Productieprocessen - Les 3 PDF

Team Robotica Productieprocessen - les 3 Deze 3e en laatste week bekijken we de volgende hoofdgroepen PT: Additieve technieken Monteren Verbinden (onderdeel van monteren) Verbinden en monteren hangen nauw met elkaar samen, om het overzichtelijk te houden zijn het 2 losse modules. Hoof...

Team Robotica Productieprocessen - les 3 Deze 3e en laatste week bekijken we de volgende hoofdgroepen PT: Additieve technieken Monteren Verbinden (onderdeel van monteren) Verbinden en monteren hangen nauw met elkaar samen, om het overzichtelijk te houden zijn het 2 losse modules. Hoofdonderwerp is dus hetzelfde Additive manufacturing Monteren Verbindingstechnieken Lesson 1 of 3 Additive manufacturing Team Robotica Additive manufacturing (AM) = materiaal toevoegen Additive = additief (additioneel, toegevoegd) Manufacturing = productie Zoals we gezien hebben in module 2 zijn een groot deel van de productietechnieken gebaseerd op materiaal wegnemen (mechanische bewerkingsvormen waarbij materiaal weggenomen wordt). Dit weggenomen materiaal is (zonder extra handelingen) niet meer bruikbaar. Vandaar dat er de laatste decennia (mede vanuit duurzaamheidsoogpunt) sterk wordt ingezet op additive manufacturing. Het toevoegen/aanbrengen van materiaal daar waar het nodig is, i.p.v. wegnemen. Een radicaal andere denkwijze, en dus ook andere ontwerpaanpak. Ontwikkelingen op dit vlak gaan hard, nieuwe AM technieken schieten her en der uit de grond. In deze module richten we ons specifiek op 3D (3 dimensionaal) printen A DDI T I E F V S PR I N C I PE PR I N T V O L UME GE WE L DI G ! / ? C ON VE N TION E E L Het basis principe van 3D printen is het opdelen van een digitaal object in 2 dimensionale (2D) plakjes ('slices'). Je bouwt dus een 3D onderdeel op uit 2D plakjes Deze plakjes kunnen vervolgens m.b.v. een fysiek proces gerealiseerd worden. Dit fysieke proces baseert zich op het afleggen van een hoog viskeus materiaal wat in verloop van tijd stolt en dus vormvast wordt. Let op: laag viskeus (= vloeibaar) is niet geschikt want dat is een vormvrije substantie (en vloeit dus weg) Goed om te weten dat het idee van 'slicen' al rond 1980 beschreven is (blauw omkaderde deel), probleem was toentertijd dat het fysieke systeem nog niet bestond (rode kader). Deze fysieke processen zijn de laatste 20-30 jaar sterk in ontwikkeling gekomen A DDI T I E F V S PR I N C I PE PR I N T V O L UME GE WE L DI G ! / ? C ON VE N TION E E L Het printvolume is meestal de beperkende factor in je proces. Deze wordt bepaald door de slag van de X,Y en Z beweging. Vaak zijn deze relatief klein (20x20x20 cm). Grote onderdelen zul je dus samen moeten bouwen uit meerdere print onderdelen. Grotere printvolumes zijn mogelijk, maar de kosten stijgen dan vaak exponentieel mee  A DDI T I E F V S PR I N C I PE PR I N T V O L UME GE WE L DI G ! / ? C ON VE N TION E E L Conventionele gedachtegang: Werken vanuit het bewerken van hal abricaten Weghalen van materiaal waar je het écht kwijt moet Zo min mogelijk bewerkingen/materiaal weghalen (goedkoper!) Gesloten holtes in 1 stap fabriceren onmogelijk (denk bv aan koelkanalen in matrijzen) Additieve gedachtegang: Toevoegen van materiaal waar je écht nodig hebt Zo min mogelijk materiaal gebruiken (goedkoper!) Gesloten holtes zijn mogelijk: focus ligt nu op materiaal om een holte ipv de holte zelf weghalen A DDI T I E F V S PR I N C I PE PR I N T V O L UME GE WE L DI G ! / ? C ON VE N TION E E L Voordelen: grote vormvrijheid korte doorlooptijd mogelijkheid om geassembleerde onderdelen te printen materialen met hoog viskeuze fase te printen (metalen, kunststo en, beton, chocolade, marsepein) Nadelen: grote productie aantallen?  mechanische eigenschappen? vergt wat ervaring: ontwerp slicing software ondersteuningen/supports machine vs materiaal eigenschappen (filamentbreuk) Enkele 3D printtechnieken Hieronder worden enkele veelvoorkomende printtechnieken kort behandeld: FDM (kunststof) SLS/SLM (metaal & kunststof) NB er zijn vele 3D printtechnieken, deze worden hier buiten beschouwing gelaten. Vooraf: supports als je 3D printtechnieken bekijkt is het raadzaam te kijken of het basismateriaal als ondersteuning kan dienen of dat je 'in de lucht' print. In dat laatste geval moet je je onderdeel voorzien van ondersteuning ("supports") zodat je materiaal uit kan harden voor het naar beneden zakt. Die supports worden aangebracht door pre-processing software. FDM – Fused Deposition Modelling kunststof op rol (filament) wordt verwarmd door een printkop waardoor