Productoplevering & test

Op de laatste dag van het blok waren de hovercrafts van alle teams aan de vuurdoop onderworpen bij de mosselkwekerij "Bol & zonen" in Yerseke. Daar werden de vaartuigen getest op snelheid, behendigheid en het droppen van voedselsupplementen. De albatros hovercraft van het ontwerpteam functioneerde prima, op een hapering in het persluchtkanon na. Er was te weinig druk op het systeem gezet (er was alleen een fietspomp aanwezig) waardoor slechts twee keer geschoten kon worden. Uiteindelijk was het team derde geworden met de wedstrijd, en alle elektronica bleef droog dankzij de container! DD2, DD3 & DD4 wil ik hiermee bewijzen. Zie hieronder het beeldmateriaal van de oplevering.

Presentatie

Op vrijdag 13 juni was de eindpresentatie voor blok vier gehouden. In een tijdsbestek van slechts tien minuten mocht het ontwerpteam de docenten en medestudenten overtuigen van het product. De presentatie was vooral gericht op het uitleggen van de systeemwerking, daarbij waren ook de kosten, materiaalkeuzes en gekozen productietechnieken toegelicht. Na afloop was de onderstaande feedback gegeven:

• Het ontwerpproces richten op haalbare productieprocessen en materialen was een slimme zet.

• Niet alle uitleg over het gekozen materiaal klopte precies.

• Probeer het verhaal zoveel mogelijk bij de kern te houden, technische details zijn voor de klant niet interessant.

Met deze post wil ik DD4 & DD5 aantonen.

Een rendering in de presentatie

Samenstelling - en monotekeningen

Voor het project en de leerlijn tools moesten enkele tekeningen verzorgd worden. Zo werd een samenstellingstekening gevraagd om een systeem uit te beelden. En daarbij de monotekeningen van elk individueel onderdeel. Deze documenten waren verzorgd via solidworks. Elk groepslid had monotekeningen van aparte onderdelen verzorgd die samen een geheeld worden in de samenstellingstekening. Zie hieronder de tekeningen die door mij waren opgezet. Hiermee wil ik DD2, DD3, DD4 en het onderstaande leerdoel aantonen.

• Je kunt fabricage -en montagetekeningen maken volgens de richtlijnen NEN, verwoord in "producttekenen en -documenteren; Breedveld"

Bouw van de hovercraft

In de laatste twee weken van het project was de focus van componentdesign verlegd naar het maken van een totaal model. Alle systemen konden in -en opgebouwd worden bij de hovercraft. De groepsleden werkte hierbij samen om de systemen te verbinden en op elkaar af te stemmen. Tussendoor werd er veelvuldig getest om de werking te controleren. Daarbij kwam het voor dat de software programma's aangepast moesten worden. DD2, DD3, DD4 en de onderstaande leerdoelen wil ik met deze post aantonen.

• Je kunt een werkend prototype bouwen van je ontwerp
• Je kunt problemen oplossen door terug te redeneren naar sub-systemen en die één voor één te testen.

Zie hieronder vooral veel beeldmateriaal van de bouw.

Het materialisatieverslag

Het materialisatieverslag bied inzicht in de werkzaamheden en ontwerpkeuzes die gedurende de fase zijn gedaan. Met veel beeldmateriaal was een goed plaatje geschetst van hoe het uiteindelijke product er uit zou komen te zien. De lijst met inkoop & maakonderdelen is inbegrepen. Hieruit blijkt welke leveranciers zijn gekozen voor de maakonderdelen, en welke materialen met productietechnieken voor de maakonderdelen zullen worden toegepast. Het prototype wordt geëvalueerd a.d.h.v. het programma van eisen & wensen. Er wordt ook een korte reflectie gegeven op de vier kwadranten van het integraal zonnewiel. DD2, DD3 & DD4 wil ik hiermee bewijzen. Het verslag is te downloaden via de onderstaande link.

