P4 Projekt Udvikling og fremstilling af plastsprøjtestøbeværktøj M4-1-F12

Transkript

1 P4 Projekt 2012 Udvikling og fremstilling af plastsprøjtestøbeværktøj M4-1-F12 Lars Koldig Jacob Mortensen Niclas Smedmann Rasmussen Jesper Kjær Hansen

2

3 Titelblad Aalborg Universitet Esbjerg Maskinkonstruktion Titel: Udvikling og fremstilling af plastsprøjtestøbeværktøj Projektperiode: 01/02/ /05/2012 Tema: Produktudvikling og materialeteknologi Vejledere: Anders S. Kristensen Søren H. Lambertsen Birgit K. Storm Gruppe: M4-1-F12 Forfattere: Niclas S. Rasmussen Jacob Mortensen Lars Koldig Jesper K. Hansen Oplæg: 7 stk. Antal sider: Synopsis Rapporten omhandler en bagagerumsåbner, som består af flere dele. Der er udvalgt fire forskellige dele som analyseres grundigt. Analysen vil tage udgangspunkt i en funktions analyse, materiale bestemmelse og en fremstillings analyse. Bagagerumsåbneren optimeres med henblik på at minimere materiale og produktions omkostninger. Det er blevet vurderet at skallen i bagagerumsåbneren kan optimeres ved at samle flere dele til et plastemne. Herved spares flere fremstillingsprocesser og vægten sænkes. Bagagerumsåbneren skal være fuld funktionsdygtig og kunne bruges i det tiltænkte miljø. Der er taget udgangspunkt i tre forskellige plastmaterialer. Efter en udvælgelse proces er plastmaterialet til plastsprøjtestøbning valgt til PS. Bagagerumsåbnerens skal er blevet redesignet således at skallen egner sig til plastsprøjtestøbning. Der er udviklet et plastsprøjteværktøj i samarbejde med AVK Plast A/S. Værktøjet er blevet produceret og testet hos AVK Plast A/S. Plastemnet som er fremkommet af testen, har den ønskede geometri og kan erstatte skallen fra det oprindelige bagagerumsåbner. M4-1-F12 I

4 Forord Dette projekt er udarbejdet af gruppe M4-1-F12 på Aalborg Universitet Esbjerg. Temaet for semesteret er Produktudvikling og materialeteknologi. Projektet skal give de studerende et indblik i fremstillingen af en støbeform. Projektet giver en viden inden for materialeteknologi, da de materialer bagagerumsåbneren er fremstillet af er blevet bestemt og der skulle vælges materiale til plastsprøjtestøbningsprocessen. Emnet der er blevet valgt til plastsprøjtestøbning er desuden blevet optimeret så den har den mest hensigtsmæssige form til plastsprøjtestøbning, samtidig med at prisen på fremstillingen af formen er holdt i bund. Projektgruppen var i starten af projektperioden på rundvisning hos LEGO s produktion i Billund. Her var det muligt at se LEGO s sprøjtestøbemaskiner, samt deres testafdeling som en del af grupperne skulle bruge til afprøvning af deres støbeform. Fremstillingen af støbeformen er sket i samarbejde med AVK Plast A/S i Ribe. AVK Plast A/S har også været behjælpelig med afprøvning af støbeformen. Kildehenvisninger sker via en note i teksten, noten vil være det sted i teksten, hvor der bliver referæret til en kilde. Dette vil se ud, som følgende: tekst eksempel [7] Specielt tak til: Visti Petersen, produktionsleder i formafdelingen, AVK Plast A/S i Ribe AVK Plast A/S LEGO A/S Niclas S. Rasmussen Jacob Mortensen Lars Koldig Jesper K. Hansen M4-1-F12 II

5 Indhold Titelblad... I Synopsis... I Forord... II Indledning... 1 Produktanalyse... 2 Funktionsanalyse... 2 Miljøanalyse... 3 Udvælgelse af emner til analyse... 3 Analyse af delkomponenter... 4 Del 1. Hus... 6 Funktion... 6 Materiale... 7 Fremstilling... 8 Del 2. Rør... 9 Funktion... 9 Materiale... 9 Fremstilling Del 7. Lod Funktion Materiale Fremstilling Del 8. Hætte Funktion Materiale Fremstilling Valg af del til pladsstøbeproces Problemformulering Kravspecifikation Materiale valg Design af plaststøbningsemne Beslag M4-1-F12 III

6 Bund og indslagshus Optimering Design af støbeform Sprøjtestøbeværktøjets opbygning Slipvinkler Inventor Mold Design Fyldning af emnet Udformning af støbeformen Hunformen Hanformen Tolerancer Arbejdstegninger Kontakt Ændringer Budget Fyldetryks beregninger Lukketryks beregninger Køletidsberegninger Sprøjtestøbecyklus Praktisk erfaring med værktøj Afprøvning af støbeværktøj Proces data Beskrivelse af producerede emner Diskussion Konklusion Litteratur- og kildeliste Bilag...63 M4-1-F12 IV