het materiaal hoog viskeus wordt. De 2D contour kan gelegd worden, waarna deze uithard. Kenmerken: perfect voor hobby gebruik relatief grove afwerking goedkoop (kosten evenredig met materiaal massa) De laagdikte van het materiaal zie je goed terug in het eindproduct Let op dat supports hier dus nodig zijn! FDM - lm – YOUTUBE Fused Deposition Modelling (FDM) Process at Loughboro…  Fused Deposition Modelling (FDM) Process at Loughborough University An informative video on the stereolithography process, explaining how it works and specific details about the machine we have here in the Wolfson School of M... VIEW ON YOUTUBE  SLS – Selective Laser Sintering Sinteren is het aan elkaar smelten van poeder/korrels (granulaat). Dit houdt in dat alleen de buitenste rand aan elkaar smelt! Dus per definitie poreuze onderdelen. Het poeder zit in een bak (printvolume) en wordt egaal verwarmd tot rond de smelttemperatuur. Vervolgens wordt er door een laser (laagvermogen, want materiaal zit al tegen smelttemparatuur aan) een contour beschreven. Daar waar de laser energie toevoert smelten korrels aan elkaar. De tafel zakt een laagje (afhankelijk van poedergrootte) en er wordt een laag nieuw poeder aangebracht waarna het proces zich herhaald. Dit poeder kan zowel metaal als kunststof zijn. Let erop dat bij kunststo en het poeder als ondersteuning dient (geen supports nodig), bij metaal is dat vaak wel nodig ivm gewicht van de samengesmolten onderdelen (zakt naar beneden in het poederbed) Kenmerken zowel kunststof als metaal in poedervorm  poreuze onderdelen relatief grote batches mogelijk dure machines en vaak ook duur materiaal metaalpoeder per definitie gevaarlijk voor gezondheid nauwkeurig, mooie afwerking doordat poeder ondersteunend is, kun je je hele volume vullen met printobjecten nabehandeling nodig (poeder verdrijven) let op met holle structuren (poeder moet eruit kunnen) SLS - lm – YOUTUBE Selective Laser Sintering (SLS) Process at Loughborough …  Selective Laser Sintering (SLS) Process at Loughborough University An informative video on the stereolithography process, explaining how it works and specific details about the machine we have here in the Wolfson School of M... VIEW ON YOUTUBE  SLM – Selective Laser Melting zoals de naam al aangeeft is het verschil dat het materiaal daadwerkelijk aan elkaar smelt. Dit wordt hoofdzakelijk toegepast bij metalen. Principe is gelijk aan SLS alleen wordt meer energie toegevoerd om het materiaal te laten smelten Let op dat hier supports nodig zijn het onderdeel aan de basisplaat bevestigen Dit vergt veel nabewerking: scheiden van basisplaat basisplaat nabewerken (vlak maken) stralen warmtebehandeling t.b.v. materiaaleigenschappen verbeteren (zie verderop) SLM - Windesheim metaal printer – RTV OOST RTV OOST Hogeschool Windesheim stelt dure driedimensionale metaalprinter beschikbaar voor studenten en bedrijfsleven Hogeschool Windesheim stelt dure driedimensionale metaalprinter beschikbaar voor studenten en bedrijfsleven Hogeschool Windesheim in Zwolle is de trotse eigenaar van de eerste grote industriële 3D metaalprinter, waar studenten en bedrijven in Overijssel mee kunnen oefenen. Het apparaat is vandaag o cieel in gebruik genomen en kost normaal gesproken meer dan een miljoen euro. READ MORE RTV OOST  Ontwikkelingen De ontwikkelingen op het 3D gebied vinden in de basis plaats op: 1. Materiaaleigenschappen (is gesmolten poeder even sterk als massief materiaal?) 2. Productie aantallen (uit de prototype sfeer en richting massa productie) 3. Topologie optimalisatie (mogelijk gemaakt door additive manufacturing) 4. Geassembleerd printen (spaar je assemblage uit) Materiaal eigenschappen Veel onderzoek gaat momenteel uit naar de mechanische eigenschappen van geprint metaal. D.m.v. warmtebehandelingen wordt geprobeerd deze eigenschappen te verbeteren. Ter illustratie: Links: rekgrens (einde elastisch gebied) van onbehandeld 3D geprint materiaal (blauw) en zelfde samples na warmtebehandelingen. Rechts: kerfslagwaarde (maat voor taaiheid van materiaal) Zoals je ziet wordt de richting nu van belang (3D geprint materiaal = anisotroop) maar voldoet het qua sterkte wel aan de wettelijk norm. Taaiheid echter redt je alleen als je warmtebehandelingen toepast (eigenlijk is je materiaal dus te bros) Massaproductie Het printvolume is voorlopig de beperkende factor. Wel zijn er studies (nesting software) omhet beschikbare volume zo e cient mogelijk te benutten. Op deze manier kun je meerdere (kleine) onderdelen in 1 print fabriceren Topologie