 Download "materialisatieverslag"

Hovercraft stroomschema

Het hoofdstroomschema geeft een totaalbeeld van de onderlingen verbinding tussen alle systemen. Elke individuele draadverbinding is weergegeven. Voor het gemak en de leesbaarheid zijn het voedingsboard en de audioversterker als blokken ingebouwd. Zie de aparte post's van deze schakelingen om de stroomschema's er van te zien. Uit het schema, dat was gemaakt via multisim, is goed op te maken hoe de systemen op elkaar afgestemd zijn op het gebied van energieverbruik. Laag vermogenssystemen worden gestuurd via het voedingsboard terwijl de grote vermogens direct via de accu geschakeld worden. Hiermee wil ik het werken volgens v-model wederom aantonen. Deze post geld ook als bewijslast voor DD2 & DD3. Zie hieronder de uitwerking.

Het voedingsboard

Om alle systemen van energie te voorzien was een voedingsboard ontworpen. Dit was nodig vanwege de complexere systeemsamenstelling en de verschillende energievraag van subsystemen. Het voedingsboard levert dus wat wordt gevraagd en zo is gewerkt volgens v-model. De componenten zijn hierop afgestemd en hoefden daarom niet groter & duurder uit te vallen dan nodig is. Met dit bericht wil ik DD2 & DD3 aantonen. Zie hieronder de uitwerking.

De versterker

Uit de praktijk is gebleken dat de arduino microcontroller niet genoeg stuurvermogen bezit om de speakers goed aan te sturen. Het ontwerpteam wilde minstens 80 decibel aan geluid kummen regelen. Met de versterker wordt het vermogen direct van de accu afgenomen, en het geluidssignaal van de arduino. Zo kon het gestelse geluidsniveau wel behaald worden. Door de componenten van de versterker af te stemmen op de vraag van het systeem was gewerkt volgens v-model. Deze post geld als bewijslast voor DD2 & DD3. Zie hieronder de uitwerking.

Verbindingstechnieken: lagers

Met deze post lever ik het verslag over lagers digitaal in. In het document worden verschillende lagertypes en hun eigenschappen toegelicht. Er worden ook voorbeeld berekeningen van de levensduur van een lager in specifieke omstandigheden beschreven. Met dit bericht wil ik DD2 t/m DD5 en de onderstaande leerdoelen aantonen.

• Je kunt een keuze voor een lagerype en zijn dimensies maken op basis van de volgende aspecten;
• De aard en richting van de belasting
• De grootte van de belasting
• De gewenste levensduur
• De prijs van het lager
• Het inbouwen van een lager

Download "verslag verbindingstechnieken lagers"

Verbindingstechnieken: boutverbindingen

Voor de leerlijn constructie, met als thema verbindingstechnieken, was de opdracht gegeven om een handleiding te schrijven voor het opzetten van een boutverbinding. Het was de taak van de studenten dit individueel te doen. Hiervoor had ik het bijgeleverde dictaat doorgelezen, de opdrachten gemaakt om de berekeningen te begrijpen, een solidworks model gemaakt en tot slot de handleiding geschreven. Van deze opdracht had ik de volgende punten geleerd:

• Eigenschappen van een bout, de bijbehorende sterkteklasse & bekende formaten.
• Het bepalen van de trekspanning.
• Het bepalen van de schuifspanning.
• Het berekenen van de stuikspanning.
• Strip / plaat breedte berekenen.
• Krachten op de dwarsdoorsnede van een boorgat berekenen.
• De functie "cosmetic threads" toepassen in solidworks.
• De functie "smart fasteners" toepassen in solidworks.

Deze kennis zal van pas komen tijdens het bepalen van boutverbindingen voor de hovercraft, of het ballenkanon. Met dit bericht wil ik DD2 t/m DD5 aantonen en de handleiding digitaal inleveren. Het document is te downloaden via de onderstaand link.

"download handleiding boutverbindingen" 

Verbindingstechnieken: solderen

Met dit stukje bewijslast wil ik mijn soldeervaardigheden aantonen voor de leerlijn verbindingstechnieken. Zie de afbeeldingen hieronder:

Verslag conceptfase

Tijdens het moment van presenteren was het verslag van de conceptfase ingeleverd. In dit verslag staat de theoretische onderbouwing voor alle systemen die waren verzorgd door de daarvoor verantwoordelijke teamleden. Ontwerptools zoals de functieboom, gegevens over kosten en gewichtsverdeling, maar ook zaken zoals het energie - stroomschema worden toegelicht. De laatste versie van het programma van eisen en wensen was evenzo opgenomen in het document. DD2, DD3, DD4 en de onderstaande leerdoelen wil ik aantonen met deze post.

