Ontwerpdossier WOP2
WB1642 Werktuigkundig Ontwerpproject 2
In dit project documenteren jullie het werk in een Ontwerpdossier. Gebruik hiervoor het Microsoft Office programma OneNote. Daar hebben jullie een licentie voor via de TU Delft: ga naar https://www.microsoft365.com,log in met jouw NetID, en klik op Install en more. Het template hiervoor kun je vinden op Brighspace.
Op de inlevermomenten van het Ontwerpdossier kan je de gehele notebook exporteren als OneNote Package (extensie *.onepkg) en die inleveren.
Documentatie die we in jullie dossier verwachten, is steeds benadrukt door de groene tekstblokken getiteld “Dossier”.
Ingenieursbureau
Operationele stappen
Hier komt een kopie van de operationele stappen uit jullie Groeps-Excel die jullie in week 1 ingeleverd hebben.
Morfologische kaart op Clusterniveau
Hier komt een opgeschoonde kopie van de morfologische kaart op clusterniveau die jullie in week 1 ingeleverd hebben.
Programma van Eisen op Clusterniveau
In het WOP2-project is het verplicht om minimaal 1 prestatiecriterium met betrekking tot duurzaamheid op te nemen in het programma van eisen. Op Brightspace staat een handleiding over duurzaamheid.
Verder staat hier het programma van eisen dat jullie samen met jullie cluster opgesteld hebben.
Maak een overzicht van jullie criteria, inclusief (minimaal) een criterium over duurzaamheid. Deel de criteria in in functionele eisen en prestatiecriteria en eventueel randvoorwaarden en specificaties en nummer de criteria. Formuleer ze operationeel en toegankelijk. Sla eventueel de theorie in de Reader Ontwerpmethoden van WOP1 er op na.
Programma van Eisen
Poster ingenieursbureau
Plaats hier een foto van jullie poster en ander beeldmateriaal.
Samenvatting postersessie
Hier kan je de informatie, tips en andere opmerkingen die jullie hebben gekregen tijdens de postersessie in week 1 kwijt.
Eventuele nuttige informatie van de postersessie in week 1
Dimensies & Details
Voorlopig Ontwerp
Evaluatie van de conceptrichting
Waar zitten de grootste uitdagingen (zie ook evaluatie van concept op de criteria) voor jullie gekozen concept. Denk hierbij aan maakbaarheid, prestaties, etc. Wat is er allemaal onduidelijk, wat moet er nog uitgewerkt worden? Kijk ook naar de risico’s en veiligheidsaspecten van jullie gekozen concept.
Een korte evaluatie van het gekozen concept, denk hierbij aan problemen, uitdagingen, onduidelijkheden, etc.
Fysische verkenning (principle engineering)
Bekijk de opdrachtanalyse en voornamelijk de ontwerpuitdagingen goed. Wat is er nodig om een goede prestatie neer te zetten? Welke stappen zijn hier voor nodig? Welke (mechanische/fysische) factoren zijn bepalend voor dit resultaat?
Dit levert een lijst aan factoren op die de prestatie beïnvloeden. Probeer voor tenminste 3 van deze factoren een uiteenzetting te maken. Per factor bekijk het volgende:
- Welke grootheden/eenheden zijn bepalend voor deze factor
- Welke aannames moeten er gemaakt worden of zijn er gemaakt?
- Welke aanpak/methodes/berekeningen zijn relevant?
- Wat is het antwoord? Wat suggereert dit antwoord?
In week 2.1 wordt de fysische verkenning behandeld in het maandag-college.
Fysische verkenning met een uitwerking van minstens 3 factoren.
Verbeteringen
Op basis van de evaluatie kan jullie gekozen concept natuurlijk verbeterd worden.
Een overzicht van de verbeteringen aan jullie ontwerp op basis van de verbetermogelijkheden uit de evaluatie van jullie ontwerp en op basis van de veiligheids- en risico-analyse.
Voor elk van de verbetermogelijkheden:
- Beschrijf het probleem of de ontwerpuitdaging kort
- Geef een aantal mogelijke oplossingen of oplossingsrichtingen
- Kies een van de oplossingen en onderbouw die keuze.