optimalisatie "Topologie-optimalisatie is een wiskundige methode die de materiaallay-out binnen een bepaalde ontwerpruimte optimaliseert, voor een bepaalde reeks belastingen, randvoorwaarden en beperkingen met als doel de prestatie van het systeem te maximaliseren." [Wikipedia] Praktisch betekent dit: alleen daar materiaal toevoegen waar het belastingtechnisch nodig is. Dit principe bestond al lang (de natuur kent deze structuren al: botten) maar we waren niet instaat om dit fysiek te fabriceren (met conventionele technieken is dit niet te doen). Door de ontwikkeling in additive manufacturing technieken is ook topologie optimalisatie in een stroomversnelling gekomen (vormvrijheid) Topologie: voorbeeldcase Niet alleen qua sterkte/stijdheid vs gewicht maar ook qua assemblage kan veel winst gepakt worden (er hoeft niet meer 16 meter gelast te worden). Dit onderdeel wordt nu gegoten, zie volgende slide Zandgieten & 3D printen  Ook interessant: de zandmal van dit onderdeel wordt ook gefabriceerd mbv 3D print technieken! Geassembleerd printen: motortje in 1 print met Windesheim SLS PA12 (nylon) Interessante video's Toekomst: zelf assemblerende onderdelen? YOUTUBE  4D Printing is the Future of Design 4D Printing is the Future of Design Share on Facebook: http://on.fb.me/1xxfZWjThat's right, it's one D better! Actually, 4D printing is about using a 3D printer to produce self-reconfiguring, p... VIEW ON YOUTUBE  YOUTUBE Amazing Items Made with 3D Printers  Amazing Items Made with 3D Printers Mind blowing creations from 3 dimensional printed objects.Subscribe to our channel: http://goo.gl/9CwQhg------------------------------------- ----------------... VIEW ON YOUTUBE  YOUTUBE Gaia | 3D printed earth house with Crane WASP | Presenta… Gaia | 3D printed earth house with Crane WASP | Presentation Video Gaia, the first 3D printed earth house, has been presented at "Viaggio a Shamballa" in Italy. This is the first architectural module ever realized with the 3... VIEW ON YOUTUBE  1 van de vele nieuwe ontwikkelingen: polyjet  YOUTUBE The Power of PolyJet 3D Printing in 73 Seconds The Power of PolyJet 3D Printing in 73 Seconds If you need precision, color, product realism, amazing surface quality - PolyJet is your first stop in your 3D printing journey.This quick spin through the w... VIEW ON YOUTUBE  Lesson 2 of 3 Monteren Team Robotica Monteren We hebben in de diverse voorgaande modules gezien hoe onderdelen geproduceerd kunnen worden. Parameters hierbij zijn bv productie aantallen (seriegrootte), materiaal(eigenschappen) en vormvrijheid. Om van deze onderdelen iets zinnigs te maken moeten deze gemonteerd worden. Het montageproces kan zeer arbeidsintensief (en dus duur) worden gemaakt. In ons land (en de landen direct om ons heen) kunnen manuele montagekosten wel oplopen tot 75% van de kostprijs van een machine. Als constructeur is het dus ook zaak na te denken over hoe een machine makkelijk te monteren is. Montageprocessen kunnen op verschillende wijzen worden ingericht om assemblage zo e ciënt (Henry Ford) en ergonomisch (Henry Ford?) mogelijk te laten verlopen Definitie: Monteren of Assembleren is het samenbrengen van onderdelen (of deelsamenstellingen) tot een samengesteld geheel. Net als bij een enkel onderdeel, speelt ook bij montage de seriegrootte een belangrijke onderscheidende rol: Enkelstuks of kleinseries: handmatig (denk aan privéjachten). Series: voormontage van modulen, eindmontage op montagestations (denk aan vliegtuigen). Grootseries: veel montagestations met overwegend handmatige montage (denk aan auto’s). Massa: grotendeels geautomatiseerde fabricage (denk aan gloeilampen) Trend: Consumenten willen gepersonaliseerde producten hebben; dit stelt hele andere eisen aan de inrichting van het montage proces "Je kunt hem bij ons in alle kleuren kopen, als het maar zwart is.“ (H. Ford; 1914) “Maak de Renault CAPTUR echt van jou en creëer een interieur dat perfect bij je past.” (Renault; 2017) "Henry Ford"lopende band: ergonomie had men nog niet van gehoord. Wordt tegenwoordig echter steeds belangrijker!  