamping assembly is given. The second section describes the sequence in which the specimen clamp is mounted. The assembly sequence is illustrated with pictures. 29
Content 1. Parts of the clamping mechanism 4 2. Assembly sequence 5 30
1 parts of the clamping mechanism Clamp segment 4X The clamp segment encloses the shape of the specimen by 2 segments per side Clamp 2X The clamp supports the 2 segments which enclose the specimen Clamping nut 2X The clamping nut provides a clamping force on the 2 segments. It contains a fit for the clamp segments to align them for assembly 31
2 Assembly sequence Step 1 Before assembling, make sure each part of the clamping mechanism and specimen are clean and free of burs and scratches. The assembly starts with the specimen. Step 2 Add 2 clamp segments on one side of the specimen. The specimen is sandwiched between the 2 segments and has to fit perfectly on the inside of the clamp segments. 32
Step 3 Slide the clamp segments with the sandwiched specimen into the clamp and let the conical shape of the segments rest on the conical fitting inside the clamp. Step 4 Slide the clamping nut on the specimen and screw it on the clamp. Make sure the fitting of the clamp segments fit inside the fitting of the clamping nut. Apply enough force (hand tight) on the clamping nut to keep the specimen and clamp segments in place inside the clamp. 33
Step 5 Slide the second clamping nut on the specimen and let it rest on the other tightened clamping nut. Step 6 Sandwich the other side of the specimen with the remaining 2 clamp segments. Make sure the specimen fits perfectly on the inside of the clamp segments. 34
Step 7 Slide the clamp segments with the sandwiched specimen into the second clamp and let the conical shape of the segments rest on the conical fitting of the clamp. Step 8 Screw the clamping nut on the clamp. Make sure the fitting of the clamp segments fit inside the fitting of the clamping nut. Apply enough force (hand tight) on the clamping nut to keep the specimen and clamp segments in place inside the clamp. 35
Step 9 The complete assembly can be screwed on the Input and Output bar. Apply enough force to make sure the assembly front side surfaces contact the front side surfaces of the Input en Output bars. 36
Bijlage 3 Testrapport met aanbevelingen 37
First test SHB Specimen clamp Present: Merlijn Camp Steve van Herk Gerrit Nagtegaal Jitang Fan Results: - The specimen seems to be torn out of the clamp with higher tensile forces; - Due to the conical shape of the clamp segments and the bare metal surface, the segments are sticking inside the clamp when the clamp is disassembled after a test. Actions to improve the clamping device: - Enlarge the diameter of the sample by 0,5 mm to improve clamping in the clamping segments; - Apply 4 holes on the back of the clamps and design a fork to push out the sticking clamp segments; - Apply a low friction coating on the clamping segments to improve disassembly after a test; - Enlarge the clamping surface of the samples to get a better grip inside the clamping segments. Ensure that the testing length of the sample doesn t get longer than 10 mm; - With the enlarged clamping surface of the sample, the clamping nuts needs to be shortened to ensure a proper assembly because of the space between the clamps is limited, due to the testing length of 10 mm; - Apply lubricant on the threads to ensure the reliability of the threads during the assembly and tests. 38
Bijlage 4 Opdrachten Projectmanagement 39
Opdrachten Projectmanagement BKU8 opdrachtverslag Door: M. Camp 11099003 WDH31 m.camp@tudelft.nl 015-27 84547 Datum: 16 januari 2014 40
Introductie In het 3 e leerjaar van de duale HBO opleiding Werktuigbouwkunde dient er voor het vak Bedrijfskunde 8 (BKU8) een opdracht gedaan te worden. De opdracht houdt in dat er een planning, een work breakdown structure en een financiering moeten worden gemaakt op basis van de opdracht THCP in het 1 e deel van het 3 e leerjaar. Het product waar deze opdrachten mee worden gedaan is een sample houder voor gebruik in elektronenmicroscopen, bekend als de Single Tilt Tip Heating houder. 41