• Je kunt een VLS opstellen van een constructief onderdeel van je ontwerp.

• Je kunt met behulp van dat VLS de veiligheidsmarge van dat onderdeel vaststellen.

• Je kunt een energie - stroomschema opstellen.

• Je kunt de levensduur van je energiebron(nen) voorspellen op basis van gemeten verbruik.

• Je kunt op basis van natuurkunde bij de gedefinieerde prestatie, van de verschillende subsystemen, minimale verbruiken berekenen.

• Je kunt aangeven welk verbruik praktisch haalbaar is en op welke verschillende manieren dat bereikt zou kunnen worden.

Het conceptverslag is via deze link te downloaden.

 

Subsystemdesign: conceptpresentatie

Op vrijdag 16 mei was de conceptpresentatie gegeven. Tijdens dit moment had het ontwerpteam zich vooral gefocust op het aantonen van de haalbaarheid van het project via veel beeldmateriaal van het werkende proof of concept. Ook de theorie erachter was verzorgd doormiddel van een powerpoint presentatie. Ook deze keer gaf de ontwerpbegeleider nuttige tips waar rekening mee gehouden zal worden in de toekomst. Deze punten waren:

•  Let op de materiaalkeuze van het product i.v.m. het zoute water waar over gevaren gaat worden.

• De nauwkeurigheid van de output, de decimalen achter de komma, moeten realistisch overeen komen met de precisie van de input. Bijvoorbeeld dat het gewicht 1,2Kg bedraagt in plaats van 1,200874Kg.

•  Hoe groot is het mosselbassin?

•  Reken ook de arbeidskosten bij je kostencalculatie.

•  Is het wel praktisch dat het ballenkanon 30 meter ver kan vuren, en wat is de minimum benodigde druk om een voedselsupplement af te vuren?

Subsystemdesign: proof of concept

In de twee weken die beschikbaar waren voor het doorlopen van de subsystemdesign fase was hard geijverd aan zowel een werkingsmodel evenals de theoretische onderbouwing. Het ontwerpteam had hiervoor de taken onderverdeeld per teamlid, elk persoon kreeg de uitwerking voor een aantal systemen voor zijn rekening. Halverwege de fase was het tweede proof of concept gereed om getest te worden, het resultaat is te zien in de video onder deze tekst. Voor de theorie achter het systeem, zie het conceptverslag. Met dit bericht wil ik DD2, DD3 & DD4 aantonen.

Presentatie analysefase + feedback

Op woensdag 14 mei was de presentatie van de analysefase gegeven. Dit was gedaan met het hele ontwerpteam. Zaken zoals de FMEA, DFA en systeemcompositie waren toegelicht. Na afloop bracht de ontwerpbegeleider de onderstaande feedback naar voren. Met dit bericht wil ik DD5 aantonen.

• In de FMEA, beschrijf vooral situaties die gericht zijn op de veiligheid van de mens.

• Vergelijk de DFA ook eens met de praktijk en kijk of dit overeenkomt.

• Laat zien hoe de toleranties op systemen terug komen in je subsystemen.

• Stel veiligheidsmarges op voor systemen waar mogelijk letsel of schade door kan ontstaan.

Pressure cooker: meetinstrument bouwen

Tijdens de pressurecooker motorvermogens / testen kreeg de groep waar ik in zat de opdracht om een meetinstrument te maken. Dit instrument moest de propeller kracht kunnen meten in grammen. De groep heeft zich laten inspireren door de onderstaande video, en het ontwerp vanuit het vorige jaar.

Analyse - ideeverslag

Om de systeemdesignfase af te sluiten was het analyse - ideeverslag geschreven. Elke groepslid heeft hier de nodige onderwerpen voor onderzocht om zo het hoofdstuk "resultaten" te vullen met nuttige informatie. Zo waren onder meer de natuurkundige principes van lift en stuwkracht geanalyseerd, maar ook de boeidetectie en het afschrikken van vogels wordt behandeld. Dit alles is terug te lezen in het verslag waarmee ik DD2, DD3, DD4 en het onderstaande leerdoel mee wil aantonen.