7 Indledning Der kommer mere og mere fokus på fremstillingspris og fremstillingstid inden for europæiske virksomheder. Dette sker i takt med at konkurrenter fra østen kan producere produkter billigere end i Europa pga. billig arbejdskraft. Mange virksomheder flytter til østen for at udnytte denne billige arbejdskraft. På den måde bevares varemærket, men stadig bliver prisen holdt på et minimum. Et godt eksempel på en fabrik der ikke har valgt at flytte hele produktionen til østen er Lego. De har i stedet valgt at investere i bedre plastsprøjtemaskiner og robotter. Plastsprøjtestøbemaskiner giver stor mulighed for at reducere fremstillingsprisen og fremstillingstiden. Med sådan et værktøj kan en virksomhed undgå at flytte til østen da få personer kan styre mange maskiner på en gang. Ud over at reducere fremstillingsprisen, fremstillingstiden og arbejdskraften kan en plastsprøjtemaskine også give gode muligheder for optimering af produkter. Det bliver muligt at lave meget komplekse geometrier som vil have været meget tidskrævende hvis samme geometrier skulle have været lavet i metal. Formålet med dette projekt er at optimere et produkt ved at støbe en komponent fra produktet i plast. Dette giver både mulighed for optimering af produktet men også en billigere fremstillingspris for komponenten. Ved at plastsprøjtestøbe en komponent i plast kan en masse fremstillingsprocesser undgås og dermed fås et billigere produkt. Miljøanalysen opsættes og vil være bestemmende for hvilke plastmaterialer der er mulighed for at støbe i. Til sidst kan der konkluderes hvorvidt det nye produkt er bedre end det originale og fremstillingstider kan sammenlignes. Projektet vil give kendskab til plastsprøjtestøbeprocessen, samt kendskab til forskellige materialer og deres egenskaber. Det vil give forståelse for både teorien og det praktiske kendskab til hvordan en plastsprøjtestøbe produktion fungerer. M4-1-F12 1

8 Produktanalyse Der er valgt en automatisk bagagerumsåbner til dette projekt. Udover selve bagagerumsåbneren består apperatet af ledninger til strømforsyning, en sikring og en knap til at aktivere den. Formålet med bagagerumsåbneren er at føreren i en bil kan åbne bagagerummet uden at forlade føresæddet. I dette projekt bliver der forkuseret på selve bagagerumsåbneren (Figur 1). Figur 1. Bagagerumsåbneren der arbejdes med i dette projekt. Funktionsanalyse Bagagerumsåbneren virker ved at spolen får strøm når knappen trykkes. Når spolen får strøm danner den et magnetfelt. Inde i spolen er der et messingrør hvori der er et lod. På loddet er der en wire sat fast som føre ud til bagagerumslåsen. Loddet der er lavet af et magnetisk materiale, bliver påvirket af magnetfeltet fra spolen. Dette medfører at loddet bliver trukket af magnetfeltet. Wireren som er monteret i loddet hiver i bagagerumslåsen, hvorefter bagagerummet åbnes (Figur 2). Figur 2. Figuren viser et tværsnit af bagagerumsåbner. M4-1-F12 2

9 Miljøanalyse I dette afsnit vil der blive set på det miljø, bagagerumsåbneren befinder sig i. Ud fra dette kan der vurderes hvad bagagerumsåbneren vil blive udsat for i miljøet. Når der senere skal vælges materiale og optimeres, kan miljøanalysen være grundlag for hvad der kan lade sig gøre og hvad der giver det bedst muligt resultat. - Termisk miljø For at vurdere det termiske miljø forstilles der det værste miljø den kan blive udsat for i Danmark om vinteren. Ifølge DMI er den koldeste temperatur i DK siden 1874, -32 C og den varmeste 36 C. [1] Hvis bilen er på en parkeringsplads hvor udetemperaturen er 36 C, vil temperaturen inde i bilen blive større. Ifølge The Weather Channel kan temperaturen inde i en bil blive 60 C efter 90 minutter hvor udetemperaturen er omkring de 30 C. [2] Dvs. at den udsættes for en temperatur svingning mellem -32 C til ca. 70 C. - Mekanisk miljø 60N Se forsøgsrapport i bilag 3. - Elektrisk miljø 10A 12V ifølge brugsanvisningen. - Brandteknisk miljø I tilfælde af kortslutning er der en sikring som springer. Derfor undlades den temperatur der vil komme ved en såkaldt kortslutning, da sikringen vil forhindre det. - Magnetisk miljø Der er blevet lavet et forsøg for at tjekke om der var en årsag til at huset var lavet af metal for eventuel at blokere for de magnetiske stråler (bilag 3). Forsøget vidste sig at huset ikke afskærmede for de magnetiske stråler. Miljøer såsom kemisk miljø, strålingsmiljø, biologisk miljø, optisk miljø ses bort fra da de ingen væsentlig indflydelse har. Udvælgelse af emner til analyse Dette afsnit omhandler udvælgelse af dele til nærmere analyse. Dette gøres for at finde et passende emne, der kan arbejdes videre med i projektet. Det er blevet bestemt at der skal udvælges fire forskellige dele til nærmere analyse. Der ses på Figur 3 et ekstruderet billede af bagagerumsåbneren. Efter udvælgelsen af de fire dele, vil der på disse dele blive lavet en nærmere analyse. M4-1-F12 3