De mens kan veel: oppakken (ook uit chaos), positioneren, visuele controle etc etc. Maar de mens is snel afgeleid, heeft pauze en voedsel nodig en wordt ziek. Mede daarom worden steeds meer taken overgenomen door robots en/of cobots (collaboratieve robots), vooral in (Westerse) hoge loon landen K E N ME R K E N VA N MO N TA GE DE E L A SSE MB L A GE OVE R ZIC H T Laatste stap in een productieproces Voor een relatief groot deel handmatig, dit wordt vaak veroorzaakt door de complexe taken die assemblage vaak inhouden K E N ME R K E N VA N MO N TA GE DE E L A SSE MB L A GE OVE R ZIC H T Een machine wordt tegenwoordig opgebouwd uit deelassemblages. Dit komt voort uit specialisatie en ruimte. BMW bv maakt geen koplampen, bumpers of stoelen. Deze worden gemaakt door toeleveranciers die gespecialiseerd zijn in deze taken. Bijna alle moederbedrijven zijn dus in praktijk assemblage hallen (alle auto leveranciers, Airbus, Boeing). praktisch voordeel met het werken van deelassemblages is de verantwoordelijkheid. BMW kan portieren die niet correct zijn terugsturen (zonder kosten) en nieuwe laten komen. Let wel op dat BMW eindverantwoordelijke is: als er een terugroep actie plaatsvindt komt BMW met naam in de krant, de toeleveranciers kennen consumenten niet. Denkende vanuit deelassemblages en montagetijd: kies altijd voor een handige structuur zodat onderdelen simpel uitwisselbaar zijn. Kortom kleine aanpassing verschil in product! Zie hieronder de grill van een BMW: ander uiterlijk, qua montage echter geen verschil! K E N ME R K E N VA N MO N TA GE DE E L A SSE MB L A GE OVE R ZIC H T Om een overzicht te krijgen in deelassemblages wordt er vaak gewerkt met een Product- breakdown-structure. Hiermee krijg je inzicht in opbouw van een product en ook in voorraden! Alle voorraadbeheer programma's (bv ERP software) is op een dergelijke structuur gebaseerd Montagehandelingen: primair & secundair De hoofdgroep montagehandelingen wordt in 2 groepen onderverdeeld: primaire handelingen en secundaire handelingen. Onthoud: primair: voegt waarde toe (hier is een klant bereid toe om voor te betalen), bv testen secundair: "noodzakelijk kwaad". Dit is nodig voor de montage maar je kunt het niet aan de eindklant doorberekenen. Logischerwijs: als je de secundaire handelingen kunt minimaliseren, kun je producten goedkoper op de markt brengen, bv opslag hal abricaten. Lean management Deze 2 groepen worden hieronder kort besproken Montagehandelingen – Overzicht montage handelingen: in het bijzonder primair Primair: hanteren - geordende en ongeordende aanvoer – Ongeordende aanvoer: onderdelen liggen los in bakken en worden met de hand uitgenomen. De oriëntatie van het onderdeel ligt niet vast tijdens de aanvoer. Geordende aanvoer: oriënteren is na de aanvoer niet meer nodig maar ligt al vast in bijvoorbeeld een tray of rek. Dit maakt geordende aanvoer geschikt om toe te passen bij geautomatiseerde montage. Bedenk dat bij het toepassen van cobots/robots dit de grootste impact heeft op aan- & afvoer van je producten. De mens kan gewoon onderdelen uit een bak (met chaos) pakken: "bin picking". Een robot vereist praktisch altijd een geordende aanvoer. Dit kun je afdwingen bij je toeleverancier (auto branche: koplampmodules worden in trays geleverd), maar vaak is dit niet mogelijk. Daarom moet er ook geïnvesteerd worden in het voortraject van je proces. Bv: onderdelen verenkelen (trilgoten of - cubes), (3D) camera's om objecten te detecteren, rondloop systemen (kansberekening) etc etc Primair: hanteren van onderdelen/werkstukken – Hanteren omvat: Oppakken Oriënteren Positioneren Kan handmatig maar ook automatisch (pick-and-place). Let daarbij op dat de crux bij de meeste industriële toepassingen zit in het oppakken: de gripper van de robot/cobot kan vaak zeer complex zijn. Oriënteren en positioneren wordt dan door de robot gedaan (of een X,Y,Z verplaatsingsmodule) Primair: hanteren - bouwmallen – Als gezegd wordt veel assmeblage manueel gedaan: de mens maakt fouten welke we willen voorkomen. Bij repeterende handelingen worden vaak bouwmallen/assemblagetools gebruikt om fouten in de assemblage te voorkomen. Onderdelen kunnen maar op 1 manier gepositioneerd worden. Vaak worden deze mallen dmv sensoren gecontroleerd voor deze vrijgegeven worden (AWL) Primair: verbinden – Zie voor verdieping op verbinden de volgende module 3 verbindingswijzen geordend nav assemblage snelheid: 1. Klikvingers. Grote voordeel: mee te nemen in productdesign. Makkelijk te monteren (geen extra handelingen of materiaal nodig). Losneembaarheid afhankelijk van je design 2. Kitten/lijmen. Grote voordeel: krachten verdelen over het complete oppervlak. Licht van gewicht. Niet of moeilijk los te nemen 3. Bouten/schroeven. Grote voordeel: makkelijk los te nemen. Verder bijna enkel nadelen: extra materiaal nodig (gewicht/kosten), lastig (geautomatiseerd) te assembleren, creëert puntbelastingen Primair: monteren - afstellen – Is primair proces: de klant is bereidt te betalen voor een product