EINDRAPPORTAGE AFSTUDEERSTAGE
JIM BROUNS
15-06-2020
2435098
Student Jim Brouns 2435098
Datum van inlevering 15-06-2020
Studie
Industrieel Product Ontwerpen Hogeschool Fontys Venlo
Bedrijfsgegevens
DEMCON Advanced Mechatronics Kanaaldijk 29
5683 CR Best T: 088 115 2400
Stagebegeleider Bas Groenendaal
Begeleidend docent Frederik Hoolhorst
EINDRAPPORTAGE AFSTUDEERSTAGE
VOORWOORD
Deze rapportage is ontstaan uit de stageperiode die op het moment van schrijven af aan het ronden is. Deze rapportage stelt als doel om aan te tonen wat de voortgang binnen deze periode is en welke persoonlijke doelstellingen een groei gemaakt hebben. Op deze
manier krijgt men een duidellijk beeld van het proces binnen dit afstudeerproject.
Hierbij wil ik alvast kort even de kans nemen om zowel mijn begeleidend docent, Frederik Hoolhorst, mijn stagebegeleider: Bas Groenendaal en DEMCON in zijn algemeenheid te bedanken voor al hun inzet, interesse en begeleiding. Zelfs in onzekere tijden waarin we
met zijn allen nu leven zijn ze allen bereikbaar en bereid hulp te bieden waar nodig.
Los dat dit een rapportage is over de stageperiode en het stageproject vormt het persoonlijk ook een zoektocht naar mijn eigen ontwerpstijl en visie, alzeker in een sector
die totaal nieuw is voor mij als ontwerper.
SAMENVATTING
Beurzen zijn de plek voor bedrijven om zichzelf optimaal te kunnen presenteren. Door middel van interessante beursopstellingen wekken ze interesse op bij geïnteresseerde voorbijgangers en eventuele klanten. Een beursdemonstrator kan zo het eerste contact
zijn wat twee bedrijven leggen, wat kan uitlopen tot succesvolle samenwerkingen.
In dit project wordt er door middel van een bestaand product een beursdemonstrator ontwikkeld die de taak heeft dit contact te gaan leggen. Hierbij wordt gekeken naar de manier waarop deze de voorbijgangers stimuleert en hoe deze de kernwaarden en
kwaliteiten van het bedrijf aan kan tonen.
Daarnaast dient dit project ook als samenwerking tussen Mechatronica en Industrial Design. Hoe beïnvloeden ontwerpkeuzes de bewegende techniek en andersom? Het is
een zoektocht naar een passend samenspel tussen deze twee expertises.
Trade fairs are the place for companies to present themselves optimally. They arouse interest among interested passers-by and potential clients by means of interesting exhibition set-ups. In this way, a trade show demonstrator can be the first contact that
two companies make, which can lead to successful collaborations.
In this project, an existing product will be used to develop a trade show demonstrator who has the task of making this contact. This will look at how it stimulates passers-by and
how it can demonstrate the core values and qualities of the company.
In addition, this project also serves as a collaboration between Mechatronics and Industrial Design. How do design choices influence moving technology and vice versa? It
is a search for an appropriate interplay between these two areas of expertise.
- NL -
- EN -
VERKLARING VAN ECHTHEID
INHOUDSOPGAVE
Inleiding
Bedrijfsinformatie Opdracht
0.1. De klant
0.2. Probleemstelling
0.3. Opdrachtsomschrijving 0.4. Aanpak
0.5. Risico-analyse Beurs Demonstrator
1.0. Programma van Eisen 1.1. Onderzoek
1.1.1. Onderzoek Nanomefos 1.1.2. Onderzoek functievervulling
1.1.3. Onderzoek Grafische weergave meetpunten 1.2. Ontwerp
1.2.1. Meetobject 1.2.2. Ontwerprichting 1.2.3. Visualisatie 1.2.4. Conclusies 1.3. Concept 1.3.1. Meetobject 1.3.2. Demonstrator 1.3.3. Snelheden 1.4. Detaillering 1.4.1. Framewerk 1.4.2. Meetobject 1.4.3. Rotatieschijf 1.4.4. Verlichting 1.4.5. Behuizing en kap 1.4.6. Bodemplaat 1.4.7. Veiligheid 1.4.8. Materiaalkeuze 1.5. Realisatie
1.5.1. Eerste prototype
1.5.2. Gedetailleerd prototype 1.5.3. Validatie
1.5.4. Kostprijs 1.6. Aanbevelingen
7 8
10 9 11 11 12 13
14 15
16 16
17 18
19 19
19 20
22 21
22 23
24 23
24 25
26 26
28 31
31 32
33 33
34 36
37 36
INLEIDING
Veel bedrijven lopen aan tegen technische vraagstukken en probleemstellingen welke ze zelf niet op kunnen lossen. Om een scala aan bedrijven te kunnen
benaderen bezoeken deze mensen vaak verschillende beurzen. Dit is namelijk het moment voor bedrijven om henzelf, en hun kwaliteiten, tentoon te stellen. Het is dus voor beursdeelnemers belangrijk hun kernwaarden en expertises juist te presenteren.
DEMCON is één van die beursdeelnemers. Als high-end technologieleverancier en system supplier nemen zij graag ingewikkelde vraagstukken in handen en ondersteunen de klant in ieder onderdeel van het proces. Dit is dan ook wat ze willen uitstralen wanneer ze deelnemen aan een beurs.
Om de aandacht van de bezoeker op te eisen is het van belang een intrigerende beursopstelling te presenteren die tot interessante gesprekken kan leiden. Dit kan namelijk de mogelijkheid bieden de probleemstelling van de klant te achterhalen en toe te lichten hoe DEMCON hierbij kan ondersteunen.
Om deze doelstelling te behalen wil DEMCON graag een nieuwe
beursdemonstrator ontwikkelen waarmee ze hun identiteit en expertises aan het licht kunnen brengen. Dit product moet technisch prikkelend zijn en aantonen dat ze een ware system supplier zijn.
In deze rapportage wordt u meegenomen in de ontwikkeling van deze
demonstrator en de vraagstukken die het losmaakt. Wat maakt namelijk een
goede demonstrator? En hoe worden de expertises van DEMCON op juiste wijze
aan het licht gebracht? Op zoek naar DEMCON’s identiteit, omsloten in één enkel
product.
BEDRIJFSINFORMATIE
DEMCON is een high-end technologieleverancier van verschillende producten en systemen.
De focusgebieden hierbinnen zijn high-tech, industrial & vision, optomechatronics, robotics en medical systems. DEMCON is een system supplier die de gehele behoefte van de klant afdekken, van proof-of-principle, prototype en pre-productie tot serieproductie.
In de vestiging Best, waar het project plaatsvindt, zijn de high-tech en medical systems gevestigd. Binnen het pand worden projecten opgestart en ,zowel in theorie als in praktijk, uitgevoerd. Door middel van een kleine werkplaats en een proto-lab kunnen producten volledig uitgewerkt worden en kunnen er zelfs kleine serieproducties opgezet worden. Voor grotere productiehoeveelheden worden projecten in Enschede geproduceerd.
Dit project is in opdracht van High-Tech en Optomechatronics. High-Tech legt de nadruk op de ontwikkeling van complexe systemen, met een specialisme in mechatronische systemen.
Optomechatronics is onder andere bezig met de ontwikkeling van alignmentsensoren, en optieken voor laser-based manufacturing. Daarnaast hebben ze veel ervaring met het ontwikkelen van meetinstrumenten die gebruik maken van lasergebaseerde systemen.
DEMCON is in de afgelopen 25 jaar uitgegroeid tot de DEMCON Groep, met diverse locaties (de grootste twee zijn op dit moment Enschede en Best) en anno 2019 ruim 600 medewerkers.
Afb. 1. Logo DEMCON
OPDRACHT DE
PROBLEEMSTELLING
OPDRACHTSOMSCHRIJVING
AANPAK
RISICO-ANALYSE
DE KLANT
Dit project wordt uitgevoerd voor drie stakeholders binnen DEMCON zelf. Deze klanten hebben ieder hun eigen belangen binnen dit project. Hieronder worden de klanten voorgesteld en hun belangen besproken:
DE KLANT 0.1
Barend Vermeulen BUM DemconHigh-Tech
Barend is Business Unit Manager van High-Tech. Het is voor Barend van belang dat de high-tech sector van DEMCON goed uitgelicht kan worden. Veel high-tech projecten vallen namelijk onder
geheimhoudingsplicht. Hierdoor kunnen deze niet getoond worden op de beursvloer. Dit project zal voor Barend daarom ook deze leegte moeten invullen.