Inhoud 1 Planning 4 2 Work Breakdown Structure 5 3 Oriëntatiefase 6 4 Analysefase 6 5 Ontwerp- en detailleringsfase 7 6 Realisatiefase 8 7 Evaluatie 8 8 Bronvermelding 9 42
1 Planning Project Start Date 2-12-2013 Current Date 16-1-2014 Project Duration 75 days 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% % Complete 54% 2-12-2013 9-12-2013 16-12-2013 23-12-2013 30-12-2013 6-1-2014 13-1-2014 20-1-2014 27-1-2014 3-2-2014 10-2-2014 Task ID Task Name Duration Start Date Finish Date % 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 1 Inlezen 5 days 2-12-2013 09-12-2013 100% 2 Ontwerpen volgens PvE 10 days 9-12-2013 23-12-2013 100% 3 Productietekeningen 5 days 23-12-2013 02-01-2014 100% 4 Fabricage 21 days 02-01-2014 31-01-2014 50% Heating Tip 8 days 02-01-2014 14-01-2014 100% Gatenbus 2 days 14-01-2014 16-01-2014 100% Middendeel 4 days 16-01-2014 22-01-2014 0% RVS Achterdeel 1 days 22-01-2014 23-01-2014 0% Positioneerring 1 days 23-01-2014 24-01-2014 0% Naaldenblok Voorzijde Tip 1 days 24-01-2014 27-01-2014 0% Naaldenblok Achterzijde Tip 1 days 27-01-2014 28-01-2014 0% Moer 1 days 28-01-2014 29-01-2014 0% Positiepen 1 days 29-01-2014 30-01-2014 0% Schroeven M0,7x1 Cylindrisch 1 days 30-01-2014 31-01-2014 0% 5 Assemblage 6 days 31-1-2014 10-02-2014 0% Naaldenblokken inlijmen 1 days 31-01-2014 03-02-2014 0% Tip assemblage 2 days 03-02-2014 05-02-2014 0% Aanleggen bedrading 1 days 05-02-2014 06-02-2014 0% Houder assemblage 1 days 06-02-2014 07-02-2014 0% Elektrische contacten solderen 1 days 07-02-2014 10-02-2014 0% 6 Test 1 days 10-2-2014 11-02-2014 0% 43
2 Work Breakdown Structure 44
3 Oriëntatiefase Opdrachtgever De opdrachtgever heeft geen specificeerde kostprijs opgegeven voor de ontwikkeling van deze sample houder. De groep die voor de opdrachtgever werkt bestaat uit 3,5 fte en betaald op jaarbasis 150.000 voor de dienstverlening. De kosten voor de houder zijn geschat op 3.100 exclusief de tijd die nodig is voor het ontwerp. Er worden geen speciale tarieven gerekend voor studenten en het team bestaat uit professionals. Er is geen bonusregeling, en omdat het om een experimenteel prototype gaat is er geen einddatum besproken. Aanneem bedrag De onderdelen, exclusief de ontwerptijd en assemblagetijd zijn geschat op 3.100. Doorlooptijd Het gaat om een nieuw ontwerp, waarvan de buitengeometrie van de houder beperkt wordt door de elektronen microscoop waarin de houder gebruikt gaat worden. Er dient ingelezen te worden in de nieuwe eisen en hoe de nieuwe functionaliteit geïntegreerd kan worden in de beperkende buitengeometrie van de houder. De looptijd voor het inlezen is beraamd op ongeveer 5 dagen, het uitwerken van het ontwerp op 10 dagen en het uitwerken van productietekeningen op 5 dagen. De onderdelen kunnen direct in de werkplaats worden vervaardigd, de gewenste materialen zijn altijd voorradig. De vervaardiging van de onderdelen is beraamd op ongeveer 21 dagen. In totaal zal de houder van ontwerp tot assemblage 75 dagen in beslag nemen (volgens de planning). Dat is inclusief weekenden en feestdagen. 4 Analysefase Tarieven Voor een ontwikkelingstechnicus bedraagt het (interne) uurtarief 40,- per uur. In dit uurtarief zijn gebruik van computers en machines inbegrepen. Er zijn geen extra kosten voor begeleiding van ontwikkelingstechnici. De totale kosten voor 3,5 fte bedraagt 150.000, 42.857 per fte. 45