Definitief Ontwerp (inclusief CAD-model)
Overzicht definitief ontwerp inclusief CAD-model
Presenteer het CAD-model (gemaakt in SolidWorks) van de takelaar. Beschrijf hier het vernieuwde en verbeterde ontwerp. Laat ook details zien.
Het 3D CAD model van jullie ontwerp lever je in als Pack & Go .zip-bestand in week 2.5. Geef het de naam WBxxx-SW (waarin xxx jullie groepsnummer is).
Onderdelen
Een lijst met onderdelen (stuklijst) waaruit het ontwerp bestaat. Geef van elk onderdeel aan of het een inkoopdeel is of een maakdeel.
Een inkoopdeel is een onderdeel dat je kunt inkopen, zonder dat je daarvoor productietekeningen hoeft te maken. Het zijn bestaande producten, zoals bijvoorbeeld veren, motoren, profielen en dergelijke.
Een maakdeel is een onderdeel dat specifiek voor het ontwerp gemaakt of aangepast moet worden. Daar is dus een productietekening voor nodig. (Ook als er slechts een kleine bewerking nodig is, zoals bijvoorbeeld een gaatje boren in een metalen profiel, dan is het een maakdeel.)
Dimensies en Toleranties
Bepaal de (minstens) drie onderdelen van het ontwerp waarvan de afmetingen (dimensies) het meest kritisch zijn.
Dat wil zeggen de onderdelen die bij verkeerd gekozen dimensies het grootste risico geven op slecht functioneren van jullie ontwerp. Leg uit waarom volgens jullie juist deze drie het meest kritisch zijn voor het functioneren van het ontwerp.
Onderbouw met berekeningen de gekozen afmetingen en/of geometrie voor deze (combinaties van) onderdelen, met minstens:
Een modellering van (grensgeval) mechanica/gedrag. Bijvoorbeeld de dimensionering van de aandrijflijn om binnen de beschikbare grip te blijven, of om krachten optimaal over te dragen.
Een sterkteberekening. Bijvoorbeeld de maximale belasting en/of maximale doorbuiging van een as.
Een berekening van benodigde nauwkeurigheid. Bijvoorbeeld om er zeker van te zijn dat een trigger alleen op het juiste moment in actie komt. Voor het bepalen van toleranties kun je ook nagaan of onderdelen op elkaar moeten klemmen (zogenaamde klempassing) of dat er juist speling moet zijn om de onderdelen ten opzichte van elkaar te kunnen laten bewegen of om het makkelijker te kunnen monteren. Hoe nauwkeuriger de afmetingen moeten worden gerealiseerd, hoe kleiner de toleranties en hoe duurder het wordt (of hoe langer jullie nodig hebben om het te vervaardigen).
Geef voor elk van de onderdelen/berekeningen gestructureerd weer:
- Doel: Wat je berekent en waarom?
- Methode: Hoe je het berekent (welke formules, welke aannames)?
- De berekening zelf komt gewoonlijk in een bijlage, zie Paragraaf 4.8.
- Resultaten: De uitkomst van de berekening
- Conclusie: Toelichting bij de uitkomst en de mogelijke consequentie voor het ontwerp.
Prestatieverwachtingen
Veiligheid en Betrouwbaarheid
Resultaat van twee risicoanalyses aan jullie ontwerp. A: Veiligheid bij verwacht functioneren en B: Veiligheid en bedrijfszekerheid bij falen. Met conclusies ten aanzien van de verbetermogelijkheden van het ontwerp.
Deze risicoanalyses worden toegelicht in het maandagcollege in week 2.4.
Veiligheid bij verwacht functioneren. Loop jullie ontwerp na op het risico op schade aan omgeving en verwondingsmogelijkheden tijdens fabriceren, monteren, testen en gebruik. Zowel voor gebruikers als omstanders. Denk aan scherpe randen en inklemmingsmogelijkheden bijvoorbeeld.
Het risico op falen analyseer je door de volgende vragen langs te lopen voor het ontwerp als geheel, de onderdelen apart, en de verbindingen bij bedoeld en ook bij onbedoeld gebruik:
- Wat kan er misgaan? (Bijvoorbeeld breken, losschietende onderdelen, van de baan af vliegen, snijden, inklemmen, te veel druk, onbedoeld vervormen, …)
- Dit wordt een lijst met Faalmogelijkheden. Per faalmogelijkheid beoordeel je het Risiconiveau (Occurrence * Severity):
- Occurrence: Hoe groot is de kans op de faalmogelijkheid?