Albert Borreman Managing director Demcon Focal
Albert Borreman is betrokken geweest bij de ontwikkeling van het product waaruit dit project is ontstaan. Het is voor hem daarom belangrijk dat deze werking op juiste wijze vertaald wordt in een demonstrator. Daarnaast is er vanuit Albert’s kant een grote behoefte aan een product waarin de optomechatronische kant van DEMCON uitgelicht kan worden.
Marleen Markvoort-Mensink Corporate communications specialist Marleen heeft de kennis over de communicatie die DEMCON heeft naar haar klanten toe. Voor haar is het in het belang dat ook binnen dit project deze communicatie kloppend is. Het is van haar van belang dat er in dit project aangetoond wordt dat DEMCON niet alleen techniek, maar volledige producten ontwikkeld. Zo communiceren we naar potentiële klanten dat DEMCON een ware system-supplier is.
Afb. 2. Klanten DEMCON
Voor het werven van nieuwe potentiële klanten staat DEMCON regelmatig op diverse beurzen. Hierbij maakt men gebruik van aansprekende demonstrator opstellingen om interesse op te wekken bij de bezoekers en potentiële klanten.
Een groot nadeel is dat veel projecten onder een geheimhoudingscontract vallen, voornamelijk high-tech projecten. Dit betekent dat deze niet getoond kunnen worden op de beursvloer. Daarnaast heeft DEMCON met eerdere
demonstrators niet kunnen laten zien dat ze een system-supplier zijn, en dus een project kunnen begeleiden totdat deze in productie gaat.
DEMCON mist daarom een demonstrator die een echte eye- catcher kan vormen, mensen stimuleert om de stand op te lopen, om vervolgens een gesprek aan te knopen over het scala aan mogelijkheden die DEMCON aanbiedt.
DEMCON heeft daarbij een project waar ze heel trots op zijn: de Nanomefos NMF600S. Een
optomechatronisch meetsysteem dat contactloos asferische oppervlakten tot grote nauwekeurigheid in kan meten. Niet alleen vanwege de technische kwaliteiten is dit indrukwekkend, maar ook vanwege het sterke verleden dat hierachter zit. Echter, de machine zelf is niet mee te nemen naar de beursvloer.
De opdracht betreft daarom het ontwerpen van bovengenoemde beursdemonstrator die de belangrijkste functie van de Nanomefos op aansprekende wijze aan kan tonen. Deze functie betreft het contactloos inmeten van verschillende oppervlakten. Een vereiste hiervoor is dat het meetsysteem zich in drie richtingen kan verplaatsen, zoals te zien op de afbeelding.
Hierin is het van belang goed te onderzoeken of deze demonstrator, en de beweging die deze maakt, juist zijn functie kan vervullen.
Voornamelijk of deze inderdaad beursbezoekers op juiste wijze kan prikkelen om de beursstand te bezoeken. Daarbij is het ook van belang goed te onderzoeken hoe het technisch functionerende ontwerp vervolgens past binnen een passend industrieel ontwerp.
Binnen dit project wordt gestreefd naar het ontwikkelen van een product dat productiewaardig is en compleet aanvoelt. Dit betekend dat het ontwerp volledig gedetailleerd is op basis van onderbouwde keuzes, het product in CAD volledig gedefinieerd is en er
proffesionele beelden zijn van hoe het eindproduct uitziet en functioneert.
Afb. 3. Huidige Nanomefos ,
OPDRACHTSOMSCHRIJVING
Afb. 4. De bewegingsrichtingen, DEMCON
PROBLEEMSTELLING 0.2
OPDRACHTSOMSCHRIJVING 0.3
Om het project op goede manier te kunnen voltooien is ook de aanpak hiervan van belang. Een unicum van dit project is namelijk dat er een samenwerking plaatsvindt met een andere afstudeerder. Deze komt vanuit de studie Mechatronica en deelt dezelfde opdracht. Wel is er een taakverdeling opgesteld.
Mechatronica:
Mechatronica is verantwoordelijk voor het ontwerpen, testen en werkend maken van het gehele mechanische en mechatronische systeem. Hieronder valt de volledige beweging van het systeem, maar ook de manier hoe deze gevoed en gekoeld wordt.
Daarnaast is mechatronica medeverantwoordelijk voor het vaststellen van de juiste snelheden en versnellingen van het systeem.
Industrial Design:
ID is verantwoordelijk voor het gehele ontwerp rondom het product. Hieronder valt onder andere de ophanging van het mechanisch systeem, de plaatsing van de mechatronische componenten en het ontwerp van de behuizing rondom het systeem.
Ook is ID verantwoordelijk voor het ontwerp en de realisatie van het object dat door de demonstrator opgemeten zal gaan worden. Deze moet afgesteld zijn naar de wensen van de klant en de mogelijkheden van het mechanisch systeem.
Daarnaast is ID het belangrijkste aanspreekpunt naar de klant. Het is verantwoordelijk de wensen van de klant goed te onderzoeken, om hier vervolgens passende oplossingen voor aan te bieden.
Om het project voorspoedig te laten lopen is de communicatie tussen deze twee componenten essentieel. Om de kwaliteit en snelheid van het project te bewaken vindt er minimaal eens per week communicatie plaats tussen de afdelingen. Daarnaast zijn beide partijen veelal aanwezig wanneer er naar de klanten toe gecommuniceerd wordt.
AANPAK 0.4
Door onverwachte gebeurtenissen kunnen er gevolgen ontstaan die effect hebben op het project. Dit kan betekenen dat het doel niet behaald wordt, er vertraging opgelopen wordt of het project over het budget heen gaat. Door een risico-analyse kan er een beeld gevormd worden van de mogelijke problemen die kunnen ontstaan binnen een project, zodat deze meegenomen kunnen worden in het projectplan.
Hieronder worden een aantal risico’s beschreven en toegelicht:
Onvoldoende kennis bij projectleden:
Het project kan vertraging oplopen wanneer ikzelf niet over voldoende kennis beschik om een projectactiviteit tot een goed einde te brengen. Dit kan tijdswijs een grote impact hebben, maar is gemakkelijk te voorkomen door op tijd de expertise van een van de andere projectleden in te schakelen.
Kans = Groot Impact = Klein
Onduidelijke doelstelling:
Wanneer de doelstelling niet voor het gehele projectteam duidelijk is kan dit grote gevolgen hebben voor het project. Hierdoor kunnen de verschillende teamleden ook verschillende gedachtes ontwikkelen over wat de doelstelling precies is. Daarbij kan het gebeuren dat, als dit aan het begin van het project niet goed besproken is, er nooit gesproken wordt over het daadwerkelijke doel van het project. Hierdoor kan de kwaliteit van het eindproduct of de impact hiervan flink achteruitgaan. Dit kan voorkomen worden door aan het begintraject en kick-off van het project samen te sparren over wat het doel achter de opdrachtsomschrijving is, om zo de ‘vraag achter de vraag’ te ontdekken en een duidelijke doelstelling te formuleren.
Kans = Groot Impact = Groot
Verkeerde tijdsinschatting:
Een volledig project kan ook voor veel verschillende problemen zorgen. Deze kunnen zich voortdoen in ieder stadium van het project, van onderzoek tot prototyping. Aangezien de grootte van dit project, de complexiteit van het systeem, en het feit dat het kader van het project niet strak gedefinieerd is, kan het voorkomen dat er een verkeerde tijdsinschtiing wordt gedaan. Dit maakt dat de verwachtingen bijgesteld moeten worden.
Kans = Groot Impact = Groot
RISICO-ANALYSE 0.5
DEMONSTRATOR BEURS
ONDERZOEK
ONTWERP
CONCEPT
PROGRAMMA VAN EISEN
DETAILLERING
REALISATIE
Op basis van de probleemstelling, de oprachtsomschrijving en een start-up meeting met de klanten kan er een Programma van Eisen opgesteld worden. Deze vormt de leidraad waarop onderzoeken, ontwerpen en concepten gebouwd worden. Dit zijn de eisen en wensen vanuit de klant die nagesleefd horen te worden.
Deze wordt, als het project verder vordering maakt, aangevuld en/of aangepast waar nodig.
