IKOT Inlämning 8 Verifiera och utvärdera konceptet. Axel Jonson. Alexander Beckmann. Marcus Sundström. Johan Ehn CHALMERS TEKNISKA HÖGSKOLA

Transkript

1 GRUPP C1: Nicholas Strömblad Axel Jonson Alexander Beckmann Marcus Sundström Johan Ehn HANDLEDARE: Daniel Corin Stig Maskinteknik Göteborg, Sverige 2011 CHALMERS TEKNISKA HÖGSKOLA

2 1 Inledning Produkten som har utvecklats av projektgruppen måste uppfylla alla krav som ställs på den. Kravspecifikationen (se bilaga A) som utarbetades i steg 6 beskriver alla dessa krav och målvärden på varje krav. För att lättare kontrollera detta tillverkade projektgruppen en prototyp och förhoppningsvis få möjlighet att genomföra några funktionella test. Till sist kontrollerades måluppfyllnaden av konceptet mot kravspecifikationen för att se att produkten höll måttet. De tre stegen beskrivs närmare i respektive avsnitt nedan. 8.1 Prototyptillverkning De stora skillnaderna mellan projektgruppens produkt och Cleanergys nuvarande lösning är att höljet är tillverkat i plast istället för stål samt att höljet inte har någon bärande funktion ramen är tillverkad som en L-profil för att ha en bärande funktion det finns ett skydd för ljusinsläppet vid viloläge, så kallat bältdjuret keramik är monterat på halva framsidan istället för hela och dessutom på distanser fläktpaketet är placerat på undersidan, istället för längst bak. Dessa fem viktiga skillnader vill gruppen åskådliggöra på ett tydligt sätt med prototypen. I och med att det bara fanns 8 timmar tillgängligt i verkstaden för prototypbygge var projektgruppen tvungna att göra vissa förenklingar för att vara helt säkra på att en fullständig prototyp skulle hinna byggas. Dessa förenklingar bestod mest av ändringar i material i förhållande till den riktiga produkten. Vidare skulle prototypen tillverkas i skala 1:4 för att inte få allt för stora dimensioner. Bältdjuret Bältdjuret tillverkades i fyra delar, två byglar och en axel samt en gummibälg. Bygeln som fälls över hålet tillverkades i 1 mm stålplåt som klipptes till ett smalt band och böjdes till rätt form. Hålen där axeln ska sitta borrades upp. Den andra bygeln, det vill säga den som sitter fast på frontplattan, skars ut med bandsåg ur en 1 mm tjock stålplåt och slipades även för att få bättre passning. Infästningen till axeln böjdes med hjälp av en tång. Axeln konstruerades av en aluminiumstång som klipptes till rätt längd. TPE-bälgen representeras av en gummibälg som tillverkades genom att skära ut en del av en gummibill och limma fast den på byglarna. Ramen/frontplattan/keramiken/fläktpaketet Ramens balkar sågades ut ur en träplanka till rätt längd. Tjockleken och höjden var 30 mm (den grova tjockleken i sprickförebyggande syfte). De utsågade träbalkarna sammanfogades med hjälp av spik samt vinkeljärn till en L-profil. Front- och bottenplattan sågades ut ur en masonitskiva och spikades på plats. Frontplattan försågs med ett 35 mm hål, det så kallade ljusinsläppet. Bottenplattan försågs också med ett kvadratiskt hål

3 2 som sågades ut med en sticksåg, detta för att möjliggöra montering av det som symboliserar fläktpaketet. Fläktpaketet skars ut ur en plastskiva och kallbockades till rätt form. Sedan klämdes det på plats i bottenplattan. Keramiken sågades även den ut ur en masonitskiva till rätt mått och försågs med ett hål med diametern 60 mm. Anledningen till att hålet här är mycket större än det hålet i frontplattan är för att bältdjuret ska kunna sluta tätt runt ljusinsläppet utan att keramiken är i vägen. Sedan spikades keramiken fast på frontplattan med distanser mellan frontplattan och keramiken. Området kring frontplattans hål behöver också skyddas med keramik och en masonitskiva utnyttjades även här. Dock så sluter inte bältdjuret tätt kring ljusinsläppet om det är keramik runt hålet. Detta löstes genom att en stålskiva lades till vid keramiken runt hålet. Både stålskivan och keramiken gjordes i ett stycke av en masonitskiva. Allt detta limmades sedan fast på frontplattan. Det som symboliserar keramik målades svart. Hela bältdjuret monterades sedan fast på stålskivan på frontplattan med hjälp av lim. Höljet Som nämndes ovan gjordes höljet i plast. I projektgruppens fall var det Lexan som gällde, eller Polykarbonat (PC). Vid tillverkning av höljet så sågades två delar med önskad form ut ur plasten med hjälp av en bandsåg. Dessa delar förseddes med hål för montering, därefter bockades de till rätt geometri. De två bockade delarna limmades sedan ihop med hjälp av en limpistol. Sedan monterades höljet på ramen med mellanliggande fönsterlist med hjälp av träskruv. Resultat Överlag är projektgruppen nöjd med prototypen. Ytterligare tid i verkstaden hade varit bra så att prototypen hade kunnat likna den riktiga produkten ännu mer. De förenklingar som har gjorts påverkar inte projektgruppens mål med prototypen. De fem skillnaderna som beskrevs ovan syns tydligt i denna prototyp och det var syftet med bygget. På grund av prototypens uppbyggnad och ingående material så blir det väldigt svårt att genomföra något funktionellt test. Mer om detta under nästa rubrik.