dat correct is afgesteld Primair: testen – Zelfde als voor afstellen: de klant is bereidt om voor een goed functioneel getest product te betalen. Marketeers maken hier gebruik van: Ikea Montagehandelingen - secundair Secundaire montagehandelingen – Makkelijkste (of enigste) manier om de kostprijs naar beneden te krijgen zonder aan kwaliteit van je eindproduct in te leveren, is e ciënter werken mbt de secundaire montagehandelingen. In het bijzonder opslag en transport. Secundair: opslag - Pullproductie en J(ust)I(n)T(ime)-strategie – Geld besparen op opslag, betekent opslag minimaliseren en dus hogere eisen aan je toeleveranciers stellen Pull-productie: onderdelen/hal abrikaten worden door het daaropvolgende (montage)proces “aangeroepen”. Een assemblagestaion vraagt dus een product aan van een voorgaand station als dit uitkomt. Dit voorkomt het opbouwen van een (tussen)voorraad en mogelijk een opstopping. Dit principe wordt ook wel one-piece-flow genoemd (dus klantspecifiek assembleren) Ter indicatie: Henry Ford maakt gebruik van het push principe. Station 1 in het assemblageproces heeft het werk klaar en duwt dit door naar station 2 (ongeacht of stations 2 klaar is voor een nieuw product). Er zijn dus veel tussenvoorraden en eventuele fouten worden pas laat ontdekt Just In Time: het onderdeel of hal abricaat komt precies op tijd (Just-In-Time) beschikbaar. Voorraden zijn vaak max 10-30 minuten. Ontzettend storingsgevoelig: komt een kink in de logistieke lijn (bv file) dan zijn onderdelen te laat en staat de eindassemblage stil YOUTUBE Lean - One-Piece Flow is Simple (Voiceover Version)  ea O e ece o sS p e ( o ceo e e so ) Lean - One-Piece Flow is Simple (Voiceover Version) One-piece flow isn't complicated! Here Jeremy Sullivan walks you through a simple way to change everything. Email [email protected] with questions,... VIEW ON YOUTUBE  Secundair: transporteren – Transport is onoverkomelijk. Idealiter zijn de afstanden zo klein mogelijk (Henry Ford: mensen staan schouder aan schouder) In moderne assemblagelijnen wordt er gebruikt gemaakt van een productdrager. De functie hiervan is het ondersteunen, transporteren en ergonomisch beriekbaar maken van de hoofdassemblage. Deze drager wordt tegenwoordig steeds intelligenter: bv barcodes en RFID tags geven inzicht waar de hoofdassemblage zich bevindt, maar slaan ook assemblage data op. Zo zijn van reeds verkochte producten assemblage info (tot op de minuut nauwkeurig) terug te herleiden. Productdragers kunnen bv ook kantelen om assemblage ergonomischer te maken Secundair: transport tussen stations – De productdrager kan op verschillende wijzes van het ene station naar het andere worden vervoerd: Continu: productdrager beweegt ononderbroken en gelijkmatig langs alle stations (autoindustrie). Synchroon intermitterend: productdrager staat gedurende een vaste periode stil, er zijn geen bu ermogelijkheden (vaak uitgerust met een "schotklok", telt af tot nul, daarna doorwisselen: Scania) Asynchroon intermitterend: toevoegen van bu ers tussen de stations. Hierdoor kan de cyclustijd per station variëren. Grootste voordeel: minder gevoelig voor storingen en een betere balans in je proces! Nadeel: kan veel ruimte kosten! Secundair: transporteren - opstelling montagestations – Om transportafstanden te minimaliseren kan er gevarieerd worden met opstellingen van de diverse assemblage stations. Sequentieel (links): - iedere handeling moet ongeveer evenvele tijd in beslag nemen (anders tussenvoorraden) - Opstopping, grote voorraden als er 1 uitvalt + Fouten in productie zie je vrij snel Parallel (rechts): - Kan leiden tot verschillende belastingen per station (vaak stuksbeloning; de 1 werkt harder dan de ander) + iedereen eigen snelheid, minimale tussenvoorraden Hybride: vaak zie je dat deze oplossingen nooit 1 op 1 ergens toegepast kunnen worden en zie je hybride varianten: bv in een sequentiële lijn worden een aantal handelingen parallel uitgevoerd, bv omwille van de handelingstijd Montagegericht ontwerpen Poka Yoke (ontstaan vanuit het lean management): reduceren van montage fouten Met deze info in het achterhoofd kun je montagegericht ontwerpen: Reduceer het aantal onderdelen voor een eenvoudiger montage.  