Hieronder worden de meest relevante eisen benoemd. Het volledige Programma van Eisen is te vinden in Bijlage 2 van het bijlagenboek.
1. Product
1.1. Een beursdemonstrator
1.2. Gebaseerd op de techniek van de NMF600S (Nanomefos), ontwikkeld door DUI (Dutch United Instruments)
2. Ontwerpbeoordeling en klant
2.2. De klanten binnen DEMCON betreffen Barend Vermeulen (BUM Hightech systems), Albert Borreman (Managing Director) en Marleen Markvoort - Mensink (Public Relations)
2.5. Het product moet op een positieve manier aandacht trekken van de beursbezoekers.
2.6. Het product moet een asferisch of freeform object in kunnen meten, liefst met de naam:
“DEMCON“ ergens op het meetobject.
2.7. De meetkop moet hierbij ‘meedansen‘ met de vorm van het meetobject. De verticale verplaatsing van de meetkop moet hierbij van 5 meter afstand zichtbaar zijn voor de beursbezoekers. Gewenst is een verticale verplaatsing van 4 á 5 cm.
2.9. Het product is een medium complex product gebaseerd op eenmalige productie, het liefst met zo veel mogelijk inkoopbare onderdelen.
2.10. Het product moet te plaatsen zijn op een sokkel van 600x600mm.
5. Gebruikersomgeving
5.1. Het product wordt in gebruik genomen door DEMCON-personeel. Dit betreft zowel mensen met technische kennis als mensen zonder enig technisch inzicht.
5.3. Het product moet gemakkelijk aan te sluiten en in te stellen zijn. Het product moet Plug &
Play zijn.
5.4. De gebruikers moeten allen gemakkelijk het meetobject kunnen vervangen.
5.6. Het product moet door de gebruiker te vervoeren zijn met een personenauto.
6. Design
6.1. Dit product draai om de techniek en de beweging hiervan. de bewegende onderdelen moeten dus zichtbaar zijn voor de beursbezoekers.
12. Kostprijs
12.1. Het product heeft een hardware budget van €10.000,-. Hieronder vallen dus geen kosten voor de productie en gewerkte uren.
PROGRAMMA VAN EISEN 1.0
1.1.1. Onderzoek Nanomefos (NMF600S):
Om inzicht te krijgen in de klant is het van belang kennis op te doen over het huidige product. Zo kunnen de kernwaarden van dit product duidelijk in kaart gebracht worden zodat deze kernwaarden ook meegenomen kunnen worden in het nieuwe product.
Nanomefos staat voor: Nanometer Accuracy Non-contact Measurement of Freeform Optical surfaces, en is een meetmachine die ongeveer 10 jaar geleden is ontwikkeld door TNO, TU/e en VSL, het Nationaal Metrologisch Instituut. Als deel van het project was er een proof-of-principle machine ontwikkeld. De Nanomefos lag toendertijds voor op zijn tijd en blinkt uit in zijn meetkunsten van asferische en freeform optische oppervlakten.
Nanomefos 1.0
Deze proof-of-priniciple van de Nanomefos bevatte de volgende specificaties:
- Universele meten van asferische en freeform optische oppervlakten
- Een meetvolume van maximaal Ø500 mm x 100 mm - Convex en concaaf meten, maximaal 45º
- Non-contact meting
- Meetonzekerheid <15 nm rms - Snelle metingen
Nanomefos 2.0 (NMF600S)
DEMCON en een Chinese investeerder startten een aantal jaar geleden een gezamenlijke onderneming genaamd DUI (Dutch United Instruments). Vervolgens hebben ze de bewezen technologie van de Nanomefos 1.0 genomen en er een compact en verkoopbaar product van gemaakt: de NMF600S. Dit product is, in tegenstelling tot zijn voortganger, een volledig eindproduct dat aan klanten verkocht kan worden. Deze kan bijvoorbeeld zijn plaats vinden bij een lenzenfabrikant om de kwaliteit van haar optiek te testen.
Ten opzichte van het origineel zijn er een aantal technische en visuele stappen gemaakt:
- Het meetvolume is vergroot naar maximaal Ø600 mm x 125 mm
- De machine is een stuk robuuster dan het origineel - De machine neemt een oppervlakte in beslag van 1,2m x 1,7m
- De probe is geoptimaliseerd
- De machine is esthetisch en visueel interessant
Afb. 5 Nanomefos 1.0, ResearchGate
Afb. 6 NMF600S, Dutch United Instruments
ONDERZOEK 1.1
1.1.2. Onderzoek functievervulling
Aan de start van het project is er een probleemstelling gedefinieerd, namelijk het feit dat DEMCON een demonstrator mist die een ware eye-catcher kan gaan vormen op de beurs. Alzeker om de high-tech & focal sector van het bedrijf uit te kunnen lichten. De demonstrator zal deze taak moeten gaan vervullen, maar is een demonstrator de beste wijze om dit te doen?
Demonstrator of niet?
Op de beursvloer zijn er talloze manieren om de aandacht op te vragen van de beursbezoekers. Door middel van voedingswaren, winacties en spellen worden bezoekers veelal getrokken tot een organisatie. Echter, voor DEMCON zal deze vorm van aandacht wellicht niet het juiste resultaat opwekken, en hier is waarom:
Wanneer DEMCON op de beursvloer staat zijn ze namelijk niet op zoek naar dagjesmensen, maar naar potentiële klanten. Dit zijn bijvoorbeeld bedrijven die met een probleemstelling rondlopen en op de beurs een passende firma zoeken om dit probleem te verhelpen. Hierbij is het belangrijk dat zij op de juiste manier geprikkeld worden zodat ze, niet alleen de attractie, maar voornamelijk DEMCON en haar expertises onthouden.
Deze prikkeling moet ontstaan uit een gezamenlijke interesse voor techniek, voornamelijk de werking hiervan. Vandaar dat een demonstrator passend zal zijn voor het doel wat bereikt dient te worden. Door een interessante beweging te tonen, maar de werking hiervan te verhullen, worden deze ‘klanten‘ getriggered om op onderzoek uit te gaan. Dit vormt dan het moment waarop een werknemer van DEMCON zich voorstelt en het gesprek aanknoopt.
De beweging
Zoals zojuist vermeld is de beweging hetgene dat de prikkeling afgeeft, natuurlijk in combinatie met licht en geluid. Om deze prikkeling juist af te geven zal de beweging een bepaalde snelheid moeten bereiken, om zo intrigerend te zijn. Dit is voor de mechanica kant belangrijk om mee te nemen bij het kiezen van de verschillende assen. Daarnaast is het vanuit Industrial Design belangrijk om een snelheid vast te stellen waarbij de beweging het beste uit de verf komt.
Conclusie
Een demonstrator is de juiste manier om de aandacht op te vragen. Voornamelijk omdat de doelgroep die DEMCON aan wil spreken erg specifiek is. Hierbij is het van belang de vraag op te wekken over de werking van het systeem. Dit betekent dat de beweging intensief genoeg moet zijn deze vraag bij een beursbezoeker omhoog te laten komen.
1.1.3. Onderzoek Grafische weergave meetpunten
In het Programma van Eisen is gesteld dat het meetobject door de demonstrator ingemeten moet worden.
Deze eis komt voort uit het feit dat dit ook is wat het daadwerkelijke product doet. De klant wilde zo dicht mogelijk bij de daadwerkelijke techniek en werking blijven als mogelijk. Voor het meetobject zijn een aantal mogelijkheden besproken, die uiteindelijk zijn teruggebracht naar de volgende twee eisen:
- Het oppervlakte bestaande uit diverse golvingen
- De naam “DEMCON” bestaande uit losse uitstekende letters bovenop het golvende oppervlakte
Daarbij wordt in het Programma van Eisen gedefinieerd dat de metingen van de demonstrator visueel gepresenteerd moeten worden op een scherm, om zo op de berusvloer direct te kunnen tonen wat de demonstrator doet. Hierdoor raakt de beursbezoeker gefascineerd over de technische kwaliteiten van de demonstrator. Het programma MatLab, waarmee de metingen en visualisaties gemaakt worden, kan deze metingen op diverse wijzen visueel in kaart brengen.
Testen van de weergaves:
Freeform-oppervlakte:
Hiervoor is het van belang binnen de visualisatie een goed inzicht te krijgen voor hoe het oppervlakte loopt, in een 3D-perspectief. Verdere informatie is niet van belang, dus visualisaties zoals grondcontouren of loodrechte lijnen zijn niet van belang. Ze geven namelijk geen relevante informatie.