- Severity: Wat zijn de gevolgen als het mis gaat?
- Hoe zou je dit kunnen voorkomen?
Verwachte prestatie van het ontwerp
Welke prestaties verwachten jullie van jullie ontwerp bij de prestatietest? Bouw voort op de fysische verkenning. Denk bijvoorbeeld aan:
- Hoe zwaar is jullie takelaar ongeveer?
- Hoe lang is de takelaar?
- Wat zijn de materiaalkosten ongeveer?
- Al dan niet op het profiel blijven zitten?
- Al dan niet gaan slippen? (of te hoge weerstand)
- Hoe ver zal jullie takelaar rijden?
- Hoe lang zal de takelaar daar over doen?
- Zal jullie takelaar blijven hangen?
- En wellicht nog andere prestaties…
Hoe verhoudt jullie verwachte prestatie met die van andere takelaars in jullie cluster, waarom is dat zo?Welke berekeningen en methodes zijn er gebruikt door jullie en door andere groepen?
Beschrijf de prestatieverwachting van jullie definitieve ontwerp. Onderbouw deze prestatieverwachting met berekeningen en redeneringen en/of experimenten. Benoem de aannames die hierbij zijn gedaan.
Vergelijk jullie verwachte prestatie met die van andere groepen in jullie cluster.
Vervaardigen & Assembleren
Vervaardigingsplan
Bepaal hoe jullie ontwerp gemaakt zal gaan worden. De volgende paragrafen kunnen daarbij helpen. Het gaat er uiteindelijk om dat jullie een goed overzicht maken van alle benodigdheden en bewerkingen (activiteiten) en dat jullie plannen wanneer en wie welke bewerkingen op welke manier uitvoert zodat jullie het prototype uiteindelijk op tijd af hebben.
Dit vervaardigingsplan gebruik je samen met de tekeningen uit SolidWorks om een waardevolle maakbaarheidscheck in de werkplaats te kunnen hebben.
Bestellen: Koopdelen & Inkoopmaterialen voor maakdelen
Geef van de onderdelen die ingekocht moeten worden (koopdelen) de specificaties, prijs, waar het gekocht gaat worden en wat de (verwachte) levertijd is.
Bepaal wanneer deze besteld/gekocht moeten worden zodat jullie deze onderdelen op tijd ter beschikking hebben. Overweeg voor kritische onderdelen of er een reserve-onderdeel nodig is.
Loop ook de lijst met maakdelen langs en:
- Bepaal welke materialen jullie nodig hebben om deze onderdelen te kunnen maken.
- Bepaal waar/hoe jullie deze materialen kunnen kopen/bemachtigen
- Bepaal of er reservemateriaal nodig is.
Overzicht van gekochte onderdelen die jullie gebruiken en wat hun specificaties zijn (prijs, waar gekocht, levertijd, etc.
De onderdelen die jullie via de FW willen bestellen moeten op de stuklijst staan en op de FW-Bestellijst worden genoteerd. De FW-Bestellijst wordt ingeleverd via Brightspace, uiterlijk vrijdag in week 2.6.
Uitbestedingen
Bepaal of jullie gebruik willen/moeten/gaan maken van leveranciers die onderdelen specifiek voor jullie gaan maken (zoals bijvoorbeeld d.m.v. 3D-printen). Bij de FW kunnen jullie eventueel onderdelen laten 3D-printen of lasersnijden. Lees daarvoor tijdig de relevante documentatie op de WOP-site door.
Als jullie bij andere leveranciers terecht moeten, vraag dan op tijd offertes aan en bepaal wat de leverancier van jullie nodig heeft om op tijd het onderdeel te kunnen leveren. Dus hoe jullie welke informatie moeten aanleveren.
Overzicht van de onderdelen die jullie laten maken met hun specificaties (wat aan te leveren, levertijd, productiemethode, etc.)