10 Figur 3.. Figuren viser en ekstruderet illustration af bagagerumsåbneren. Hver del er navngivet med et tal fra 1-8. Der er valgt at kigge nærmere på nogle af de lidt mere interessante dele. De dele der er udvalgt er følgende: Del 1. Hus Del 2. Rør Del 7. Lod Del 8. Hætte Disse er valgt da dette giver et godt udbud af forskellige fremstillingsmetoder og materialer. Analyse af delkomponenter I de næste afsnit udføres der forsøg på de udvalgte dele for at bestemme funktion, materiale og fremstilling af delene. Forsøgene der vil blive brugt til at analysere de metalliske dele, vil blive beskrevet herunder. Hårdhedstest Hårdhed måles ved at placere prøven i en Fritz Heckert HPO 250 som udsætter prøven for et bestemt tryk. Hårdhedsmåleren trykker en lille diamant mod overfladen af blokken i ca. 30 sekunder med et valgt antal kg pres. Når presset fjernes kan man på hårdhedsmålerens indbyggede mikroskop aflæse størrelsen af aftrykket fra diamanten i blokken. Hvis aftrykket afbilleder en firkant måles de to diagonaler og gennemsnittet findes. Målingen kan derefter blive slået op i tabelopslag. Denne værdi kan omsættes til MPa. Densitet Densiteten er bestemt ved at lave et forsøg i materiale laboratoriet. Først er materialet blevet afvejet, derefter er en mængde væske afmålt i et måleglas. Efterfølgende er M4-1-F12 4

11 materialet tilført til måleglasset. Ved at afmåle hvor meget væskestanden er øget kan materialets rumfang bestemmes. Densiteten bestemmes nu ud fra: densitet = Masse Rumfang Mikroskopering Formålet med mikroskopering er at bestemme et eller flere metallers mikrostruktur. Dette kan gøres ved hjælp af et lysmikroskop, som kan afbillede metallets mikrostruktur. For at afbillede metallets mikrostuktur laves der en præparation af metaloverfladen. Først slibes overfladen og bagefter poleres den. Sidste del i præparationen af prøven er en ætsning af metallet med en bestemt syre, alt efter hvilket metal man tror det er. Til sidst kan metallets mikrostruktur ses i et mikroskop. Korrosion Der er lavet en korrosionstest på materialet. Materialet er nedsænket i saltvand over en periode på 2 uger. Derefter ses der på om der er nogle ændringer i metallets overflade. M4-1-F12 5

12 Del 1. Hus Figur 4. Inventor tegning af huset. Funktion Huset (Figur 4) er en komponent som består af flere delkomponenter. Huset består af et beslag, en ydreskal, en forstærkning og et indslags hus (Figur 5). Figur 5. Viser de fire dele, som huset består af. Funktion af ydreskallen er at beskytte indmaden af bagagerumsåbneren, samt at fastholde positionen af indmaden. Beslaget er punktsvejst på ydreskallen så bagagerumsåbneren kan monteres i bilen. I bunden af huset er der lavet en forstærkning af en ekstra plade. Forstærkningspladen beskytter skallen når indslagshuset presses på plads. Indslagshuset prespasses igennem forstærkningspladen og ind i ydreskallen. Funktionen for indslagshuset er at optage de slag der kommer fra loddet. M4-1-F12 6

13 Materiale Ud fra udseende kan det ikke ses hvilket materiale huset består af fordi den har en overflade belægning. Da materialet er magnetisk kunne det antyde at det er stål. Densitet Vægt [g] Volumen [cm 3 ] Densitet[g/cm 3 ] 14,5991 1,9 7,7 Tabel 1. Viser forsøgsresultatet fra densitetstesten af huset. Den fundne densitet på 7,7 g/cm 3 passer godt med formodningen om at huset er fremstillet i stål, da stål efter tabelopslag har en densitet på 7,8 g/cm 3. Mikroskopering Ud fra mikroskopering kan man se samlinger af ferrit og perlit (Figur 6), hvilket betyder at materialet er stål. De mørke prikker er ferrit og de lyse områder er perlit. Ferrit og perlit opstår når kulstofprocenten for stålet er under 0,2 %. Figur 6. Billede taget af mikroskoperingen af huset. Hårdhed Test 1. diagonal[mm] 2. diagonal[mm] Tryk [N] Gennemsnit[mm] Vickershärte [MPa] 1 0,67 N/A 392 0, ,73 N/A 490 0,73 > ,6 0, , ,57 N/A 294 0, Tabel 2. Viser forsøgsresultatet af hårdhedstest af huset. Den gennemsnitslige Vickershärte for prøven er 159 MPa, hvilket antyder at materialet er teknisk stål. M4-1-F12 7

14 Fremstilling Tabel 3. Viser et skematisk forløb over fremstillingen af huset. Figuren viser således hver af delkomponenternes bearbejdningsforløb. Tabel 3 viser processen for fremstilling af de enkelte delkomponenter. Tabel 3. Viser et skematisk forløb over fremstillingen af huset. Figuren viser således hver af delkomponenternes bearbejdningsforløb. Fremstillingsprocessen kan deles op i mange små steps. Ud fra skemaet ses det at huset bearbejdes mange gange for at komme frem til det endelig resultat. I bearbejdningsprocessen er der desuden et samlingsstep (Figur 7) inden man kan overfladebehandle hele huset på en gang. Affedtningen finder kun sted på ydresiden af huset. Herefter overfladebehandles huset. Figur 7. Viser hvordan samlingssteppet forløber. M4-1-F12 8