Omdat de demonstrator aan moet tonen dat het het object in kan meten, wordt dit het beste gecommuniceerd als het opbject dat uit de meetwaarden tevoorschijn komt ook zo veel mogelijk op het product lijkt. Om het als een massief product te kunnen visualiseren zal de MeshZ-functie dit doel het beste kunnen vervullen.
DEMCON-tekst:
Voor deze weergave is het van belang dat de tekst leesbaar wordt op het scherm. Om te testen is er snel een letter D gevormd, en weergegeven. Hieronder staat het resultaat hiervan:
Zoals te zien is de letter alleen zichtbare op een vlak oppervlakte, zoals bij de Surface-functie. In een 3D-weergave valt het namelijk helemaal weg.
Conclusie:
Beide eisen van de klant zijn visueel in beeld te brengen. Belangrijk is hierbij wel dat de metingen van juiste precisie zijn en de meetresolutie hoog genoeg is om het gewenste beeld te vormen. Dit moet meegenomen
Afb. 8 Visualisatie van letter D, eigen afbeelding
Afb. 7 MeshZ, MathWorks
1.2.2. Ontwerprichting:
Op basis van diverse gesprekken met de klanten zijn er voor iedere klant belangen vastgesteld in hoofdstuk 0.1 van deze rapportage. Daarnaast heeft iedere klant ook zijn eigen beeld van hoe deze belangen het best tot uiting komen in de vorm van een demonstrator. Op basis van deze kennis zijn er drie verschillende ontwerprichtingen gedefinieerd.
Hieronder staan de gepresenteerde ontwerprichtingen:
Afb. 10 De drie gepresenteerde ontwerprichtingen, eigen afbeelding
Deze richtingen geven ieder een totaal andere presentatie van de beursdemonstrator. De eerste
ontwerprichting toont de techniek op zichzelf staand, waarbij de rest verwerkt zit in een sokkel. De tweede richting ligt het dichtst bij de opdrachtsomschrijving en is een kleine versie van de originele Nanomefos. De derde richting is een opengewerkte machine, waarbij de techniek en de beweging hiervan we goed zichtbaar is, maar onnodige technische onderdelen verborgen zijn in de behuizing. Dit is dan, net zoals ontwerprichting Om passende concepten te kunnen ontwikkelen is het van belang in deze fase te divergeren naar alle
mogelijke opties. Door een breed scala aan uiteenlopende ideeën te presenteren aan de klant kan snel duidelijk worden of hetgene dat de klant wil ook gelijk staat aan datgene dat in de originele
opdrachtsomschrijving staat.
1.2.1. Meetobject:
Binnen de start-up meeting met de klanten is er kort gesproken over hun wensen betreffende het object dat ingemeten gaat worden door de demonstrator. Hierbij werdt snel aangegeven voor een rond object met een glooiiend oppervlakte te willen gaan. Daarbij is de wens uitgesproken deze te voorzien van een DEMCON-logo en naam. Op deze manier zou de visualisatie van de meting namelijk het meest interessant en indrukwekkend worden.
Afb. 9 Het meetobject, eigen afbeelding
ONTWERP 1.2
1.2.3. Visualisatie:
Vervolgens is de vraag wat er vervolgens met de metingen gedaan wordt. In de start-up meeting werd er gesteld dat de klanten graag de metingen zichtbaar wilde maken op een scherm. Daarom dat er een aantal opties uitgezet zijn voor hoe dat scherm verwerkt zal moeten worden in de demonstrator:
Afb. 11 Drie opties voor het gebruik van beeldschermen, eigen afbeelding
Daarnaast is de vraag wat er dan getoond moet worden op het betreffende scherm. Vanwege de vorm en de details op het meetobject kan er gekozen worden de glooiing van het product of de tekst weer te gaan geven, afhankelijk van wat de klant gecommuniceerd wil hebben.
Afb. 12 Top-down view, eigen afbeelding Afb. 13 3D-visualisatie, eigen afbeelding
Wat in deze visualisaties direct zichtbaar wordt is dat de meetresolutie van de top-down view helemaal niet zo hoog is. Dit is volgens de medestudent ook de hoogst haalbare resolutie van de demonstrator. Een
3D-visualisatie zal daarom effectiever zijn, al legt deze de focus op het tonen van de glooiing. Dit wekt direct
1.2.4. Conclusies:
Alle benoemde opties voor de verschillende onderdelen van het product zijn vervolgens gepresenteerd aan de klanten. Hierbij heeft iedere klant dezelfde opties gekregen. Daarbij zijn alle gesprekken met de klant één op één geweest zodat elke klant apart zijn/haar mening kon geven zonder input te ontvangen van de andere klanten. Dit levert het meest eerlijke resultaat op.
Uit de gesprekken kwamen de volgende zaken naar voren:
• Alle klanten willen een echt DEMCON-product. Dat is dus geen exacte kopie van de Nanomefos
• De klanten waren het er samen ook over eens dat het beeldscherm verwerkt zal moeten worden in de demonstrator zelf, en niet zo zeer op een apart scherm.
• Echter, bij de vraag wat ze op het beeldscherm getoond wilden hebben had iedereen een andere mening. Hierbij kwam ook direct naar voren dat iedereen met dezelfde vraag liep: Wat moet de visualisatie toevoegen aan het product?
Daarom dat er voor de eerstvolgende meeting een aantal mogelijkheden uitgezet zijn voor de klanten. Deze zijn vervolgens met zijn allen gezamenlijk besproken.
De opties waren als volgt:
1. De demonstrator maakt de meting en zet deze om in een visualisatie (lage meetresolutie)
2. De demonstrator maakt geen meting, maar er wordt wel real-time een visualisatie ontwikkeld alsof de demonstrator dit wel doet.
3. De demonstrator maakt geen meting. Hetgene dat op het beeldscherm getoond wordt zijn bijvoorbeeld metingen van de originele Nanomefos.
4. De demonstrator maakt de meting en zet deze om in een visualisatie. Deze wordt gepresenteerd naast de meting van de originele Nanomefos.
Na het tonen werdt al snel duidelijk dat alle klanten het meetresultaat niet wilde faken, maar de meetresolutie van het product nu ook te laag vonden. Mede daarom, plus het krappe tijdsbestek, is er gekozen geen metingen te tonen. Wel wordt het product zo ontwikkeld zodat dit later altijd nog mogelijk is.
Afb. 14 Mogelijkheden voor de visualisatie, eigen afbeelding
Nu dat er een aantal zaken besloten waren kan het product verder ontwikkeld worden tot een realistisch produceerbaar concept. Ook hierbij is het opgesplitst in twee onderdelen: het meetobject & de demonstrator 1.3.1. Meetobject:
Binnen eerdere meetings is het meetobject even links blijven liggen, aangezien deze op dat stadium nog niet heel relevant was en in praktijk voldeed aan de eisen. Ondanks dat kwam er in diverse gesprekken naar voren dat er vraag was naar een totaal ander meetobject. Dit komt voort uit het besluit geen meetresultaten te tonen, waardoor de focus voornamelijk moest gaan komen te liggen op de beweging van de Z-as. Het meetobject moest de beweging dus goed uitlichten. Eventuele teksten en/of logo’s waren dus ook niet meer relevant.
Om een mooie en grote beweging van de z-as te krijgen was het juist van belang de vorm van het object simpel te houden. Op basis hiervan is er een nieuw voorstel gedaan voor een meetobject:
Dit is nog steeds een rond meetobject met een diameter van 300mm, maar in plaats van een glooiiend oppervlakte met tekst en een logo is het een schuin afgesneden vlak.
Hierdoor is de z-as de gehele rotatie bezig met het maken van de slag van hoogste tot laagste punt. Dit maakt de uiteindelijk zichtbare beweging een stuk interessanter voor de beursbezoekers.
Dit voorstel is vervolgens voorgelegd aan Albert Borreman, aangezien hij vanuit Demcon Focal de meeste kennis van bezit. Daarnaast is het van hem van belang dat het systeem optomechatronisch klopt, en daar speelt het meetoppervlakte een grote rol in.
Albert stelde dat een vlak oppervlakte dat onder een hoek staat ook als freeform oppervlakte beschouwd kan worden. Dit is dus geen ongewone situatie die ook binnen de Nanomefos voor zou kunnen komen. Daarnaast komt de reflectie van het oppervlakte en de beweging sterker naar voren binnen dit meetobject.
