donderdag 31 mei 2012
Soldeeropdracht: Brug
woensdag 30 mei 2012
Onderzoek koolstofvezel
Wat is
koolstofvezel (Carbon Fiber)?
Koolstofvezel
is een materiaal dat bestaat uit extreem dunne vezels van koolstof.
De vezels met een dikte van ca. 5 - 10 micrometer bestaan uit langgerekte
koolstofkristallen. De vezel kenmerkt zich door een zeer kleine rek voordat de
vezel breekt. Koolstofvezel of carbon fiber is een veel gebruikt
productiemateriaal in de hedendaagse autosport. Indien juist geproduceerd is
het sterker dan staal, en tevens ook lichter. De vezels en de matten worden voornamelijk
gebruikt als versterking in kunsthars voor de fabricage van zeer sterke en lichte composieten. Koolstofvezels worden gemaakt
uit acrylvezels
die door middel van pyrolyse bij temperaturen tot 3000 °C verkoold worden. Koolstofvezel
heeft als eigenschap dat het niet oxideert
onder invloed van water
en zuurstof.
Het heeft een aanmerkelijk lagere dichtheid dan staal, een grote treksterkte en een lage uitzettingscoëfficiënt. Deze eigenschappen
maken koolstofvezel-composieten zeer geschikt voor toepassingen waar een laag
gewicht, grote sterkte en grote stijfheid nodig zijn. De monocoques,
carrosserie, vleugels en remmen zijn allemaal uit koolstofvezel vervaardigd. Het
gebruik van koolstofvezel is t.o.v. staal en aluminium gewichtsbesparing. Ook
is de energie-absorbsie tot vijf keer zo hoog als die van staal.
Staal : 0,80 euro/kg Aluminium : 1.60 euro/kg Koolstofvezel : 50 euro/kg
Staal is veruit het goedkoopste materiaal. Vooral
koolstofvezel is heel duur. Een oorzaak hiervan is dat er maar weinig bedrijven
zijn die koolstofvezels produceren. In de toekomst gaan waarschijnlijk meer
bedrijven carbon fibres produceren waardoor de prijs zal dalen (deze trend doet
zich de afgelopen jaren al voor).
Gewicht
De soortelijke massa of dichtheid van de verschillende materialen :
Staal : 7800 kg/m3 Aluminium : 2700 kg/m3 Koolstofvezel : 1800 kg/m3 (T700
Materiaaleigenschappen
|
Staal
|
Aluminium
|
Koolstofvezel
(T700)
|
|
|
Treksterkte (Mpa)
|
400
|
150
|
4480
|
|
Elasticiteitsmodules
(Gpa)
|
200
|
69
|
245
|
Vooral de grote
treksterkte en de goede stevigheid van T700-koolstofvezel maken het een goed
materiaal waarin deze eigenschappen nodig zijn samen met een licht gewicht.
Elk materiaal heeft
ook een nadeel dat typisch is:
Staal : roest Aluminium
: bros Koolstofvezel: alleen
trekbelasting
Productie
Staal: de productie
van een body in staal gebeurd door stalen platen te persen tot de gewenste
vormen
Aluminium: plooien
en persen van platen tot gewenste vorm
Koolstofvezel: deze
worden gemaakt in een mal door het gebruik van koolstofvezelmatten en hars
De productie van
koolstofvezel body’s ten opzichte van stalen/aluminium body’s is totaal
verschillend. Dit vraagt dus een stevige investering van de autofabrikant.
Economisch
Koolstofvezel is veel duurder dan staal dus zal de prijs
van een wagen met een body van carbon fibres groter zijn dan een klassieke
wagen. De vraag is wie deze extra kosten gaat dragen. Gaan de constructeurs dit
doen of is de koper bereidt om extra financiële inspanning te doen voor het
milieu (reductie van het verbruik).
Bronnen
http://archief.aftersalesmagazine.nl/Aftersales_Magazine/29/magazine.php?spread=60#/zoompage/60/
http://bodypegasus.wordpress.com/2010/01/27/staal-vs-aluminium-vs-carbon/
http://www.lme-prijzen.nl/aluminiumprijs/
http://nl.wikipedia.org/wiki/Koolstofvezel
dinsdag 29 mei 2012
Plan van aanpak
Inhoud
1
Achtergronden
Opdrachtgever:
HZ University Of Applied Siences
Opleiding:
Engineering, Design & Innovation
De ontwerpopdracht van blok 4 hebben
we gekregen vanuit onze eigen opleiding. De opdracht die we hebben gekregen is
het
ontwerpen van een Hovercraft voor de mossel kwekers. Het vaartuig moet in staat
zijn om voedingssupplementen, voor de mosselteelt bij bv Bruinisse, op de
juiste locatie te kunnen droppen. Het geluid wat de hovercraft maakt kan tevens
gebruikt worden om de vogels af te schrikken. De doel is om met dit ontwerp in
een experimenteel kader te kijken of het bijvoederen van mossels effect heeft
op de groei. Hierdoor kan er eerder “geoogst” worden, of hebben de mossels een
groter formaat. Daarnaast wil men de mogelijkheid hebben om vogels te verjagen
tijdens laag water om de banken te beschermen tegen roverij.