• Je kunt te verachten in -en output van je (sub-sub) systemen beschrijven op basis van natuurkundige grootheden, met behulp van metingen en natuurkundeformules.

Het verslag is via deze link te downloaden:     "download analyse - ideeverslag"

Programma van eisen & wensen versie 2

Door de nieuw toegepaste ontwerptools en systeemanalyses kon het PvE&W aangevuld worden. Vooral uit de procesboom en FMEA kwamen een aantal eisen op het gebied van veiligheid en waterdichtheid. Dit aangevulde pakket van eisen & wensen zal doorgaande het project als kwaliteitsbewaking voor het product dienen. Met dit bericht wil ik de beheersing van DD2 & DD3 bewijzen, zie hieronder het vernieuwde PvE&W.

Definitieve probleemstelling versie 2

Omdat de oude versie van de "definitieve" probleemstelling niet meer voldeed voor de systemdesignfase was een nieuw exemplaar geschreven. De meeste deelvragen van de oude versie zijn beantwoord via het analyse - ideeverslag. Daarom was het zaak nieuwe deelvragen te formuleren en ervoor te zorgen dat de centrale vraag nog steeds de essentie van het project omvat. Het ontwerpteam heeft dit gezamenlijk aangepakt. Het resultaat, een vernieuwde probleemstelling met relevante deelvragen voor de komende fases. Deze post geld als bewijslast voor DD2, DD3 & DD4, zie hieronder de probleemstelling.

FMEA

Met de FMEA was een analyse van het product uitgevoerd waaruit de mogelijke risico's op (gevaarlijke) defecten werdt bepaald. De uitslagen waren via kleur gecategoriseerd op de zwaarte van het mogelijke probleem. Deze tool leverde ook weer ontwerpinformatie op voor in het programma van eisen. Het resultaat, een overzicht van alle gebreken met prioriteitsverdeling voor het oplossen ervan. Het opzetten van een FMEA is bekend vanuit het vorige blok. Deze post geld als bewijslast voor DD2 & DD3, de FMEA analyse is hieronder te bezichtigen.

DFA

Via de DFA analyse was in grote lijnen duidelijk geworden hoe lang de assemblage van het product zou duren. Ook het te verwachten aantal assemblagestappen was bepaald. Hiervoor was de exploded view tekening, in solidworks gemaakt, van het product gebruikt. Nadat de hoofd -en subassemblys onderscheid waren konden de assemblagetijden bepaald worden a.d.h.v. het aangeleverde werkbestand door de docent. Zie hieronder de uitwerking, DD2 & DD3 wil ik hiermee aantonen.

Systeemlogica

Door de hardware en softwarematige systemen schematisch weer te geven onstond een duidelijk overzicht van de opbouw. Elk hoofdcomponent was beschoud als een systeemblok met in -en output. Door deze met elkaar te verbinden werdt zichtbaar welk component iets ontvangt of doorgeeft aan een ander. Sensoren en actuatoren waren zo goed te onderscheiden. Het opstellen van logicaschemas was bekend vanuit mijn vorige opleiding. Voor andere systemen is deze weergavemethode ook prima toe te passen. Dit bericht geld als bewijslast voor DD2 en de onderstaande leerdoelen.

• Je kunt een schema maken van de logica die in het systeem werkt: de hardwarematige kant.

• Je kunt een schema maken van de logica die in het systeem werkt: de softwarematige kant.

Zie hieronder de schema's.

Natuurkundige systeemdefinitie

De in -en output van het systeem was via natuurkundige grootheden aangegeven in een schema. Aan elke grootheid was een tolerantie verbonden. Door deze bandbreedte vast te leggen weet het ontwerpteam hoeveel speelruimte er is voor het verdere ontwerpen. Tegelijkertijd zijn er ook limieten bepaald om het project te handhaven. Van de gewichtsverdeling was een extra nauwkeurig overzicht gemaakt. Dit was nuttig voor de liftberekening in het analyse - ideeverslag. DD2 en het onderstaande leerdoel wil ik met deze post aantonen.

• Je kunt gewenste in -en output van je (sub-sub)systemen beschrijven op basis van natuurkundige grootheden. 

Zie hieronder de uitwerking.