Vereenvoudig de assemblagehandelingen, bijvoorbeeld door centreerpennen toe te passen (poka yoke = onderdeel past maar op 1 manier). WIKIPEDIA Poka yoke - Wikipedia Poka yoke ( ポカヨケ) is een Japanse term gebruikt in lean manufacturing en betekent zoveel als foutpreventie (een poka is een onbedoelde fout en yokeru is 'voorkomen'). Het is een methode om een productieproces zodanig te vormen dat het bijna onmogelijk wordt om fouten te maken. READ MORE WIKIPEDIA  Voorbeelden Diverse assemblagelijnen  YOUTUBE 2013 Mercedes C Class Production Process 2013 Mercedes C Class Production Process Mercedes Benz Production Factory for the all new 2013 C Class Check my other Videos and Subscribe if you like! :-) cheers! VIEW ON YOUTUBE  Handmatige assemblage YOUTUBE Afdelingen engineering en assemblage van ERIKS Aandrijf… Afdelingen engineering en assemblage van ERIKS Aandrijftechniek Schoonhoven ERIKS Aandrijftechniek Schoonhoven bezit een eigen engineeringsadeling waar o.a. nieuwe producten ontwikkeld worden. Op de assemblage afdeling worden de producten volgens de lean principe gemonteerd. Dit filmpje geeft u een kleine inkijk! VIEW ON YOUTUBE  YOUTUBE Airbus A380 Production! How it's made! The biggest pass… Airbus A380 Production! How it's made! The biggest passenger plane ever!  Airbus A380 Production line: Timelapse production of the biggest plane, the Airbus A380.Please subscribe ȶ VIEW ON YOUTUBE  YOUTUBE Bentley W12 ENGINE Manufacturing ► Bentley Factory - W12 Engine ► If you love cars, you should subscribe now to YouCar's channel: http://urlz.fr/lEd Go ahead, it's free! All the Best. VIEW ON YOUTUBE  Oefenvragen Op welke manier kun je de positioneernauwkeurigheid van te assembleren onderdelen verbeteren? Door gebruik te maken van optische systemen. Door pennen in gaten van afschuiningen te voorzien. Door gebruik te maken van meegevendheid van de pick-and-place-module. Alle drie de bovenstaande antwoorden zijn correct. SUBMIT Hanteren is een van de primaire montagehandelingen. Wat wordt hiermee bedoeld? Het oppakken van onderdelen.  Het oriënteren van onderdelen. Het positioneren van onderdelen. Alle drie de bovenstaande antwoorden zijn juist. SUBMIT Welke handelingen vallen onder de primaire montagehandelingen? Transporteren. Afstellen. Reinigen. Verpakken.  SUBMIT Welke montageopstelling zien we in onderstaand plaatje? Sequentieel. Parallel. Hybride. SUBMIT Lesson 3 of 3 Verbindingstechnieken Team Robotica Verdieping op de primaire montagehandeling: verbinden Deze module kijken we naar de volgende verbindingstechnieken. (NB er zijn er meer, die worden in deze module buiten beschouwing gelaten): 1. Mechanische verbindingstechnieken 2. Lijmtechnieken 3. Lastechnieken Belangrijke parameters bij verbinden K O ST E N V S A SSE MB L A GE H A N DE L I N G... K E UZ E C R I T E R I UM: L O SN E E MB A A R H E... Een van de strategieën om een goed product goedkoper te kunnen produceren is het reduceren van montagehandelingen. Vooral bij de keuze van verbindingstechnieken is winst te halen. Het loont de moeite om 3 onderdelen met elk een separate functie (welke dus samengebouwd dienen te worden), te vervangen door 1 duurder onderdeel (maar met alle 3 de functies in zich) om zo de assemblagekosten uit te kunnen sparen Hieronder: een kogellager kan in 1x geprint worden, dat scheelt praktisch alle assemblage (afgezien van mechanische eigenschappen)  K O ST E N V S A SSE MB L A GE H A N DE L I N G... K E UZ E C R I T E R I UM: L O SN E E MB A A R H E... De eerste vraag die gesteld dient te worden voordat een verbindingstechniek gekozen wordt: moet de verbinding ooit weer los (demontabel)? Tweede vraag: hoe vaak dient dit te gebeuren? Praktisch: een slijtagedeel (bv foto: koolborstel) zal periodiek vervangen moeten worden. Dit komt dus relatief vaak voor en dient dan snel en e ciënt te kunnen gebeuren. Dit stelt andere eisen aan een verbinding dan bv een onderdeel wat bij schade vervangen dient te kunnen worden (bumper van een auto), als het goed is hoeft dit nooit te gebeuren... 1 Mechanische verbindingstechnieken De verbindingstechnieken kunnen worden onderverdeeld in: Elastische vervorming van de te verbinden onderdelen (demontabel) Plastische vervorming van de te verbinden onderdelen (permanente verbinding) Plastische vervorming van een hulpmiddel om de onderdelen te verbinden (permanente verbinding) Let op dat deze verbindingen altijd discreet zijn. D.w.z. je verbindt onderdelen slechts op enkele punten (daar waar de bout/popnagel zit). Krachtentechnisch brengt dit piekspanningen met zich mee (kracht concentreert zich rond de verbinding). Dit kun je oplossen door de kracht te verdelen over meerdere verbindingen (meer bouten gebruiken), echter het nadeel van spanningsconcentraties blijf je houden. Elastische vervorming van de te verbinden onderdelen SC H R O E F/ B O UT V E R B K L E