Plannen van het vervaardigen van maakdelen
In Dimensies&Details>Definitief Ontwerp>Onderdelen hebben jullie al een overzicht gemaakt van de materialen die jullie nodig hebben voor de maakdelen. In deze paragraaf leg je vast hoe de maakdelen vervaardigd kunnen worden.
Leg per maakdeel vast:
- Wat het uitgangsmateriaal is (materiaal (Al, St), vorm (strip, profiel, …), afmeting).
- Welke bewerkingen nodig zijn om het onderdeel te maken.
- Bepaal de volgorde van die bewerkingen.
- Bepaal of de benodigde (hulp)gereedschappen hiervoor beschikbaar zijn of hoe die beschikbaar kunnen komen (soms moet je zelf eerst een mal maken voor een bewerking)
- Schat in hoeveel tijd die bewerkingen kosten
- Bepaal met elkaar wie wat wanneer gaat maken
Overzicht van de onderdelen die jullie zelf gaan maken met de bovenstaande specificaties.
Assembleren: benodigd materiaal en gereedschap
Een deel van de assemblage kunnen jullie wellicht in de AWS doen of aan de projecttafel. Daar is geen gereedschap beschikbaar, zelf meenemen dus! Maar let op: aan de projecttafel mag je niet boren, timmeren, zagen en dergelijke. Je mag daar niets gebruiken dat herrie maakt en niets dat de tafel kan beschadigen.
Bepaal of jullie materialen en/of (hulp)gereedschappen voor jullie prototype nodig hebben die jullie zelf moeten verzorgen (in geval van twijfel, vraag het na bij de FW).
Overzicht van de benodigde materialen (ijzerdraad bijvoorbeeld) en (hulp)gereedschappen (malletje of aftekenpotlood bijvoorbeeld) en hoe jullie daaraan gaan komen.
Technische tekeningen
Vanuit het SolidWorks-bestand maak je een technisch-tekeningenpakket bestaande uit: een samenstellingstekening (assembly) waarin het gehele ontwerp staat, met stuklijst (nummeren van onder naar boven) en productietekeningen van de maakdelen (drawings). Maakdelen zijn de onderdelen die vervaardigd moeten worden. Gebruik in al je technische tekeningen de tekenafspraken die je hebt geleerd bij de module Tekeninglezen in WOP1 (de online-module van CADCollege).
Een volledig technische-tekeningenpakket. Het pakket bestaat uit ten minste een samenstellingstekening en minimaal een productietekening per 2 groepsleden (bijvoorbeeld: 3 productietekeningen bij een groep van 6, 4 bij een groep van 7 of 8).
Validatie & Evaluatie
Evaluatie van het vervaardigingsproces
Ga na waar het vervaardigen anders liep dan gepland en verwacht.
- Welke eventuele last-minute aanpassingen aan ontwerp of onderdelen zijn gedaan en waarom die nodig of wenselijk waren. Gebruik foto’s en tekeningen, geen lappen tekst.
- Wat jullie volgende keer wellicht anders zouden gaan vervaardigen of aanpakken. Met hoe en waarom (Bondig, in tabel of afbeeldingen, geen lappen tekst)
- Geef hier ook de eventuele verdere leerervaringen ten aanzien van vervaardigen.
Evaluatie van het vervaardigingsproces bestaande uit ten minste de bovenstaande elementen.
Testen van het ontwerpresultaat
Het doel van deze paragraaf is om de prestaties en bijzondere eigenschappen van jullie ontwerp toe te lichten.
Dit bestaat onder andere uit het testresultaat van jullie prototype (dat mag het formele testresultaat zijn of een resultaat van een (eerdere) eigen test op de wedstrijdbaan. Bekijk nog eens Testen en Documenteren uit WOP1 voor ideeën voor het testen.
Geef aan:
Voor elk criterium in het programma van eisen (functionele eisen en prestatiecriteria): wat de uiteindelijke prestatie (waarde) van jullie prototype is op deze criteria.
Voor enkele van deze criteria (keuze aan jullie):
Hoe jullie ervoor gezorgd hebben dat jullie ontwerp aan dat criterium voldoet (dus: welke slimmigheden hebben jullie toegepast om deze prestatie te realiseren)
Of bij een prestatie die niet gelukt is of nog niet te meten of vast te stellen is: hoe jullie geprobeerd hebben om wel die prestatie te halen.