Afb. 15 Het nieuwe meetobject, eigen afbeelding
CONCEPT 1.3
1.3.2. Demonstrator:
Tijdens de afgelopen fases heeft ook de medestudent Mechatronica veel slagen gemaakt binnen het
mechanische concept. Dit systeem is namelijk van belang in deze fase van het ontwerpproces, want dit biedt inzichten in de benodigde maatvoeringen van het product. Daarom is het mechanische concept allereerst toegevoegd aan het bestaande concept. Hier is ook het nieuwe meetobject een onderdeel van.
Het toevoegen van het mechanisch systeem bood meteen nieuwe inzichten over de vorm van het product. Allereerst is de ruimte aan de onderzijde van de behuizing verhoogd, zodat het systeem dat het object moet laten roteren goed binnen de behuizing past. Daarnaast maakte de benodigde afmetingen voor de r-as en het meetobject het ook mogelijk de doorzichtige kap te vergroten, waardoor het product een grotere inkijkhoek krijgt. Hierdoor komt de beweging van de z-as ook nog beter uit de verf.
1.3.3. Snelheden
Op basis van de gekozen mechanische componenten en het meetobject zijn er beweegsnelheden vastgesteld.
Deze nemen de capaciteiten van de mechanische componenten in acht, maar houden ook rekening met wat visueel gezien genoeg prikkeling oplevert.
Er is gekozen om het meetobject met 1 rotatie / seconde te laten bewegen. Binnen dit tijdsspectrum maakt de Z-as een totale verplaatsing van 90mm (45mm naar beneden, vervolgens terug naar positie). Hiermee
ontstaat de gewenste ‘dans‘ tussen de sensor en het meetoppervlak.
Afb. 17 Het nieuwe mechanische systeem binnen de behuizing, eigen afbeelding
Afb. 18 Binnenzijde behuizing, eigen afbeelding
Nu het concept vastgesteld is wordt deze voorbereid op productie. Hierbij is gekozen het product van binnen naar buiten toe uit te werken.
1.4.1. Framewerk
Op basis van de afmetingen wordt er een framewerk ontworpen. Deze dient als basis waaromheen de behuizing en beplating geplaatst kan gaan worden. Daarnaast worden hierbinnen ook de mechanische en mechatronische componenten bevestigd.
Er is hierbij gekozen voor een BSB-profielsysteem. Deze zijn namelijk gemakkelijk en snel op te bouwen, lichtgewicht en snel te leveren. Dit geeft ook in een later stadium de vrijheid om nog maatvoeringen aan de passen mocht dat nodig zijn.
Er is hierbij gekozen voor de profielen van 30x30mm. Eerst lag de keuze op 20x20mm, maar deze bood minder
bevestigingsmogelijkheden. Daarbij zou dit betekenen dat de radius op de hoeken van het product verkleind zouden moeten tot 20mm, en dit pastte niet binnen de visie van het ontwerp.
Daarbij worden alle profielen verbonden door middel van hoekverbinders die ook geoptimaliseerd zijn voor dit
profielsysteem, zoals hiernaast te zien. Door middel van inklikmoeren kunnen er ook altijd andere onderdelen
Afb. 18 BSB-30 Framewerk, eigen afbeelding
Afb. 19 Hoekverbinders, eigen afbeelding
DETAILLERING 1.4
R-as:
Om snel te kunnen prototypen en testen van het mechanische systeem is er gekozen voor een L-vormige aluminium plaat. Deze wordt door middel van zes bouten bevestigd aan de R-as. Deze maakt vervolgens een hoek van 90 graden om vervolgens bevestigd te worden aan het profielsysteem, zoals te zien op de afbeelding hiernaast.
Tijdens testing en prototyping zijn ook de fouten van dit systeem duidelijk geworden. Het kan namelijk in horizontale richting nog aardig wat bewegen, wat niet gewenst is wanneer er een meting wordt gedaan. Daarbij blijft het systeem bij het L-vormige drager gewoon zichtbaar, wat het systeem een onafgewerkte look kan geven.
Vandaar dat er een behuizing om de R-as is ontwikkeld, die ook meteen als bevestiging dient. Daarnaast is deze wat groter gemaakt zodat het systeem centraal lijkt te hangen binnen de demonstrator.
Afb. 20 Oude en nieuwe bevestiging R-as, eigen afbeelding
Theta-rotatie:
De Theta-rotatie wordt geborgd door middel van vier bouten aan het BSB-profielsysteem. Deze profielen zijn in hoogte te verstellen, zodat de afstand tussen meetobject en R-as op ieder moment nog aan te passen en te tweaken zijn.
Daarbij is de verbindingsplaat die bevestigd zit aan het framewerk ook direct de drager van de rotatie motor.
Afb. 21 Bevestiging Theta-rotatie, eigen afbeelding
1.4.2. Meetobject
Nadat in de conceptfase de vorm en reflectie van het oppervlakte vastgesteld is, moet er vervolgens gekeken worden hoe deze geproduceerd kan worden op de meest materiaal- en kostenbesparende manier.
Allereerst is het object verdeeld in twee onderdelen: een kunststof basis en een reflecterende bovenplaat. Dit verschil in materiaal is niet alleen kosten-effectief, maar maakt ook een mooi onderscheid tussen de twee onderdelen. Dit onderscheid is nodig om visueel aan te geven dat het schuinstaande oppervlakte hetgene is dat gemeten wordt. De basis dient puur als een voetstuk hiervoor.
Om deze uitwisseling te kunnen bieden bestaat de basis als het ware uit een ringvormige drager, waarop de
spiegelende plaat kan liggen. Deze vorm biedt niet alleen gebruiksgemak, maar verlaagd ook het gewicht van het meetobject en is voordeliger in productiekosten.
De volledige drager heeft een wanddikte van 5mm.
Hiermee biedt deze genoeg stabiliteit en stevigheid om zonder doorbuiging de spiegelplaat te dragen.
Afb. 23 Drager meetobject, eigen afbeelding
1.4.3. Rotatieschijf
Om het meetobject op juiste manier te dragen en in positie te houden is er een draaischijf ontwikkeld. Deze wordt bevestigd aan de Theta-rotatie as.
Om het meetobject op zijn plaats te houden zit er een groef in de draaischijf. Er is hiervoor gekozen omdat het meetobject daardoor gemakkelijk te vervangen is.
Daarbij maakt een groef dat het meetobject volledig omsloten wordt, waardoor deze ook niet door centrifugale krachten los kan raken.
Afb. 24 Groef in rotatieschijf, eigen afbeelding
1.4.4. Verlichting
Aangezien er vragen lagen over de
zichtbaarheid van het systeem ontstond de vraag of interne of externe verlichting nodig zou zijn. Wanneer de doorzichtige kap een te hoge reflectiewaarde heeft kan de
zichtbaarheid verstoort worden. Daarbij kan verlichting ook als een tool dienen om een specifiek onderdeel binnen de demonstrator uit te lichten.
Binnen dit concept wordt niet de demonstrator zelf, maar de sokkel waarop deze staat verlicht. Hiermee wordt de demonstrator in zijn totaal uitgelicht. Dit helpt mee aan het doel van de demonstrator: het trekken van de aandacht.
Een ander concept plaatste verlichting wel op de demonstrator zelf, maar gebruikt het als detail aan de
buitenzijde van het product. Hiermee kan het product nog extra aandacht trekken wanneer deze niet op een sokkel geplaatst wordt.
Verlichting kan ook dienen om het mechanische systeem uit te lichten, zoals toegepast in dit concept. Hierbij wordt er een spotje geplaatst aan de binnenzijde van de demonstrator.
De vraag hierbij is wat er dan extra uitgelicht kan worden, aangezien de beweging van de Z-as de
aandachtstrekker is van het systeem.
Na de opties doorgenomen te hebben lijkt de eerste optie het meest gemakkelijk voor het doel dat behaald moet worden. Dit werkt ook positief voor de ontwikkeling van de demonstrator zelf, aangezien er geen rekening gehouden hoeft te worden met eventuele ingebouwde verlichting.
Dit betekent dat deze optie nogmaals besproken moet worden bij de ontwikkeling van een passende sokkel voor de demonstrator. Vanwege het feit dat de maatvoering van de demonstrator afwijkt van deze van de standaard sokkels, moet deze in een later stadium apart ontwikkeld worden.