Morfologische kaart versie 2

In de proof of conceptfase was de eerste morfologische kaart gemaakt. Voor de systemdesignfase was aanvullende informatie nodig over de integratie van het ballenkanon met de hovercraft. Ook zaken zoals de boeidetectie was veder onderzocht. Dit bracht als resultaat een verder gedefinieerd ontwerp op. Dit bericht geld als bewijslast voor DD2. Zie hieronder de morfologische kaart.

Functieboom versie 2

Toen het ontwerpteam in de systemdesignfase zat was het zaak de functieboom verder uit te breiden. Hiervoor was de vorige versie besproken en geupdate waar mogelijk. Subsystemen waren verder gespecificeerd, ook was in zekere maten gekeken naar sub-subsystemen. Dit resulteerde in een functieboom waar het team de fase mee kan afsluiten. Daaropvolgend zal het document waarschijnlijk nogmaals uitgebreid worden om de sub - subsystemen verder te specificeren. De beheersing van DD2, DD3 en het onderstaande leerdoel wil ik met deze post onderbouwen.

• Je kunt een systeem opdelen in sub - en sub-subsystemen op een manier die bijdraagt aan het ontwerp.

Zie hieronder de functieboom.

Procesboom

De procesboom, een onderhand bekende ontwerptool, was voor de hovercraft opgesteld. Daarvoor was de nadruk gelegd op het productgebruik zoals stond beschreven in de studiewijzer. Door het gebruik verder te analyseren, zoals bij het schetsen van gebruikerscenario's ook gebeurde, kon meer richting aan het ontwerp worden gegeven. Deze input was bijvoorbeeld bruikbaar voor het programma van eisen & wensen. Met dit bericht wil ik DD2 & DD3 aantonen. Zie hieronder de uitwerking.

Proof of concept: ballenkanon

Zoals een proof of concept voor de hovercraft was gemaakt gebeurde dit ook voor het ballenkanon. Dit was gerealiseerd in dezelfde week. In dit bericht is het eindresultaat te zien. Zie de eerdere post's voor meer informatie over het ontwerpproces achter het geheel. Dit bericht geld voor het aantonen van DD2 en het onderstaande leerdoel.

• Je kunt een proof of concept bouwen.

Proof of concept: hovercraft

In de eerste week van het project was hard gewerkt aan de "Proof of concept" van het project. Het ontwerpteam had hiervoor materialen verzameld en ingekocht. In de voorgaande post's is het ontwerpproces terug te lezen, in dit bericht ziet u het eindresultaat van het eerste prototype hovercraft. DD2 en de onderstaande leerdoelen wil ik met dit bericht bewijzen.

• Je kunt een proof of concept bouwen
• Je kunt een test formuleren en uitvoeren voor een subsysteem

Elektronisch subsysteem: aandrijving

Vandaag was het verbeterde subsysteem voor de aandrijving van de hovercraft afgebouwd. In een eerdere staat werd onvoldoende vermogen geleverd door de accu. Via een H-brug schakeling was het gelukt de motoren op een zwaardere accu te laten draaien met de zelfde stuursignalen. Dit elektrotechnische systeem kan ook worden toegepast voor het eindmodel. De vergaarde kennis gaat zeker van pas komen. De beheersing van DD2 en het onderstaande leerdoel wil ik hiermee onderbouwen.

• Je kunt in - en output van systemen en subsystemen schematisch weergeven.

 Zie hieronder de schema's en berekeningen van de schakeling. 

Morfologische kaart

Door het clusteren van ideeschetsen was het ontwerpteam in staat een morfologische kaart te creëren. Dit was gedaan via excel omdat met dit programma snel gestructureerde overzichten gerealiseerd kunnen worden. Op de y-as waren alle zoekvelden geplaatst om op de x-as de oplossingen te presenteren. Uit feedback van het vorige blok was geleerd om eerst een ontwerpgeest te verzinnen vooraleer de kaart wordt belijnd. Het betrekken van de ontwerpvisie was ook van belang. Aan deze punten was extra aandacht besteed waardoor een goed theoretisch gefundeerde keuze gemaakt kon worden. DD2 & DD3 wil ik bewijzen met dit bericht.