Een overzicht van de testresultaten. Maak vooral gebruik van figuren, grafieken en tabellen (geen lappen tekst).
Analyse testresultaat en prestatieverwachting
Het ontwerp presteert vaak anders in de realiteit dan verwacht. Het is dan nuttig om een vergelijking te maken tussen de testresultaten en de prestatieverwachting. Geef aan:
Verwachting versus Realisatie: De verschillen tussen de testresultaten (Testen van het ontwerpresultaat) en de prestatieverwachting die jullie eerder hebben gegeven.
Hoe verklaren jullie deze verschillen?
Een overzicht van de verschillen (en overeenkomsten) tussen het testresultaat en de prestatieverwachting. Verklaar deze verschillen.
Mogelijke verbeteringen
Vaak is het ontwerp na de eerste iteratie nog niet perfect of zelfs compleet. Welke aanpassingen of verbeteringen zouden jullie nog kunnen maken als het project nog door zou lopen? Op welke manier verbeteren die het ontwerp (op welke waarden bij welke criteria).
Een overzicht van aanpassingen en verbeteringen van jullie ontwerp. Gebruik steeds waar mogelijk afbeeldingen, grafieken en tabellen in plaats van grote stukken tekst.
Sluit eventueel af met een conclusie over jullie eindresultaat, teruggekoppeld naar de opdracht zoals jullie die in week 1 hebben gekregen. Het schrijven van een conclusie zal in het volgende onderwijskwartaal (WOP3 in Q3) veel aandacht krijgen.
Bronvermeldingen
Een bronvermelding van alle gebruikte en genoemde bronnen moeten in elk dossierdeel zijn opgenomen.
Zowel in het onderdeel Informatievaardigheden (T2.F) als in college in week 2.1 wordt hier aandacht aan besteed. Pas het geleerde hier toe.
Bijlagen
Hieronder staan enkele bijlagen die nuttig kunnen zijn, maar dat mogen er natuurlijk meer zijn als dat jullie ontwerp(proces) beter communiceert.
Bijlage 1: Planning
Gebruik de planning als een hulpmiddel om ervoor te zorgen dat jullie het werk af hebben wanneer het moet worden ingeleverd. De planning die jullie in week 1 hebben gemaakt, moet wellicht worden aangepast en bijgewerkt. Geef hier de eventueel geüpdatete planning.
Bijlage 2: Kort resultaat ingewonnen informatie
Denk ook hierbij aan de juiste bronvermeldingen.
Geef de bronvermelding van informatie / parameters / formules / gegevens die je hebt opgezocht. Dit kan een internetlink zijn, maar dan moet ook een datum worden vermeld waarop de internetpagina is bezocht. Internetpagina’s zijn immers veranderlijk. Referenties zijn belangrijk. Doe dit zoals je hebt geleerd bij informatievaardigheden (T2.F) en bij het college over bronvermelding in week 2.1 van WOP2.
Bijlage 3: Schetsen
Niet alle schetsen komen in het hoofdrapport. Je kunt de extra schetsen, die wel relevant zijn om op te nemen hier in een bijlage plaatsen. Geef wel aan wat er te zien is in de schetsen. Het is hier geen prullenbak.
Bijlage 4: Berekeningen
Berekeningen zijn vaak lastig te volgen. Daarom: Beschrijf voor de lezer wat je gaat berekenen en wat het doel van de berekening is. Een uitdraai van computercode (bijvoorbeeld Python) is geen vervanging voor een beschrijving van een berekening.
Trek conclusie(s) uit de berekening en vat in de rapportage het resultaat met conclusies samen. Een tabel geeft vaak een overzichtelijke weergave. Verwijs voor een uitgebreide beschrijving van de berekening naar bijlagen.
Geef de juiste grootheden en vergeet de eenheden niet te benoemen. En geef deze juist weer. Bijvoorbeeld kN (niet kn), MPa (en niet Mpa), enz.
Verder is het aantal decimalen vaak veel te groot. Het klopt niet om een wrijvingscoëfficiënt te schatten en vervolgens met zes cijfers achter de komma door te rekenen.