Afb. 26 Concepten verlichting, eigen afbeelding
1.4.5. Behuizing en Kap
Nu de detaillering van de interne componenten behandeld zijn is het belangrijk te kijken naar hoe deze omsloten worden. In de conceptfase is besloten gebruik te maken van een behuizing met een doorzichtige kap aan de voorzijde van het product. Deze combinatie is besloten om de volgende redenen:
• Deze combinatie zorgt ervoor dat de beweging van het systeem duidelijk, maar ook op een veilige manier te bezichtigen is op de beursvloer. Daarbij kunnen de componenten die liever niet getoond worden mooi verborgen worden binnen de behuizing.
• De behuizing en kap geven het product een volledige uitstraling in plaats van een
testopstelling. Hiermee toont DEMCON aan de klant dat ze een system supplier zijn, en de klant kunnen ondersteunen binnen de gehele ontwikkeling.
Allereerst is het van belang te onderzoeken welke vorm de behuizing aan gaat nemen. Dit gaat hand in hand met de aansluiting tussen de behuizing en de doorzichtige kap, maar ook met het plaatwerk dat de mechanische componenten van de binnenzijde afschermd. Hierbij is ook gekeken naar de productie van deze onderdelen, in samenwerking met leveranciers.
Vorm & Aansluiting
Het originele concept maakte sterk gebruik van het lijnwerk dat te vinden is in de originele Nanomefos. een echte kenner zou hierin dus de vormtaal kunnen herkennen. Omdat er besloten is dat deze demonstrator in principe volledig los mag staan van het originele product is het van belang andere opties goed te bekijken.
Aangezien de zichtbaarheid van de beweging een kernwaarde binnen het project is, zit de vorm deze zichtbaarheid op dit moment in de weg. De schuinstaande wanden dekken namelijk onnodig het zicht af en hebben daarnaast geen toegevoegde waarde.
Daarom is er vervolgens gekozen deze lijnen recht te trekken.
Dit biedt een grotere zichtbaarheid van het systeem. Hierdoor komt deze iets beter uit de verf als een demonstrator.
Het grootste nadeel van deze vormtaal is voornamelijk het feit dat het er blokkerig uit gaat zien. Het mist daardoor de dynamische vormtaal van het vorige concept en de Nanomefos zelf.
Na aanpassingen in de maatvoering is er nogmaals
gereflecteerd op de schuine wanden. Deze waren nu immer een stuk korter, en blokkeerde hierdoor een stuk minder van het zicht.
Zoals te zien bracht deze visueel weer een meer interessante vorm. Echter, aangezien de zijwanden zo kort zijn, is het lastig
Om de kap en behuizing te verbinden was het idee om gebruik te maken van een Lip & Groove systeem die rondom de gehele aansluiting doorloopt. Hiermee staat de kap namelijk altijd goed in positie. Daarmee kan deze lijn, doormiddel van een blauwe kleur, ook als mooi detail gelden binnen het ontwerp.
Hierbij ontstond het nadeel dat deze rand tamelijk fragiel zou kunnen zijn, aangezien het steunvlak van de kap dan maar 3mm zou bedragen. Dus hoewel het concept erachter zeker interessant was, zou het in de praktijk lastig uitvoerbaar zijn.
Op dit moment ontstond er ook een gesprek met een firma die het uiteindelijke product wellicht zou kunnen maken: 3D Systems. Deze partij maakt voor diverse klanten hoogwaardige prototypes, vaak nog strakker en mooier dan het product dat uiteindelijk in serieproductie van de band af komt. Dit klonk als de perfecte partij voor een one-off product zoals deze demonstrator. Voornamelijk aangezien zij met een kloppend 3D-bestand zelf gaan zorgen dat deze qua passingen mooi samenkomt met het gewenste resultaat, zonder dat DEMCON hier zelf vele uren in moet investeren.
Dit bood de kans om het product naar eigen wil te kunnen vormen, zonder veel tijd te verliezen over de uiteindelijke productie hiervan. Waar dit bij een serieproduct natuurlijk zeer relevant is ,is dit minder van belang bij een one-off product. Alzeker wanneer een firma als 3D Systems voor een bepaald bedrag deze technische taken over kan nemen.
Er is omwille van deze redenen besloten terug te stappen naar het rechte ontwerp. Door middel van een aantal aanpassingen zou deze namelijk zeer goed kunnen werken, zonder dat deze te blokkerig aanvoelt.
Daarnaast is het Lip&Groove principe genomen en omgezet tot een systeem waarbij niet alleen de kap een groter steunvlak heeft, maar ook de aansluiting met de binnenplaat zo verwerkt kon worden dat deze steviger aandoet, als een soort sokkel voor het roterende meetobject.
Afb. 28 Eerste versie Lip & Groove, eigen afbeelding
Hiernaast staat een afbeelding van de nieuwe opbouw van deze Lip&Groove. Hierbij valt de aluminiium binnenplaat als het ware binnen de blauwe rand van de behuizing. Deze kunnen daardoor ook direct verbonden worden met het BSB-profielsysteem.
De buitenrand van de Lip&Groove heeft een dikte van 6mm, wat betekend dat de doorzichtige kap tweemaal zo veel steunvlak heeft als voorheen. Daarnaast valt de kap als het ware om de rand heen, waardoor deze alsnog stabiel een plaats aanneemt op de behuizing.
Accessibility
Zowel tijdens installatie van het systeem als voor reparatie is het van belang dat de mechanische en mechatronische componenten gemakkelijk bereikbaar zijn. In eerste instantie was het plan een uitneembare bodemplaat te ontwikkelen. Echter, dit betekent dat voor elke reparatie de demonstrator op zijn kant gelegd moet worden. Dat moet waar mogelijk voorkomen worden.
Snel werdt duidelijk dat, aangezien de R-as aan de achterzijde bevestigd is, er via de achterzijde ook toegang moest zijn tot het systeem. Daarnaast kan dit achterpaneel ook dienen om toegang te krijgen tot andere componenten, waaronder bijvoorbeeld de voeding.
Echter, via de achterzijde is het lastig om ook toegang te krijgen tot de theta-rotatie. Vandaar dat ervoor gekozen is om het gat onder de rotatieschijf significant te vergroten. De rotatieschijf zit namelijk via vier
Afb. 30 Nieuwe Lip & Groove, eigen afbeelding
Afb. 31 Achterpaneel, eigen afbeelding
Afb. 32 Gat binnenplaat, eigen afbeelding
1.4.6. Bodemplaat
Aan de onderzijde bevindt zich een bodemplaat. Deze is blauw gekleurd voor een strakke detaillering van het product. Deze bodemplaat is opgedeeld in twee onderdelen. Aan het achterste paneel zitten de mechatronische componenten, waaronder de aansturing en voeding, bevestigd. Door deze los te halen kunnen componenten gemakkelijk uitgewisseld of verplaatst worden. Het voorste paneel is uitneembaar om extra toegankelijkheid te bieden voor onderhoud en/of vervanging van de theta-motor.
Onderaan de bodemplaat zijn ook vier rubberen voetjes bevestigd.
Deze bieden stabiliteit, voorkomen trillingen naar de sokkel toe en zorgen dat het product wat van het grondoppervlak af staan. Dit geeft het product een betere look.
1.4.7. Veiligheid
Wanneer de demonstrator op de beursvloer staat moet deze veilig bediend dienen te worden. Daarnaast is het van belang dat beursbezoekers niet klem kunnen komen te zitten tussen de bewegende onderdelen.
Dit is één van de toegevoegde waardes van de kap. Echter, om in kaart te brengen wat de veiligheidseisen zijn is er contact gezocht met de afdeling Quality binnen DEMCON Best.
Kap
De eisen voor eventuele extra beveiliging voor de kap zijn afhankelijk van de kracht die het mechanisch systeem op een persoon zet wanneer iemand zijn hand ertussen steekt. Daarbij speelt de tijd waarin de persoon wordt blootgesteld aan deze kracht een rol. De regel is als volgt:
“Gaan we uit van een tijdelijke druk (alinea 3) blijft het systeem met gemak binnen de gestelde eisen, aangezien de kracht niet de 250N overschrijdt en het systeem ruim binnen de 0,75s weer een afstand van de hand zal hebben (dit zal namelijk eerder rond de 100ms liggen).“
Aangezien het systeem in theorie snel genoeg reageert (binnen 100ms) mag de kracht niet hoger zijn dan 250N. Het systeem zal een kracht van 160-170N gaan zetten, wat betekent dat het voldoet aan de gestelde eis.