15 Del 2. Rør Figur 8. Viser en Inventor tegning af røret Funktion Del 2 er et rør (Figur 8), hvori loddet bevæger sig frem og tilbage. Røret fungerer som midte for spolen. Røret er ikke magnetisk og kan derfor fungere som center rør til spolen (Figur 9). Når der bliver sat spænding på spolen skabes et magnetfelt. Dette magnetfelt vil tiltrække loddet, dermed fungerer mekanismen i bagagerumsåbneren. Figur 9. Viser en illustration af Røret. Pilen illustrer at røret skal sidde inde i spolen. Materiale Der er lavet en række ikke-destruktive test, for at komme næremere på en bestemmelse af hvilket materiale komponenten består af. Ud fra en visuel inspektion af komponenten, ses at røret har en gul/rødlig farve og at den har metalglans. Materialet er hårdt og ikke magnetisk. Ud fra den noget karakteristiske farve, samt metalglansen, tyder meget på materialet er messing. Denne antagelse vil derfor være det første der bliver testet for. For at bekræfte antagelsen omkring hvilket materiale der er tale om, udføres fire test. Disse fire test er gennemgået nedenfor: M4-1-F12 9

16 Densitet Ved at bruge resultaterne fra materiale laboratoriet fås følgene resultat for densitetstesten. Vægt[g] Volumen[cm 3 ] Densitet[g/cm 3 ] 5,14 0,6 8,57 Tabel 4. Viser forsøgsresultat af densiteten af røret. Tabelopslag viser at densiteten for messing er 8,4-8,7 g/cm 3. Antagelsen omkring materialet er messing stemmer fint overens med densitet prøven. [3] Mikroskopering Der ses at materialet er opdelt i to forskellige dele, den ene mere lys end den anden. Da messing består af zink og kobber, kan den todelte struktur godt passe på messing (Figur 10). Det passer godt med at de lyse områder består af zink og de mørke områder består af kobber. Figur 10. Billede taget af mikroskopering af røret. Hårdhedstest Hårdhedsmålingen viser et Vickershärte tal med et gennemsnit på 125,23 MPa. Test Første diagonal[mm] Anden diagonal[mm] Tryk [N] Gennemsnit[mm] Vickershärte[MPa] 1 0,67 0, ,665 > ,53 0, , ,5 3 0,55 0, ,56 118,2 Tabel 5. Viser forsøgsresultater af hårdhedstest af røret. M4-1-F12 10

17 Korrosions test Førstehånds indtrykket viser ingen tegn på korrosion. Men ved et nærmere eftersyn ses en let hvid hinde der dækker overfalden. Dette kunne være et tegn på afzinkning. De beskrevne iagttagelser kan passe på måden messing kan korrodere på (Figur 11). Figur 11. Billedet viser materialet efter korrosionstest, den røde ring markere et område hvor den er tegn på afzinkning. Delkonklusion Antagelsen om at røret består af messing bliver bekræftet af samtlige test. Især densitetsmålingen og mikroskopering viser at materialet er messing. Fremstilling En af de almindeligste fremstillings metoder til fremstilling af messing rør er ved ekstrudering. En ekstruderingsproces fungerer ved man fører en opvarmet messingblok ind i en form. Messingblokken vil blive presset igennem et værktøj, ved hjælp af et pressestempel. På den måde opnås den ønskede udformning (Figur 12). Figur 12. På skitsen ses en ekstruderingsproces. [4] M4-1-F12 11

18 Del 7. Lod Figur 13. Viser Inventor tegning af loddet. Funktion Loddet (Figur 13) kan bevæge sig frit frem og tilbage inde i røret, og er forbundet til en wire. Wiren er forbundet til låsemekanismen til bagagerummet. Når spolen aktiveres vil loddet blive trukket af magnetfeltet. Dermed vil wiren hive i låsemekanismen til bilen, da de er forbundet. Figur 14. Tværsnit af bagagerumsåbneren. På Figur 14 ses en illustration af funktionen for del 4. Når spolen aktiveres vil loddet blive trukket mod spolen, da loddet er magnetisk. Dette vil hive i wiren, som hiver i låsemekanismen. Materiale Der er blevet lavet en ikke-destruktiv analyse, hvor der bliver set på nogle af loddets egenskaber ud fra første indtryk. Materialet har metalglans. Ud fra første indtryk ligner det stål. En anden mulighed er at det er rustfri stål men da det er magnetisk er det usandsynligt. Derudover er rustfri stål generelt dyre end stål. Da vores produkt er et billigt produkt vil M4-1-F12 12