MME N K L I K V I N GE R S K R I MPE N I N DI N G Bij veel verbindingslichamen wordt gebruikt gemaakt van de elastische fase van het materiaal. Kunststof en metaal. Let op dat hier vermoeiing op kan treden SC H R O E F/ B O UT V E R B K L E MME N K L I K V I N GE R S K R I MPE N I N DI N G In principe een klembeweging. Onderscheidend is echter dat je klikverbindingen in het product ontwerp meegenomen kunnen worden (geen extern onderdeel nodig). Deze onderdelen zijn vaak van kunststof (weinig kracht nodig om te vervormen) en worden vaak spuitgegoten. Hier dient dus in het ontwerpproces al rekening mee gehouden te worden. SC H R O E F/ B O UT V E R B K L E MME N K L I K V I N GE R S K R I MPE N I N DI N G Schroef en boutverbindingen zijn elastische verbindingstechnieken! De reden dat deze verbinding veel wordt toegepast is omdat schroeven en bouten gestandaardiseerde producten zijn! Nadeel dat het erg arbeidsintensief is  SC H R O E F/ B O UT V E R B K L E MME N K L I K V I N GE R S K R I MPE N I N DI N G Door gebruik/misbruik te maken van de verschillende uitzettingscoë ciënten van metalen/materialen kan een krimpverbinding tot stand gebracht worden (vaste passing). Let op dat dit een permanente verbinding is! Plastische vervorming van de te verbinden onderdelen Felsen – Bij het felsen wordt d.m.v. omvormen een verbinding gemaakt. Deze verbinding is permanent.  YOUTUBE fels dak zink fels dak zink fels dak zink VIEW ON YOUTUBE  Clinchen – Dit is een verbindingstechniek die koud wordt uitgevoerd en is dermate zeer geschikt om te automatiseren.  YOUTUBE Clinchen een milieuvriendelijke verbindingstechniek voor … Clinchen een milieuvriendelijke verbindingstechniek voor metalen plaatwerk Mparts is distributeur van de Attexor clinch systemen. Clinchen, ook wel bekend als drukvoegen, is een milieuvriendelijke techniek voor het verbinden van plaatwerk. Clinchen is het vervormen van de te verbinden platen zodat er een mechanische connectie ontstaat. Clinchen wordt veel gebruikt als alternatief voor puntlassen. VIEW ON YOUTUBE  Clinchen - lmpje 2 – YOUTUBE HENROB Clinchen Durchsetzfuegen  HENROB Clinchen Durchsetzfuegen Mechanische Fügetechnik; Clinchen, Durchsetzfügen, Stanznieten, Blindnieten, Verbindungstechnik, Anwendungstechnik, Klima -, Lüftungs - Kanäle, Garagen -, Industrie - Tore, LKW - Aufbauten, Ko er, Anhänger -, Gerätebau, Gehäuse, Verkehrsschilder, Schaltschränke, Briefkästen und vieles mehr, für Stahl, Aluminium, Bleche, Profile,... VIEW ON YOUTUBE  Plastisch vervormen van een hulpmiddel Plastisch vervormen van hulpmiddel – Klinken Om te kunnen klinken is het van belang dat beide zijden van het product vrij toegankelijk zijn! YOUTUBE Handmatig klinken stuw Lith Handmatig klinken stuw Lith Handmatig klinken Stuw Lith VIEW ON YOUTUBE  Poppen beklinken (popnagels) – YOUTUBE Blindklinknagels Multigrip Staal Blindklinknagels Multigrip Staal https://www.onkenhout.nl/blindklinknagels-en-klinkbouten/popnagels- multigrip/popnagels-multigrip-staal.html De blindklinknagel heeft een groot  klinkbereik waardoor verschillende pakketdiktes met één nagellengte kunnen worden geklonken. De sluitkop van deze nagelheeft een regelmatige vorm en de trekpenkop wordt er goed in opgesloten. De nagel zet sterk uit in het gat waardoor met deze nagel ook in minder nauwkeurige gaten een goede trillingsbestendige verbinding kan worden gemaakt. VIEW ON YOUTUBE  2 Lijmtechnieken L I JME N / K I T T E N : V O O R DE E L ST E R K T E L I JMV E R B I N DI N G Lijmen wordt nog op grote schaal toegepast. Belangrijkste voordeel de goede krachtverdeling (tov mechanische verbindingen): de kracht op de verbinding wordt over het hele verlijmde oppervlak verdeeld. D.w.z. geen spanningsconcentraties. Verdere kenmerken: relatief makkelijk aan te brengen (voorkom versmering); ook geautomatiseerd laag in gewicht (veel toegepast in vliegtuigindustrie) Vaak permanente verbinding. Echter, sommige lijmen kun je op laten lossen  L I JME N / K I T T E N : V O O R DE E L ST E R K T E L I JMV E R B I N DI N G Lijmen kunnen zowel staal als kunststo en of een combinatie hiervan aan elkaar verbinden. De sterkte van een lijmverbinding hangt af van: Hechting tussen lijm en product. Sterkte van de lijm. 3 Lassen Lassen is het verbinden van materialen door druk en/of warmte, waarbij het materiaal op de verbindingsplaats in vloeibare toestand wordt gebracht (hoewel er ook uitzonderingen zijn, zie kouddruklassen). Daarbij kan gebruik gemaakt worden van een toevoegmateriaal, waarbij continuïteit ontstaat tussen de te