Het behalen van deze eis betekent dat er geen extra beveiliging nodig is waarbij men een gereedschap moet gebruiken om de kap los te halen. Wel stelde Quality dat het simpelweg plaatsen van de kap niet voldoende is. Dit vanwege het feit dat beursbezoekers of gebruikers deze wel eens per ongeluk om zouden kunnen stoten. Het advies was gebruik te maken van een interlock systeem. Dan zet het systeem zichzelf namelijk direct uit wanneer de kap verwijderd wordt.
Sensor
Uit de gebruikte infraroodsensor komt een rode sterke lichtbundel. Tijdens prototyping ontstond de vraag hoe veilig deze is wanneer iemand er via de reflectie van het meetobject inkijkt. Dit is dan ook onderzocht.
Afb. 33 Bodemplaat, eigen afbeelding
1.4.6. Materiaalkeuze
De materialen kunnen een grote impact hebben op hoe een product ervaren wordt. Daarbij is het van belang een duidelijk beeld te hebben waarom er voor een bepaalde look & feel gekozen wordt. Binnen dit project zijn er een aantal kernwaarden van belang:
• Het is en blijft een technisch product. Vandaar dat vooral de binnenzijde ook aantoont dat de techniek datgene is wat belangrijk is binnen dit product.
• Zoals ook lichtelijk aangegeven in het vorige punt is het van belang de aandacht te plaatsen naar de daadwerkelijke beweging van het systeem. Dit betekent dat het zicht van de
beursbezoeker geconvergeerd zal moeten gaan worden naar deze beweging.
• Het product zal de kwaliteit van een verkoopbaar product moeten uitstralen, om zo to ondersteunen dat DEMCON een system supplier is.
• Het product heeft een echte DEMCON-kleurstelling. Hiermee maakt het zich los als een kleine versie van de Nanomefos, en kan het zich plaatsen als een opzichzelfstaande demonstrator.
Materialen:
Om een splitsing te maken tussen binnen- en buitenzijde zijn er voor beide andere materialen gekozen. De buitenzijde bestaat uit mat, wit kunststof. Deze maakt de look erg clean en strak, iets dat veel terug te vinden is in DEMCON-producten. Daarnaast is er voor een matte afwerking gekozen om niet te veel aandacht op te nemen. Hierdoor komt de binnenzijde veel sterker uit.
De binnenzijde bestaat voor een groot deel uit aluminium met een matte afwerking.
Hiermee wordt aangetoond dat er techniek plaatsvindt binnen in het systeem. Daarbij levert dit een lichtelijk industriële look op. De matte afwerking is gekozen zodat het spiegelende meetoppervlak zich mooi losmaakt van dit aluminium. Dat is namelijk waar de beweging daadwerkelijk plaatsvindt.
Het blauwe lijnwerk is de verbindende factor tussen de buiten- en binnenzijde. Deze geeft als het ware een kader aan waarbinnen de bezoeker extra zijn of haar aandacht moet gaan vestigen. Daarnaast is deze in de blauwe kleur van DEMCON gekleurd, om de bezoeker mee te geven dat deze demonstrator volledig zelf ontwikkeld is. Daarnaast dient dit ook meteen als detaillering aan het ontwerp.
Een CAD-design is erg passend om een product te detailleren, maar om een volledig beeld te ontwikkelen van hoe het er in de praktijk uit gaat zien biedt een prototype veel mogelijkheden. Zo kunnen eventuele fouten snel gevonden en opgelost worden. Daarbij bied dit de mogelijkheid om samen met de klant te bekijken of het product aan de gestelde eisen voldoet.
1.5.1. Eerste prototype
Aangezien het profielsysteem ruim op tijd besteld was werd deze allereerst geassembleerd. Hiermee werd snel duidelijk hoe groot de gekozen afmetingen daadwerkelijk zijn en hoe praktisch dit profielsysteem in gebruik is.
Het profielsysteem was gemakkelijk te bouwen, echter was deze wat lastig haaks te krijgen zonder dat er een gleuf speling tussen zat. Dit vergde daardoor meer tijd dan origineel verwacht.
Daarnaast viel meteen op hoe groot, en
voornamelijk hoog, het systeem zou gaan worden.
Dit komt omdat er veel extra ruimte was genomen om de motor voor de theta-rotatie te kunnen plaatsen. Nadat de motor gearriveerd was bleek ook snel dat deze ruimte onnodig groot was, aangezien de motor significant kleiner uitviel dan verwacht. Dit maakt dat het gehele profielsysteem wat verlaagd is, om zo de demonstrator zo compact mogelijk te houden.
De verdere opbouw van van het systeem was zoals verwacht. Dit systeem vormt dan ook de basis waaromheen langzaam de rest van het prototype omheen gebouwd wordt.
Afb. 34 Eerste versie framewerk, eigen afbeelding
Aangezien ook de L-vormige drager van de R-as al besteld was voordat het ontwerp gewijzigd werd is deze in het prototype ook gebruikt als de drager. Hierdoor kon het testen van het mechanisch systeem versneld worden. Deze is daarom ook in het prototype meegenomen, aangezien het doel gesteld is deze praktisch werkend te maken.
Daarnaast is ook het meetobject door middel van schuim nagebootst.
Dit geeft een snel beeld van het daadwerkelijke hoogteverschil binnen het meetobject. Daarbij geeft het ook een beeld van de verhouding tussen het meetobject en de rest van het systeem.
Kort na deze bouw zijn er een aantal wijzigingen aangebracht in het ontwerp, waardoor het ontwerp van de vorige pagina ontstond. Op basis hiervan is het prototype vervolgens opnieuw opgebouwd met als doel niet alleen praktische zaken, maar ook de visuele details te verwerken.
REALISATIE 1.5
1.5.2. Gedetaileerd prototype
Binnen dit prototype is hetzelfde framewerk als basis genomen, wel met aangepaste maatvoeringen vanwege de klein uitvallende motor afmetingen. Vervolgens is ook hierbij van binnen naar buiten toe gewerkt, dus is eerst de binnenplating met lip & groove ontwikkeld.
Deze zijn gevormd door middel van twee 5mm dikke foamplaten. Deze zijn vervolgens door middel van blauw en aluminiumkleurig karton visueel passend gemaakt met het digitale ontwerp.
Vervolgens zijn deze door middel van vier bouten direct verbonden aan het framewerk.
Hierbij is direct gekeken naar een stuk accessibility. Het gat onder de bodemplaat bedraagd namelijk 280mm. De vraag was of dit groot genoeg zou zijn om de nodige reparaties te kunnen doen. Na het prototypen hiervan werdt snel duidelijk dat dit inderdaad groot genoeg is.
Hier is vervolgens ook de R-as aan bevestigd met de benodigde motor en koppeling. Tijdens het prototypen startten namelijk ook de tests op voor de mechanische componenten.
Door deze tests werdt ook snel duidelijk dat de L-vormige drager te veel kon bewegen in de horizontale richting. Dit zal naar alle waarschijnlijkheid verdwenen zijn met de nieuw ontworpen drager, zoals te zien in het nieuwe ontwerp.
Daarbij viel ook direct op dat de R-as veel langer was dan de afstand die deze daadwerkelijk nodig heeft om de beweging te maken. Deze hoeft namelijk maar te reiken tot het
middelpunt van het meetobject. Na gesprek met een proto- engineer is er besloten deze op een later moment in te korten. Deze verkorte R-as is meegenomen in het digitale design.
Vervolgens is ook de sensor bevestigd aan de R-as. Aangezien de lineaire actuator voor de Z-verplaatsing vertraging heeft opgelopen wordt de sensor op een vaste hoogte bevestigd. Zo kunnen er nog steeds tests gedaan worden, zodat de sensor goed afgesteld is zodra de actuator
Afb. 35 Binnenplaat, eigen afbeelding
Afb. 36 Testopstelling R-as, eigen afbeelding
Vervolgens is het framewerk afgedekt met de witte behuizing. Deze is gemaakt van 5mm dikke foamplaat en bestaat uit drie verschillende delen. Dit is zodat de behuizing gemakkelijk te verwijderen is wanneer de theta-rotatie en mechatronische componenten geplaatst moeten gaan worden.