19 det være usandsynligt at det er rustfri stål. For at teste for hvilket metal der er tale om er det blevet lavet to test. Først ses der på mikroskopering og derefter testes hårdheden. Densitet Densiteten af materialet er blevet mål til 8,29 g/cm 3. Den opslåede densitet for stål er 7,8 g/cm 3. [5] Test Vægt[g] Volumen[cm 3 ] Massefylde[g/cm 3 ] 1 18,2112 2,1 8, ,2112 2,3 7,92 Tabel 6. Test resultat af densitets måling. Hårdhed Hårdhedsmålingen viser et Vickershärte tal med et gennemsnit på 243,3 MPa. Test 1. Diagonal[mm] 2. Diagonal[mm] Tryk[N] Gennemsnit[mm] Vickershärte[Mpa] 1 0,91 0, , ,64 0, , ,65 0, , ,58 0, , ,58 0, , ,63 0, , Tabel 7. Forsøgs resultat af hårdhedsmåling på loddet. Korrosion Materialet er blevet lagt i saltvand i et par dage. Efter nogle dage er materialet begyndt at få en sort overflade. Mikroskopering På billedet er de mørke prikker ferrit og det rundt om er perlit(figur 15). Ferrit og perlit opstår når kulstofprocent i stål, er under 0,2 %. Figur 15. Her ses materialet i et mikroskop, efter mikroskopering. Mikroskopet forstørrer 800 gange. M4-1-F12 13

20 Fremstilling Loddet er blevet målt til at have en diameter på 17,45 mm. Hvis dette ikke er et standardmål fra stålfabrikken, er det muligt for producenten af bagagerumsåbneren selv at lave den ønskede diameter. Dette kan gøres ved hjælp af trådtrækning. Efter komponenten har fået den rigtige diameter bliver der boret et hul i den ene ende. Loddet drejes til den ønskede geometri på en drejebænk. På Figur 16 ses spor efter drejningsprocessen. Drejning har lavet fronten af loddet konisk og drejet bagenden ned til en smallere geometri. Hullet der er boret i enden bruges til at montere wiren ved at indsætte wiren i hullet og klemme den smalle geometri omkring wiren. Figur 16. Billede af loddet. De røde områder viser spor efter drejningsprocessen. M4-1-F12 14

21 Del 8. Hætte Figur 17. Inventor tegning af del 8, hætten. Funktion Hættens (Figur 17) funktion er at holde loddet inde i konstruktionen når der ikke er strøm på spolen. Hættens indre diameter falder af tre omgange. Den 1. diameter (Figur 18) er stort nok til at selve loddet kan være deri. Den 2. diameter er for lille til loddet, men stort nok til samlingen mellem lod og stålwire. Den 3. diameter er kun så stor at stålwireren kan komme igennem. Figur 18. Viser Inventor tegning af hætten hvor de tre diametre er markeret. Materiale Hætten er lavet af en hård plast type. Dette gør at der er en forholdsvis lille modstand mellem stålwire og plast. Derved bliver det nemmere for elektromagneten at hive loddet tilbage. Brugen af plast til hætten kan også skyldes at plast ikke påvirkes af magnetisme og derfor ikke modarbejder eller skærmer for det magnetiske felt som spolen generere. M4-1-F12 15

22 For at bestemme plasttypen bliver materialet udsat for tre forskellige forsøg. - Densitet - Diffential scanning calorimetry - IR-scanning Densitet Da den brugte plast har en massefylde der ligger tæt på 1 g/cm 3, blev der brugt alkohol i måleglasset i stedet for vand. Dette medførte at plasten sank og ikke havde tendens til at flyde, som hvis der havde været vand i måleglasset. Test Masse [g] Volumen [cm 3 ] Massefylde [g/ cm 3 ] 1 1,43 1,4 1,02 2 1,70 1,65 1,03 Tabel 8. Viser forsøgsresultater over densitetstesten af hætten. Diffential scanning calorimetry Diffential scanning calorimetry (DSC) er en termoanalytisk metode der fungerer ved at måle energimængden der skal til at hæve temperaturen på prøven i forhold til en reference. I DSC-apparatet placeres to små aluminiumsbeholdere. I den ene beholder placeres prøven og forsegles, mens den anden beholder forsegles uden indhold. I DSC-apparatet varmes eller køles prøven og referencen til en ønsket temperatur. DSC-apparatet måler den energimængde som der bruges til at opnå den ønskede temperatur. Da prøven og referencen under hele testen har samme temperatur indbyrdes, er forskellen i deres energiforbrug den mængde energi som prøvematerialet optager. For at danne et overblik over materialets egenskaber blev første DSC test kørt fra 25 C til 350 C. I dette interval er der stor sandsynlighed for at hele prøven brænder op. Det brede interval gør det muligt at finde de temperaturer, der er interessante at undersøge nærmere. Ud fra første forsøg ses at der er en glasovergang ved ca. 100 C (Figur 19). For at undersøge om det er en glasovergang eller en oxidation, bliver der lavet en ny DSC hvor temperaturen først stiger fra 25 C til 160 C, for derefter igen at falde til 40 C og så stige til 350 C (Figur 20). Ved denne test er det muligt at se om glasovergangen kan genskabes ved samme temperatur. M4-1-F12 16