4 3 Bilder på prototypen Nedan syns några bilder på prototypen med tillhörande figurbeskrivningar. Figur 1 - Prototypen sedd från sidan. Notera "fläktpaketet" i bottenplattan, plasthöljet och att keramiken är monterad på distanser. Figur 1 - Prototypen sedd framifrån. Notera den halvtäckande keramikplattan (svart) samt bältdjuret som för tillfället är öppet. Figur 3 - Prototypen sedd framifrån med bältdjuret stängt.

5 4 8.2 Funktionellt test De fem skillnaderna (se ovan) mot Cleanergy s nuvarande lösning som önskades visa med prototypen kräver inget funktionellt test utan dessa syns visuellt. Övriga funktionella tester som hade varit lämpliga att göra, såsom täthet, livslängd etc. går ej att genomföra då prototypen inte är byggd på ett sådant sätt att dessa tester kan möjliggöras. För att göra sådana tester krävs en fullskalig modell som är tillverkad i samma material som projektgruppens slutliga koncept, vilket det ej fanns tid och resurser till att tillverka. Ett test som gruppen önskade att genomföra är att se att keramiken täcker solens bana. Till detta krävs dock en parabol med 2 meter i diameter (i och med att prototypen var i skala 1:4) samt rätt vinkel på alla reflektionsplattor på parabolen. Detta är inte genomförbart då en sådan parabol med dessa egenskaper inte finns att få tag på. 8.3 Analys av måluppfyllnad För att kontrollera nivån av måluppfyllnad utgår man ifrån kravspecifikationen och de målvärden som uppgavs där. Först specificeras funktionen, därefter följer en kort diskussion huruvida målvärdet kan anses uppfyllt eller inte. Vissa mål blir dessvärre svårkontrollerade med den förenklade prototyp som byggts. Tätning förhindrar partiklar och väta I kravspecifikationen anges en IP65-klassning som krav. Detta innebär att produkten är helt dammtät och skyddad från spolande vatten i alla riktningar. Det får anses att en gummitätning fastskruvad mellan en stel stålram och ett relativt tjock plasthölje skall klara av att uppvisa det tryck som krävs för att uppnå IP65-nivå. Dock har inga verkliga tester utförs för att verifiera detta då tiden inte tillät ett prototypbygge med stålram och med en tillräckligt stark plast. Solskydd skyddar front mot sol Solskyddet/keramiken är placerad på ett sådant sätt att den skyddar höljet mot soljus under alla de rörelsemönster som specificerats. Ett keramiskt material kommer med lätthet klara av den värme som kommer avges med den givna detrackhastigheten på 1 /sekund. Inga direkta beräkningar för att stödja detta har utförts. Höljet skyddar komponenter Höljet kommer att vara helt utan skarvar eller möjliga glapp där partiklar och väta kan tränga in, förutsatt att tätningarna håller tätt. Höljet kan med andra ord anses helt tätt och uppfyller därmed målvärdet. Vilolägesskydd skyddar mot partiklar och nederbörd Bältdjurskonstruktionen ställde inga större svårigheter att tillverka, god passform uppnåddes efter förutsättningarna och man kan därmed anta att en maskinell tillverkning av kommer att ge goda toleranser och god förmåga att sluta tätt både mot väta och partiklar. Ramen bär upp komponenter Ramen är i sort sett oförändrar vad gäller bärförmåga och uppfyller således de krav som ställs. Ljusinsläppet släpper in solenergi Inget solljus blockeras när bältdjuret ej är i drift och målvärdet är därmed uppfyllt. Ventilering ventilerar vätgas Den bottenplacering av fläktpaketet som valts lär ge en bättre ventilering än tidigare. Den välvda form som tilldelats höljet kommer förhoppningsvis hjälpa ventileringen av vätgas att fungera mer effektivt på grund av ett bättre luftflöde.