2
Probleemstelling en doelstelling
De doelstelling van dit PvA is het zorgen voor een leidraad om de
proces zo goed mogelijk te kunnen doorlopen.
Centrale vraag:
Hoe kun je een combinatie maken tussen een kanon en een hovercraft
succesvol combineren.
Probleemstelling:
Hoe combineren we de twee tot een succesvol product.
- Hoe herkent de hovercraft de boeien die de
mosselbanken aangeven?
- Welke systemen zijn er nodig om sensoren
aan te sturen?
- Welke stuur mechanismes zijn er nodig om
de hovercraft goed te kunnen besturen?
- Hoeveel gewicht kan de hovercraft tillen
met het huidige vermogen?
- Hoeveel mag het kanon wegen?
- Kunnen we meer vermogen uit de motor halen
die voor lift zorgt?
- Wat is de optimale combinatie tussen
propeller en motor?
- Hoever kunnen we de hovercraft laten
varen?
- Hoe verbruiken we zo min mogelijk energie?
3
Opdrachtformulering
Resultaat
Aan het eind van dit project zal er een hovercraft staan
met een kanon erop, dat voedingssupplementen in het water vuurt om mosselen te
voederen. Het zal tevens ook vogels verjagen tijdens laag water om de banken te
beschermen.
Hz University Of Applied Siences
Opdrachtnemer
Projectgroep leerlingen HZ University Of Applied Sciences van de
opleiding ED&I:
- Matthijs de Jonge
- Peter Francke
-
Mesut Yilmaz
Opdracht
Denk in systemen en werk volgens het v-model om een hovercraft te bouwen dat is
geïntegreerd met een ballenkanon.
4 Projectgrenzen en randvoorwaarden
Projectgrenzen
De tijd die is verleend voor het project is 9 weken. Dit
is semester 4. Het gehele blok wordt in groepjes van 3 doorlopen. Zie planning.
1.
Moet
autonoom werken op accu’s.
2.
Maximale
afmetingen grondplaat: 60x60 cm, exclusief rok.
3.
De
hovercraft moet draadloos op afstand bestuurbaar zijn.
4.
Duurzaamheid
5.
De
hovercraft moet kunnen drijven (lichte materialen gebruiken).
5 Projectactiviteiten
Fase
1 Proces Plan (Projectweek/ Trans disciplinair) (1 week)
- Proof of Concept dmv berekeningen en Empirische
onderbouwing.
- Informatieve presentatie op A1. Principe keus, USP’s .
- Aantoonbaar gewerkt volgens het V model. Systeem
analyses en Sub-Systeem testen zijn hierbij items.
- Tijdsbesteding: 40 uur per persoon. Je werkt in groepjes van twee. Gebruik dit voor een effectieve taak verdeling! Huiswerk is dus niet nodig!
Eindproduct: Proof
of concept
Fase
2 System Design (2 weken)
- Een Plan van Aanpak (einde eerste week):
–
Onderzoeksvraag
–
Netwerkplanning
- Specificaties van het systeem (einde eerste week):
–
Hoofd en deelfuncties (Functie boom)
–
Definitie Sub-Systemen , 2de niveau (=direct
onder hoofdsysteem)
- Specificaties van het systeem incl. besturing (einde tweede week):
–
Proof of concept Systeem (Hovercraft, ballenkanon en
besturing)
–
Gedefinieerde marges (Analytisch en Empirisch)
- Tijdsbesteding 16 uur per persoon, je werkt in koppels. Gebruik dit voor een effectieve taak verdeling!
Eindproduct: PVA, specificaties systeem, specificaties
systeem inclusief besturing
Fase
3, Sub-System Design (2 weken)
- Gedefinieerde marges van de Sub-Systemen (Analytisch en Empirisch)
–
Eén helft eerste week
–
Andere helft tweede week
- Bijgewerkte planning
- Tijdsbesteding
32 uur per persoon, je werkt in koppels. Gebruik dit voor een efficiënte
taak verdeling! => netwerkplanning voor de komende weken van het blok
Fase 4, Component Design (2 weken)
- Gedefinieerde marges van de Componenten (Analytisch en Empirisch)
–
Eén helft eerste week
–
Andere helft tweede week
- Bijgewerkte planning
- Tijdsbesteding 32 uur per persoon, je werkt in koppels. Gebruik dit voor een effectieve taak verdeling!
Eindproduct: Gedefinieerde
marges van de Componenten (Analytisch en Empirisch)
Fase 5,6 & 7 Component and (Sub-) System
Build (1 week)
- Werkend 1:1 model
- Blog
file dump (Digitaal ter archivering), STARRT Formulieren gekoppeld aan het
leerdoel en de criteria daarvan
- POP/
PAP
- Bijgewerkte planning
- Tijdsbesteding 40 uur per persoon, je werkt in koppels. Gebruik dit voor een effectieve taak verdeling!
Eindproduct: 1:1
werkend model
Fase
8 Systeem Oplevering
- Presentatie
van 20 min incl. vragen
- Assessment
- Tijdsbesteding 32 uur per persoon, je werkt in koppels. Gebruik dit voor een effectieve taak verdeling!