23 Figur 19. DSC test nr. 1 af hætten i intervallet fra 25 C til 350 C. Som man kan se på grafen (Figur 20) for test nr. 2, var det muligt at genskabe faldet på kurven. Dette må betyde at der ved ca. 100 C er en glasovergang. ^exo!p? P?, 4,4000 mg 1 Wg^ C Lab: Materiale lab. METTLER TOLEDO STAR e System Figur 20. DSC test nr. 2 af hætten ved først opvarmning til 160 C og nedkøling til 40 C og opvarmning til 350 C. Ved 100 C grader kan der ses en glasovergangstemperatur. M4-1-F12 17

24 IR-spektroskopi IR-spektroskopi virker ved at IR-spektroskobet måler prøvens evne til at absorbere infrarødt lys ved forskellige bølgelængder. Hver molekylegruppe har sin egen specifikke bølgelængde hvor den absorberer det infrarøde lys. Et stofs samlede absorption af infrarødlys fra de samlede molekylegrupper dette kan beskrives som et stofs fingeraftryk. Fingeraftrykket kan bruges til at identificere stoffet ved at sammenligne med en database. 100 Hætte PS %T Wavenumbers (cm-1) Figur 21. IR spektrum af hætten. På Figur 21 ses IR-spektroskopien af det materiale hætten er lavet af. For kun at få det testede materiales fingeraftryk, kører man først en tørtest med IR-spektroskopet. Dette giver softwaren mulighed for at finde luftmolekylernes absorption af det infrarøde lys. Softwaren trækker derefter luftmolekylernes aftryk fra, så det kun er materialets aftryk. IRspektroskopet er meget fintfølende og selv udåndingsluften fra laboranten kan give udslag på en spektroskopi. Efter der er blevet kørt en IR-spektroskopi af materialet, kører softwaren en sammenligning med en database. I databasen findes de stoffer der har lignende aftryk. Softwaren giver en procentværdi der angiver hvor identisk teststoffet aftryk er med stoffet fra databasen (Figur 22). M4-1-F12 18

25 Figur 22. Viser resultatet af IR-spektroskopien. Som man kan ser på billedet er spektroskopien 93,6 % identisk med polystyren. Delkonklusion på materiale IR-spektroskopien viste at hætten med stor sandsynlighed af lavet af polystyren. Dette understøttes både af DSC analysen og densitets testen. Polystyren har en glasovergang der ligger omkring 100 C, hvilket DSC analysen også viste. Derudover har polystyren en densitet på 1,05 g/cm 3, hvor densiteten for hætten blev målt til 1,032 g/cm 3 og 1,025 g/cm 3. Fremstilling Der er i bunden af hætten tegn på at den er produceret ved en sprøjtestøbeproces. Der er mærker efter 3 udstøderstænger i bunden af hætten, hvilket tyder på at hætten er sprøjtestøbt og derefter skubbet ud af formen af de tre udstøderstænger. Valg af del til pladsstøbeproces Efter at have analyseret på det valgte produkt, skal en del nu udvælges til optimering og plaststøbning. De fire emner der er udvalgt er følgende: Del 1 - Hus Del 2 - Rør Del 7 - Lod Del 8 - Hætte Hætten Hætten er allerede lavet i plast og fravælges derfor. M4-1-F12 19

26 Lod Da loddets formål er at blive tiltrukket af et magnetfelt, er plast ikke et egnet materiale. Hus og Rør Disse to er begge potentielle emner for plaststøbning. Da den største del af massen på det samlede produkt er huset er denne udvalgt. Da huset består af fire dele, giver dette også en oplagt anledning til at plastsprøjtestøbe emnet, da man ville kunne samle disse dele til en del. På den måde ville der med stor sandsynlighed kunne spares penge på bearbejdnings processer. Kravspecifikation for plast materiale Plast materialer er hverken magnetiske eller elektrisk ledende, derfor kan disse to parametre undlades at kigge nærmere på. Elektromagneten har vist at kunne trække 11 N, dette er undersøgt via et forsøg (Bilag 3). Udover dette er der anvendelses temperaturen at tage højde for. Der er tidligere besluttet at materialet skal kunne anvendes i en temperatur der ligger imellem -32 og 70 C. Problemformulering Der skal produceres et plastsprøjtestøbeværktøj, herefter skal værktøjet testes. Der stillet et beløb til rådighed fra universitet, som sætter de overordnede rammer for projektet. Der skal tages kontakt til en virksomhed som skal fremstille værktøjet og derefter kontaktes en virksomhed som skal støbe emnerne. Forløbet ønskes beskrevet i rapporten. Ud fra funktionsanalysen, emneanalysen og udvælgelse af emne ønskes opstillet en kravspecifikation. Kravspecifikationen skal indeholde primære og sekundære krav, som skal tages hensyn til. Efter kravspecifikationen skal der vælges et støbemateriale som lever op til så mange af kravene som muligt. Optimering af designet således at emnet egner sig til sprøjtestøbning, nogle geometrier kan være vanskelige at støbe i en støbeform. Der vil være mulighed for at optimere geometrien ved at integrer alle dele i en støbning, frem for fire individuelle dele der skal samles. Derved spares en del bearbejdningsprocesser som er angivet under emneanalysen af huset (Tabel 3). Da der er begrænset ressourcer i dette projekt gælder det om at holde omkostningerne til støbeformen inden for budgettets rammer. Værktøjet er et prototypeværktøj derfor er det vigtig at prioritere imellem tolerancer, produktets funktion, udformning/design, materialevalg, fremstillingsproces og økonomi. Der ønskes en teoretisk forståelse af plastsprøjtestøbeprocessen således at fremstillings parametre for fremstillingsprocessen kan beregnes. M4-1-F12 20