Integraal idee

Aan de hand van de ontwerpvisie en morfologische kaart kon het integrale idee samengesteld worden. Hiervoor was de kaart belijnd en het resultaat vastgelegd. De systeemopbouw van het ontwerp was hierdoor duidelijk geworden. Ook de geest van het idee was beschreven. Vanuit de opdrachtgever waren geen indicaties over vormtaalkarakter gegeven, dit is daarom achterwege gelaten. De vormgeving zal verder door het ontwerpteam ingevuld worden tijdens het project. Deze post geld als bewijslast voor DD2 & DD3. Zie hieronder de uitwerking.

Ontwerpvisie

De eigen visie op de opdracht mag niet ontbreken voor een origineel eindresultaat. Omdat de ontwerpvisie de rode draad zal vormen door de rest van het project heen was deze bewust met het gehele team geformuleerd. Zo zit iedereen op een gelijke golflengte. Zoals is begrepen uit de feedback van het vorige blok zal de visie toegepast worden tijdens de belijning op de morfologische kaart.  Met deze post wil ik DD2 & DD3. Zie hieronder de ontwerpvisie van het team.

Definitieve probleemstelling

Eenmaal de fundatie van het project vorm kreeg kon de definitieve versie van de probleemstelling geschreven worden. In de probleemstelling heeft het ontwerpteam de essentie van het project zo goed mogelijk beschreven. De zoekvelden die hieruit resulteerde zijn van toepassing voor de morfologische kaart. Dit stuk geld als bewijslast voor DD2 & DD3. Zie hieronder de uitwerking.

Programma van eisen & wensen

Het PvE & W was in de proof of conceptfase gezamenlijk opgesteld door het ontwerpteam. Als input waren de eisen van de opdrachtgever gebruikt, maar ook eerder geschetste gebruikersscenario's. Het toepassen van gebruikersscenario's was een punt van feedback uit het vorige blok. Het PvE & W zal in de loop van het project als kwaliteitsbewaking voor het product fungeren. Dit bericht geld als bewijslast voor DD2 & DD3. Zie hieronder de uitwerking.

Ideeschetsen & gebruikersscenario's

Om tot een integraal idee te komen in de "proof of concept" fase was het zaak ideeën te genereren en deze al dan niet schetsmatig vast te leggen. Ieder groepslid had een aantal ideeschetsen verzorgd waar nuttige informatie uit resulteerde die verwerkt kon worden, bijvoorbeeld in het programma van eisen & wensen. Ondertussen wordt het schetsen van ideeën / oplossingen beschouwd als een algemene tool die tijdens elke fase inzetbaar is. Met dit bericht wil ik DD2, DD4 en het onderstaande leerdoel aantonen.

• Je kunt een systeem ontwerpen volgens het V model.

Zie hieronder de ideeschetsen & gebruikersscenario's. 

Functieboom productsysteem

Door een functieboom van het systeem op te zetten werd duidelijk welke apparatuur verzorgd moet gaan worden. De ideatie ervan verliep gezamenlijk met de ontwerpgroep zodat iedereen netjes op de hoogte is. De functieboom was gemaakt in een mindmapprogramma, dit leverde een overzichtelijk schema op. Dit was de eerste keer dat de functieboom aan bod kwam. Ik begrijp het nut van dit document in het kader van systeemgericht ontwerpen. DD2, DD3 en het onderstaande leerdoel wil ik bewijzen.

• Je kunt een systeem opdelen in subsystemen en sub-subsystemen.

Zie hieronder de uitwerking.

Voorlopige probleemstelling

Voor het begin van dit blok was de voorlopige probleemstelling geschreven. Deze bestaat uit een probleemschets, root cause analysis, kern van het onderzoek, het onderzoeksdoel en de centrale vraag met deelvragen. De combinatie hiervan resulteerde in een duidelijke beschrijving van de kwestie waar het in dit project om draait. Zoals uit de feedback van het vorige blok bekend was er gekeken naar de essentie van de opdracht. Deze zelfde insteek zal voor de definitieve probleemstelling toegepast gaan worden. Met deze post wil ik DD2, DD3 en het onderstaande leerdoel aantonen.

• Je kunt een systeem ontwerpen volgens het V model.

Zie hieronder de uitwerking.