Bij deze behuizing lag ook de vraag of deze niet te leeg zou ogen. Alzeker vanwege het grote formaat van het systeem is dit een vraagstuk dat nog open lag. Naar eigen mening bevat het ontwerp zo geen onnodig lege vlakken, al mist het ontwerp wel een logo.
Vervolgens is er door middel van 2,5mm dikke
acrylplaten een doorzichtige kap opgebouwd. Hiermee kon niet alleen getest worden hoe groot deze uit zou vallen, maar ook of deze praktisch in gebruik zou zijn wanneer het meetobject eventueel verwisseld zou moeten worden. Daarbij lag er ook een vraag betreffende reflectie.
Dit zijn zaken die besproken zijn met één van de klanten.
Hierover later meer.
Vervolgens is er de kap rondom de R-as ontwikkeld. Deze dient nu als afscherming van de L-vormige drager, maar is in het uiteindelijke ontwerp de vervanging hiervan. Vanwege het feit dat de R-as in dit stadium nog niet ingekort is, is ook deze kap groter dan in het uiteindelijke ontwerp.
Hiermee is het ontwerp volledig als prototype gerealiseerd.
Door deze op een verhoogde kar te plaatsen ontstaat er een goed gevoel van hoe deze demonstrator uiteindelijk echt ervaren zal gaan worden. Daarnaast is op dit moment ook de R-as werkend. Hiermee is de eerste beweging dus al
gerealiseerd.
Wat direct opvalt is dat het gehele product nogal groot is. Bij nader onderzoek werd duidelijk dat deze nog wel wat compacter kan, alzeker als er andere motoren gekozen worden. De huidige motoren zijn namelijk veel sterker dan nodig.
Afb. 38 Behuizing en kap, eigen afbeelding
Afb. 33 Compleet prototype, eigen afbeelding
1.5.3. Validatie
Nadat het prototype compleet was is deze samen met één van de klanten volledig doorgenomen. Hierbij is gekeken naar de afmetingen van het product, het gebruik van de kap, de uitstraling en het gebruik van de demonstrator. Hieruit zijn een aantal opmerkingen ontstaan waarmee bevestiging gegeven wordt dat het product voldoet aan de verwachtingen van de klant. Natuurlijk zijn hier ook een klein aantal op- en aanmerkingen uit ontstaan. Deze worden hieronder benoemd en meegenomen in de aanbevelingen.
• Het product past visueel goed binnen de verwachting van de klant. Voornamelijk was de klant erg tevreden over de grote inkijkhoek die de demonstrator biedt.
• De klant is tevreden dat veel van de techniek verborgen zit binnen de behuizing. “Dit wekt bij de klant de vraag op hoe deze demonstrator werkt, juist omdat ze het niet kunnen zien“.
• De klant vroeg zich wel af of het nog toegevoegde waarde zou hebben verlichting toe te voegen binnen de bekapping van de R-as. De klant is van mening dat deze verlichting, reflecterend op het meetobject, een extra stimulans kan zijn voor een beursbezoeker om naar het product te kunnen kijken.
• De klant stoorde zich niet aan het formaat van de demonstrator, echter het lijkt hem ook beter het product kleiner te maken waar dat mogleijk is.
• Ook is de vraag aan de klant gesteld of volgens hem het product voldoet aan de funtie die het moet vervullen: aandacht trekken en gesprekken uitlokken. Mede door eerder genoemde punten is de klant van mening dat de demosntrator deze taak juist kan vervullen.
Op basis hiervan kan gesteld worden dat het product zal gaan voldoen aan de verwachtingen van de klant.
1.5.4. Kostprijs
Aangezien het totaalbudget 10.000 euro bedraagt is er besloten deze voor Mechanica en Industrial Design ongeveer 50/50 te verdelen. Dit betekend dat er vanuit ID een budget ligt van 5000 euro. De nog te maken kosten zijn gebaseerd op prijsberekeningen van de desbetreffende firma. Deze zijn te vinden in bijlage 6 van het bijlagenboek. Om een inschatting te maken van de gemaakte en nog te maken kosten zijn deze hieronder opgesomd:
Gemaakte kosten:
• BSB-profielsysteem (incl. bevestigingsmaterialen)
Nog te maken kosten:
• Meetobject drager
• Spiegelplaat 280mm
• Behuizing + Kap
Totaalkosten
€298,50
€575,00 €38,71
€3.000,00
€3912,21
Zoals door de rapportage heen besproken zijn er een aantal dingen die op dit moment nog open liggen. Dit zijn zaken waarvoor bewust is gekozen binnen deze stageperiode niet verder uit te werken. Echter, deze zijn nog steeds van belang voordat het eindproduct klaar is.
Sokkel
Vanwege de afwijkende maatvoering moet er een passende zuil geproduceerd worden. Eventuele voorstellen daarvoor zijn in hoofdstuk 1.4.4. van deze rapportage besproken. De vraag of deze zuil gemaakt moet worden is ook afhankelijk van het feit of het systeem nog compacter zou kunnen worden.
Maatvoering
Kijkend naar het prototype werd duidelijk dat het systeem nog wel compacter zou kunnen. Dit aangezien er in het ontwerp extra ruimte genomen was voor de motoren van de mechanische componenten. Deze bleken achteraf kleiner uit te vallen dan verwacht. Daarnaast heeft de medestudent, na verdere berekeningen en testen, bevonden dat de huidige motoren ook ruimwaarts te sterk zijn voor de kracht en snelheid die het systeem van ze vraagt. Door het vervangen van deze motoren voor kleinere, zwakkere motoren kan het systeem nogmaal gecompactiseerd worden. Hierdoor past deze wellicht ook wel op een standaard sokkel van DEMCON.
Vervoer
In het Programma van Eisen is vastgesteld dat de demonstrator te vervoeren moet kunnen zijn in een personenauto. Met de huidige afmetingen van 670x470x470 voldoet het product in principe aan deze eis.
Echter, de vraag is wat het huidige gewicht van de demonstrator zal gaan worden wanneer het eindmodel klaar is. Ook hierbij speelt eventuele compactisering van het systeem een grote rol.
Daarnaast is ook de veiligheid voor het systeem een vraagstuk. Kan de demonstrator zo achterin de auto geplaatst worden? Of zal deze verpakt moeten worden in bijvoorbeeld een flight case? Dit is een vraagstuk dat later uitgewerkt zal moeten worden.
AANBEVELINGEN 1.6
BRONVERMELDING
2.1. Tekstuele Bronnen
Dutch United Instruments (2020) NMF600 S https://dutchunitedinstruments.com/product/
Mikroniek (2017) Exporting Dutch Optomechatronics to China https://www.demcon.nl/wp-con- tent/uploads/2017/09/Mikroniek-2017-4-Nanomefos-2.0.pdf
Mathworks (2020) Surface and Mesh Plots https://nl.mathworks.com/help/matlab/surfa- ce-and-mesh-plots-1.html
Laser 2000 (2020) Overzicht van LED/ Laser Classificaties volgens EN 60825-1 en IEC 60825-1 https://www.laser2000.nl/site/laser-vision/$FILE/overzicht-laserclassificaties.pdf
2.2. Afbeeldingen Afbeelding 1:
DEMCON (2015). DEMCON start in Enschede met Incubate-programma, https://www.demcon.nl/
wp-content/uploads/2014/07/DEMCON_logo-300x152.jpg Afbeelding 2:
DEMCON (2020). Wie is Wie, https://82818.afasinsite.nl/medewerkers-basis-prs/wie-is-wie Afbeelding 3:
Dutch United Instruments (2020). Deur-dicht.png, https://dutchunitedinstruments.com/wp-con- tent/uploads/2018/12/Deur-dicht.png
Afbeelding 4:
DEMCON (2019). 3-DOF concept, Microsoft word document: Requirements Afbeelding 5:
ResearchGate (2014). NANOMEFOS non-contact measurement machine. https://www.research- gate.net/figure/NANOMEFOS-non-contact-measurement-machine_fig7_266750890
Afbeelding 6:
Dutch United Instruments (2020). Deur-dicht.png. https://dutchunitedinstruments.com/product/
Afbeelding 7:
Mathworks (2020). ModifyMeshSurfacePlotWCurtainAppearanceExample_01. https://nl.math- works.com/help/examples/graphics/win64/ModifyMeshSurfacePlotWCurtainAppearanceExam- ple_01.png
Alle overige teksten en afbeeldingen binnen deze documentatie zijn zelf gerealiseerd