27 Værktøjet er givet på forhånd men skal beskrives så der kan udarbejdes to forme som er tilpasset værktøjet. Kravspecifikation I dette afsnit vil der blive opstillet primære og sekundære krav ud fra problemformuleringen. Kravene vil blive brugt som grundlag for valg af beslutninger både for valg af støbemateriale og geometrien af støbedelen. Primære krav - Skal kunne støbes i plastik - Skal kunne holde til kraften fra loddets påvirkning - Skal kunne overholde studieordningen - Skal kunne udskifte nuværende del uden ændringer af resten af delene - Skal kunne forenkle produktionsprocessen - Skal kunne holde til temperaturer mellem -32 og +70grader Sekundære krav - Skal så vidt muligt udformes som den nuværende del - Skal kunne masseproduceres Materiale valg I dette afsnit vil der blive udvalgt hvilket materiale der vil blive brugt i plastsprøjtestøbningsprocessen. Der er på forhånd udvalgt tre forskellige materialer der vil blive analyseret på. Disse tre materialer er nogle af de mere almindelige brugte til sprøjtestøbning. De udvalgte emner er listet her: Acrylnitrill-butandien-styren-copolymer (ABS) Polystyren (PS) Polypropylen (PP) I de følgende afsnit vil forkortelserne for materialerne blive brugt. ABS ABS er et amorf termoplastisk materiale. ABS plast har en stor slagsejhed med god stivhed og er dimensionsstabilt. Materialet har en fin overfladefinish, forarbejdelighed og ligger i den lavere ende medhensyn til prisen på termoplastiske materialer. Nogle ulemper ved ABS plast kan være at den ikke er egnet til udendørsbrug og at den ikke er transparent, disse to ulemper har dog ingen indflydelse, set i forhold til det materialet skal anvendes til i dette projekt. M4-1-F12 21

28 ABS har en glasovergangstemperatur på C. Anvendelses temperatur på ABS er ca C. PS PS er en klar, farveløs, amorf termoplast. PS er et hårdt, stift og forholdsvis skørt materiale. For at få nogle gode egenskaber ud af PS er der ofte blandet andre stoffer i. Prislejet på PS ligger i den billige ende. PS har en glasovergangstemperatur på omkring 95 C. Anvendelses temperatur ligger på ca C. PP PP er en alsidig gruppe af termoplast. PP har en god balance mellem termisk og kemisk bestandighed. Materialet har gode mekaniske og elektroniske egenskaber, samt let forarbejdelighed. PP har en høj stivhed og god trækbrudstyrke. Materialet er ikke transparent, men kan indfarves efter ønske. PP har en glasovergangstemperatur på omkring -10 C. Anvendelses temperatur ca C. Delkonklusion Af de valgte materialer til plastsprøjtestøbningsprocessen er der ingen der lever fuldstændig op til alle kravene. Problemet ligger hovedsagelig i de temperature som bagagerumsåbneren kan blive udsat for om vinteren. Temperaturen kan om vinteren falde helt ned til -31 C hvilket er under anvendelsestemperaturen for alle materialerne. Der er blevet valgt at bruge PS til plastsprøjtestøbningen af emnet. Grunden til dette valg er til dels at hætten på bagagerumsåbneren er lavet af PS, og det dermed kan forenkle fremstillingen ved at holde delene i samme materiale. Når PS kommer under sin anvendelsestemperatur på -10 C bliver det skørt og trækbrudstyrken nedsættes betydeligt. Bagagerumsåbnerens primære kraftpåvirkning er spolen der trækker i loddet med ca. 11N. Dette er en meget lille kraft, og det er blevet vurderet at emnet kan holde til den kraft, selv ved lave temperature. Design af plaststøbningsemne I dette afsnit vil designet af plaststøbningsemnet blive beskrevet. Som nævnt i afsnittet Del 1. Hus vil de fire dele, som det nuværende hus består af, blive samlet til en del. Dette kan gøres når man benytter en plastsprøjte proces. M4-1-F12 22

29 Figur 23. Til venstre på billedet ses de fire dele som huset oprindelig består af, til højre ses de samlet. Beslag Designet af beslaget vil blive udformet anderledes da den nuværende udformning ikke egner sig til en plastsprøjtestøbning. Dette er grundet buen der går ned i midten af beslaget (Figur 24). I dette projekt er formen begrænset af budgettet, derfor er det ikke muligt at lave det eksisterende beslag da det vil kræve to skillelinjer i formen. Figur 24. På figuren ses det nuværende beslag, den røde ring markerer den føromtalte bue. Den nye udformning på beslaget, der er valgt i stedet er en massiv klods (Figur 25) i samme område, som det originale beslag. Figur 25. På figuren ses den nye udformning af beslaget monteret på huset, den røde ring markere beslaget. Der vil, som på der originale beslag, blive lavet skruehuller med gevind til montage af selve bagagerumsåbneren. Bund og indslagshus På det originale hus er bunden lukket og indslagshuset massiv. Ved en plaststøbeproces ønskes der så vidt muligt, en ens godstykkelse over hele emnet. Dette ønskes for blandt andet at få en ens tørretid. Variationer i godstykkelsen kan give anledninger til sugninger. M4-1-F12 23