verbinden delen. Anders dan bij solderen smelt bij lassen ook het materiaal van het werkstuk, dus niet alleen het toevoegmateriaal Lassen wordt veel toegepast omdat het relatief snel werkt en mobiel is (je kunt het meenemen op locatie). Echter heeft het materiaaltechnisch niet de voorkeur ivm lokaal zeer grote warmte inbreng! Temperatuur Aangezien het basisprincipe van lassen het smelten van materiaal is, ontkom je niet aan hoge temperatuur inbreng (energie!). Dit brengt enkele grote nadelen met zich mee qua maatvoering, materiaal eigenschappen en verontreinigingen Maatvoering & kromtrekken Bij het maken van een las moet altijd rekening gehouden worden met krimp a.g.v. afkoeling. Omdat de warmte sterk geconcentreerd wordt op 1 locatie zal hier het materiaal sterk uitzetten en weer krimpen t.o.v. het omliggende materiaal. Kromtrekken van het materiaal is dus inherent aan lassen (zoals bv bij een V-las) Deze invloed kan vermindert worden door warmtebehandelingen (ontlaten: ca 300°C; spanningsarmgloeien: ca 600°C). Let op dit deze behandelingen zowel na als voor het proces toegepast kunnen worden (globaal opwarmen van je onderdeel voordat je gaat lassen) Materiaaleigenschappen: hardheid Staal kun je harden door het op te warmen, vanaf 723°C (afhankelijk van het percentage koolstof C in je ijzer Fe: FeC=staal). Het blijft in ieder geval in vaste fase (roodgloeiend). Als je het opgewarmde staal vervolgens snel afkoelt (bv in water of olie dompelt) is je materiaal vele malen harder dan wanneer je het materiaal aan de lucht zou hebben gekoeld. Dit principe heet afschrikharden. Dit wetende, plus de kennis dat lassen je materiaal lokaal sterk verwarmd, kun je beredeneren dat je materiaal ook bij lassen (onbewust) hard. Het omliggende materiaal (welk op kamertemperatuur is) zorgt hierbij als koelmiddel: de ingebrachte warmte wordt razendsnel weggeleid in het omringende materiaal waardoor je lokaal je materiaal zeer hard wordt. Deze geharde zone ligt altijd net iets buiten je las (immers: in de las zelf smelt je materiaal). Zie afbeelding links: een schematisch weergegeven doorsnede van een las. De grafiek laat de hardheid (verticaal) zien tov van de afstand tot het centrum van je las (smeltbad) in millimeters (helemaal links: 0 mm = centrum van je las). Dus hoe verder naar rechts in de grafiek, hoe verder van de las af. Je ziet dan net buiten het centrum een piek in de hardheid (= resultaat van afschrikharden) Nadeel van hardheid is dat het gepaard gaat met brosheid. Een materiaal wordt dus hard en bros bij harden. Die brosheid zit dus ook in je smeltbad bij een las. Belast je vervolgens de las dan zal deze, net uit het midden, breken vanwege zijn brosheid (zie afbeelding rechts) Trekkromme: bros wil zeggen dat plastisch gebied heel klein wordt: materiaal breekt al bij weinig rek Verontreinigingen Wanneer staal (of metalen in het algemeen) vloeibaar is, zal dit beschermd moeten worden tegen de omgeving. In vloeibare fase kunnen heel makkelijk elementen vanuit de buitenlucht neerslaan in je metaal (bv zuurstof, CO2 of stikstof), je bent dan dus onbewust aan het legeren waardoor je materiaaleigenschappen veranderen: ongewenst! Je zult je smeltbad dus moeten beschermen tegen invloeden van buitenaf: gedaan met gas. Ter indicatie: met stikstof worden er bv nitriden (heel harde eilandjes) gevormd, zuurstof zal zorgen voor porositeit. Beschermen De meest bekende lastechnieken zijn MIG/MAG en TIG (zie afbeelding in voorgaande slide) Waarbij: M = Metal (elektrode smelt ook weg bij het lasproces) T = Tungsten (wolfraam elektrode: hoge smelttemperatuur 3400°C, elektrode blijft behouden G = Gas De crux bij bescherming zit hem in de A of de I: A = Active (gas) I = Inert (gas) Zowel in A als I zit een inert gas verwerkt (meest rechterkolom in het periodiek systeem): dit zijn edelgassen welke niet willen reageren met andere elementen: perfect beschermingsgas dus NB MIG/MAG & TIG zijn booglasprincipes. Er zijn nog vele lasprincipes (o.a. elektrodelassen, weerstandslassen, plasmalassen) welke we niet verder zullen behandelen. Deze basis kenmerken (temperatuur, materiaaleigenschap, verontreiniging) gelden voor alle principes. Interessante site om je kennis te vergroten als je wilt: Tosec plaatwiki --> https://www.tosec.nl/wiki/ Kunststof lassen Tenslotte: ook kunststo en kunnen gelast worden. Zelfde principe als metaallassen: smeltbad creëren en 2 onderdelen vormen een verbinding, vaak is er druk nodig om een goede verbinding te maken. Thermoplasten zijn hier het meest geschikt voor.