Begroting Engineering Dagen Kosten per uur Totaal Inlezen 5 40,- 1.600,- Ontwerpen volgens PvE 10 40,- 3.200,- Productietekeningen 5 40,- 1.600,- 6.400,- Fabricage Dagen Kosten per uur Totaal Vervaardiging onderdelen 21 40,- 6.720,- Assemblage 6 40,- 1.920,- Testen 1 40,- 320,- 8.960 Totaal 48 40,- 15.360,- De begroting is gebaseerd op de planning uit hoofdstuk 1 en geeft een andere waarde als de geschatte 3.100,-. De geschatte waarde is gebaseerd op de waarde analyse die is gedaan voor de opdrachten van THCP en geeft geen realistische kostprijs omdat de engineeringsfase daarin niet is meegerekend. Ook is er geen rekening gehouden met de kostprijs per uur, zoals dat bij de begrotingsopmaak wel het geval is. Echter, voor de opdrachtgever is dit niet van belang. De dienstverlening is al betaald en zal de begroting voor hem niets anders zijn dan een indicatie voor de waarde van de houder als deze op de markt wordt gebracht voor de verkoop en worden gedaan door het bedrijf DENS solutions waar de opdrachtgever zijn aandeel in heeft. 5 Ontwerp- en detailleringsfase Het totaal aantal manuren is van engineering tot testen na assemblage 384 uur. Dit project wordt door 1 man geleid. De besprekingen en terugkoppelingen met de opdrachtgever worden geschat op 5 uur totaal. De werkplanner op het bedrijfsbureau die zich bezighoudt met de urenregistratie neemt in totaal 0,5 uur per week per man. Totaal aantal manuren, samen met die van de opdrachtgever en de werkplanner, komen op 394 uur. Materiaalkosten zijn voor de opdrachtgever niet van belang, de gewenste materialen worden groot aangekocht voor alle lopende projecten die zich specifiek bezighouden met werkzaamheden voor de opdrachtgever. Verdere materiaalkosten en kosten voor aangekochte onderdelen zijn berekend in het THCP verslag van productontwikkeling. 46
6 Realisatiefase Het project wordt geleid door 1 ontwikkelingstechnicus, van engineeringsfase tot assemblage. Het project wordt begeleidt door de opdrachtgever zelf. Zijn inbreng is alleen het pakket van eisen waaraan de te ontwerpen houder aan moet voldoen. Zoals eerder vermeldt zijn de kosten inbegrepen in de totale kostprijs van 3,5 fte over een heel jaar. Voor dit project kunnen er geen reiskosten worden berekend. Alle informatie die nodig over materiaalgebruik en benodigde kooponderdelen is direct verkrijgbaar. Voor nieuwe producten, toepassingen en kooponderdelen worden vertegenwoordigers uitgenodigd. In de planning is uitgegaan van een totaal aantal dagen wat de productie gaat innemen, in het geval van de houder zijn dit 48 werkdagen. Omdat er op experimentele basis wordt gewerkt met lastig bewerkbare materialen kan er van worden uitgegaan dat de totale tijdsduur met ongeveer 1,5 week kan worden verlengd. De realisatie kost, met de verlenging, 2.400,- meer dan was begroot. De totale realisatie kost dan 17.760,-. 7 Evaluatie De huidige sample houders die in gebruik zijn hebben allen een kostprijs van ongeveer 20.000,-. Er wordt hierbij alleen uitgegaan van de werkelijke kosten die gemaakt worden voor de ontwikkeling, vervaardiging en aankoop van kooponderdelen voor de sample houders. Nieuwe modellen zullen hoger uitkomen in de kosten omdat alles rond de ontwikkeling van de nieuwe modellen experimenteel is en daardoor meer tijd in beslag zullen nemen. De werkelijke kostprijs van een sample houder wordt bepaald aan de hand van de ontwikkelings- en vervaardigingstijd en de patenten die er voor de houder worden aangevraagd als deze op de markt wordt gebracht. Omdat de groep die voor de opdrachtgever werkt bedoeld is als ondersteuning en ontwikkeling zal deze daar niets mee te maken hebben en kunnen geen invloed uitoefenen op de werkelijke kostprijs en is er geen inzage in die kosten. De houder wordt pas productie klaar gemaakt voor de handel als alle fouten en kinderziektes zijn weggenomen. Er zit dus nog een heel traject achter voordat het zover is. Ook hierbij heeft de groep geen enkel invloed of inzage wat de werkelijke kosten hiervoor zijn. De planning is uitgegaan van in totaal 1 ontwikkelingstechnicus, wat bij dit project ook werkelijk het geval is. Engineering en fabricage kunnen door meerdere technici worden gedaan wat alleen zal resulteren in een kortere levertijd. De kostprijs zal dan ongeveer hetzelfde zijn. 47
8 Bronvermelding Camp, Merlijn. THCP Weekopdrachten, 2013. p. 25, Verslag Excel Gantt Chart Template http://www.computergaga.com/blog/excel-gantt-chart-template/ Uitleg GANTT chart - http://www.youtube.com/watch?v=4sqqcwaufgc 48