Eindproduct: Presentatie
over het product
6 Producten
1.
Proof of concept
2.
PVA
3.
Specificaties
systeem
4.
Specificaties
systeem inclusief besturing
5. Gedefinieerde
marges van Sub-Systemen (Analytisch en Empirisch)
6. Gedefinieerde
marges van de Componenten (Analytisch en Empirisch)
7. Solidworks tekeningen
8. Tekeningen
9.
1:1 werkend model
en bijbehorende presentatie
De volgende boeken kunnen tijdens dit project
geraadpleegd worden:
| 1. Het ontwerpproces in de praktijk |
J. Timmers & M. van der Waals
|
2. Delft Design Guide
|
TU Delft
|
3. Productontwikkeling en Marketing
|
Hultink et al.
|
4. Ethiek en Techniek
|
Royakkers et al.
|
5. Dictaat Natuurkunde (cursus in het ontwerpen van elektrische en elektronische apparaten)
|
Michiel van der Weiden
|
6. Producttekenen en -documenteren
|
Arnoud Breedveld
|
7. Binas; informatieboek VWO-Havo voor onderwijs in natuurwetenschappen
|
nvt
|
8. Polytechnisch zakboek
|
P.H.H. Leijendeckers
|
9. Productergonomie - Ontwerpen voor gebruikers
|
J.M. Dirken
|
10. Manufacturing processes for design professionals
|
R. Thompson
|
11. Materiaalkeuze voor Ontwerpers
|
M. Kooijman en M. Pallada
|
12. Succesvol studeren, communiceren en onderzoeken
|
Noortje van Glabbeek
|
Andere middelen die gebruikt kunnen worden tijdens dit
project:
Arduino
basismodule met USB-poort-adapter-plugin-kaart.
Software
Solid Works 2011 of vergelijkbaar (gratis licentie beschikbaar)
7
Kwaliteitsbewaking
Om de kwaliteit van het product en de verslagen te
waarborgen is het makkelijk om steeds hetzelfde lettertype en dezelfde opbouw
te gebruiken om verwarring te voorkomen. Ook kun je je verslagen zo makkelijker
controleren op mogelijke fouten en makkelijk verbeteringen of toevoegingen
doen.
Om de kwaliteit van het project te waarborgen zullen er met
de begeleider momenten afgesproken moeten worden, waar hij verbeterpunten geeft
op ons werk en onze tussenproducten beoordeeld. Voor commentaar kunnen we ook
terecht bij medestudenten, door naar hun mening te vragen over het werk.
De beoordeling van de tussenproducten in de fases kan aan
de hand van verslagen en presentaties beoordeeld worden. Het gehele
ontwerpproces kan met een beschrijving van het product en een presentatie met
1:1 maattekeningen en het product zelf beoordeeld worden. De software die
vooral gebruikt gaat worden tijdens dit semester is Solidworks en zoals altijd
Microsoft Office 2010. Hardware dat voornamelijk gebruikt gaat worden is de
Arduino kit.
8 Beschrijving van de
projectorganisatie
Informatie
medewerkers
We hebben als hoofdtaak om een hovercraft en ballenkanon
uit te engineren. Om dit te bereiken zullen we de nodige tussenproducten moeten
opleveren en onszelf vaak moeten controleren of ons werk aan de eisen voldoet.
Ook laten we ons regelmatig controleren door de groepsbegeleider. In de
contactmomenten zullen we met de docent vragen behandelen die we over de
opdracht hebben.
Mochten we tussendoor vragen hebben zullen we of de
docent aanspreken of hem een nette e-mail sturen met daarin de vraag of het
probleem.
Het bewaren van onze verslagen zal in overzichtelijke
mappen of op de laptop gebeuren en tussentijdse producten zullen thuis bewaard
worden. Van verslagen zullen er elke keer een back-up maken zodat de kans
minder groot is om iets kwijt te raken.
Begeleider(s)
Naam:
J.W. Haak
Tel.:
-
E-mail:
-
Student
Naam:
Mesut Yilmaz
Adres:
Corellistraat 22
Postcode / Woonplaats: 4536 ED Terneuzen
Tel.:
-
Gsm:
06-48827371
Student
Naam: Matthijs de Jonge
Adres: Irisstraat 132
Postcode / Woonplaats: 4542 EJ Hoek
Tel.:
0115-441658
Gsm:
06-25336725
Student
Naam: Peter Francke
Adres: Strandweg 5
Postcode / Woonplaats: 4371 PJ Koudekerke
Tel.:
0118-551694
Gsm: 06-20512080
E-mail:
fran0087@hz.nl
9 Ontwerpvisie
De green machine moet goed aansluiten bij de
wensen van de mossel kwekers. Dit valt te realiseren door dit ontwerp zo licht
en doordacht mogelijk te maken. Hierdoor kan er meer voedsel worden gedropt wat
zorgt voor een beter resultaat bij de oogst van de mosselbanken. Dit product
kan door een ieder bestuurd worden waarmee dit een uniek exemplaar word.
10 Planning
Abonneren op:
Reacties (Atom)