6 5 Enheten överlever i 25 år Plasthöljet i kombination med frontplattan i stål och den halvtäckande keramiken bör ge en lång livslängd. Om målvärdet 25 år är uppfyllt är oklart då ett funktionellt test behöver genomföras för att verifiera detta. Enheten kan massproduceras Alla tillverkningsprocesser som har valts för respektive modul bör gå att genomföras enligt Process Selection. Självklart borde ytterligare kontroller genomföras angående tillverkningsbarheten innan målvärdet kan anses som uppfyllt. Utformning underlättar montering/demontering Höljet är lätt att montera/demontera och flytten av fläktpaketet ger mer utrymme under underhåll etc. Fästen sluter tätt Skruvarna kommer att dras genom gummitätningen som då kommer sluta tätt kring dessa för att förhindra insläpp av väta. Produkten är lätt Inga viktuppgifter för referenslösningen finns varvid en relativ jämförelse inte kan utföras exakt. Med hjälp av CAD-modellerna och aktuellt materialval kan det valda konceptets vikt uppskattas till 100 kg (exklusive fläktpaket) vilket får anses acceptabelt enligt målvärdena. Höljet kräver service Höljet kommer att vara underhållsfritt och uppfyller därmed målvärdet. Höljet blockerar solljus in i parabolen Ingen blockering av solljuset kommer att ske vilket betyder att målvärdet är uppfyllt. Ramen kräver service Ramen har inga markanta skillnader ur underhållssynpunkt mot originalet, vilket fungerade okej. Målvärdet är alltså uppfyllt. Vilolägesskydd för ljusinsläpp blockerar solljus Vid förslutning blockeras allt solljus, under normal drift skyms inget. Produkten blir dyr Kostnaden för produkten blev dyrare än väntat men får ändå anses acceptabel och definitivt billigare än den nuvarande lösningen. Slutsats Som nämndes ovan behöver en hel del funktionella tester att utföras för att verifiera målvärdet. Projektet behöver inte starta om från steg 5, utan det enda som behövs är tillverkning av en fullskalig prototyp i rätt material för att några funktionella tester ska kunna genomföras. Om testerna visar sig gå bra så är projektgruppen övertygad om att ett koncept med högre kundvärde än referenslösningen har utvecklats.

7 0 Bilaga A: Slutlig kravspecifikation I punkt 8.3 ovan analyseras måluppfyllnaden av konceptet som har tagits fram. Denna analys är direkt kopplad till kravspecifikationen, därför får den inkluderas i inlämningen som en bilaga. Koncept Tätning hindrar partiklar och väta HF Täthet IP-klassning Gummipackningar ca IP44 Gummipackningar + överlappande list på hölje. Kundvärdesmatris/kravspecifikation Funktioner Klass Mätetal Enhet Referenslösning Referensvärde Konceptvärde IP65 Målvärde IP65 Solskydd skyddar front mot sol HF JA/NEJ JA/NEJ Keramikplattor JA Keramikplattor + spalt, halvtäckande JA JA Höljet skyddar komponenter HF Skala 1-10 Stålhölje 6 Plasthölje utan skarvar. Vilolägesskydd skyddar mot partiklar och nederbörd HF Insläpp % Nedfällbar lucka 2 % Bältdjursformad bälg % 0 % Ramen bär upp komponenter HF JA/NEJ JA/NEJ Stålram JA Stål, L-profil. JA JA Ljusinsläppet släpper in solenergi HF Insläpp % Hål 100 % Hål 100 % 100 %

8 1 Ventilering ventilerar vätgas HF Skala 1-10 Fläktpaket 7 Fläkt monterad undertill och blåser uppåt. Enheten överlever i 25 år HF Tid År Hela referenslösningen Enheten kan massproduceras HF Skala 1-10 Hela referenslösningen Utformning underlättar montering/demontering Hela konceptet - 25 år 5 Hela konceptet 8 10 TF Skala 1-10 Rektangulär 4 Avtagbart skal 9 7 Fästen sluter tätt TF Skala 1-10 Skruvar 9 Skruvar Produkten är lätt TF Skala 1-10 Stålhölje och stålram 3 Plasthölje med stålram 7 7 Höljet kräver service OF Hur ofta Tid Eventuell ommålning Höljet blockerar solljus in i parabolen OF Hur mycket % Marginell blockering Varje år Underhållsfritt hölje Aldrig Aldrig 0 % Marginell blockering 0 % 0 % Ramen kräver service OF Hur ofta tid Invändig Aldrig Invändig Aldrig Aldrig Vilolägesskydd för ljusinsläpp blockerar solljus OF Hur mycket % Marginell blockering 0 % Marginell blockering 0 % 0 %

9 2 Produkten blir dyr OF Skala 1-10 Keramik, stålhölje, underhåll krävs. 8 Keramik, plasthölje, inget underhåll. 5 6