30 Formen der skal plastsprøjtes vil derfor få et hulrum fra bunden og op i indslagshuset (Figur 26). Figur 26. På figuren ses den nye udformning af huset, den røde ring markere starten af det føromtalte hulrum. Dette sparer materiale, samt gør det mere egnet til plastsprøjteproces. Optimering Bagagerumsåbneren vil ved udskiftning af metalhuset til et plastsprøjtestøbt hus blive optimeret. Dette sker ved en reduktion af vægten, samt en besparelse på produktionsomkostningerne. På Figur 27 ses de fire dele, der ved hjælp af en plaststøbeproces vil kunne blive støbt i én del. Figur 27. På figuren ses de fire dele huset består af inden den er blevet optimeret via plastsprøjtestøbning. Design af støbeform Til fremstillingen af støbeformen er der taget udgangspunkt i plastikhuset. Indledende er idéen at der laves en 3D model af et færdig plastemne og fra dette designes de to støbeforme. Sprøjtestøbeværktøjets opbygning I dette afsnit vil sprøjtestøbningsværktøjets opbygning blive gennemgået. Dette indebærer også indløb af materiale samt udstødning af emnet. M4-1-F12 24

31 Værktøjstype Den type værktøj der vil blive brugt i dette projekt er et to-plade støbeværktøj (Figur 28). En af de primære grunde til et to-plade støbeværktøj er valgt i dette projekt er at det er muligt at genanvende værktøjet fra et tidligere projekt. Figur 28. På figuren ses et tværsnit af et to-plade støbeværktøj, i skemaet under figuren kan der aflæses hvad de forskellige tal henviser til. [6] Et to-plade støbeværktøj er det mest enkle og anvendte type værktøj. Dette skyldes at den kun består af få komponenter i forhold til andre typer værktøjer. Disse bliver ikke nærmere beskrevet i denne rapport. Da støbeværktøjet kun består af få komponenter, bliver prisen for fremstillingen af værktøjet også mindre. Indløb samt udstødnings system er integreret i de to formplader. Når støbningen er færdig, åbnes de to formplader fra hinanden og udstødnings systemet skubber delen ud af formen. M4-1-F12 25

32 Indløb Det type indløb det vil blive brugt i dette projekt er et tapindløb (Figur 29). Grunden til dette er valgt er at der vil, som tidligere nævnt, blive genbrugt forskellige komponenter fra tidligere projekter. Der findes flere forskellige typer indløb, disse vil ikke blive nærmere beskrevet i denne rapport. Figur 29. På figuren ses, markeret med A, et tværsnit af et tapindløb integreret i formen og markeret med B, et tværsnit af et tapindløb med indsprøjtningsdyse. [7] Ved denne type indløb vil der i næste alle tilfælde være noget efterbearbejdning. Dette skyldes at tappen fra indløbet skal fjernes fra emnet når det er støbt. En direkte indsprøjtning anbefales kun til små emner, hvor man ved større indsprøjtninger anvender en indsprøjtnings dyse. Udstødning af emne Den type udstødning af emne, der vil blive brugt i dette projekt er udstødning, vha. stift udstøder med udstøder kasse (Figur 30). M4-1-F12 26

33 Figur 30. På figuren ses et tværsnit af et stift udstøder system med udstøder kasse. [8] Et stift udstøder system virker ved at når formene har åbnet sig fra hinanden, aktivers et system der fører stifterne igennem formpladen, hvorved emnet vil blive stødt ud af formen. Udstøder kassen bliver brugt til at styre udstøder pladen. Udstøder processen kan ses på Figur 30. Slipvinkler For at plastikdelen kan komme ud af formen skal der være slipvinkler. Slipvinklerne laves ved at lave ekstruderinger med vinklinger på de geometrier som skal slippe. Plastikhuset er først blevet designet med slipvinkler, for at kunne designeformen. En nemmere måde ville have været at bruge funktionen Draft til at lave slipvinkler. Slipvinkler bør have hældninger på 0,5-3 grader. Inventor Mold Design Inventor Mold Design stiller en række værktøjer til rådighed, som gør det lettere at optimere på plastemnet. Der stilles et bibliotek til rådighed med plastmaterialer og tilhørende egenskaber. Der kan automatisk generes et optimalt indsprøjtningspunkt, indsprøjtningstryk og værktøjstemperatur. Et af værktøjerne hedder Part Fill Analysis. Dette giver mulighed for hurtig at tjekke hvordan parten fyldes med plastik samt at se køletider og luftlommer. For at kunne gennemføre en Part Fill Analysis er det nødvendigt at vælge geometri, plastmateriale og indsprøjtningspunkt. Dette giver mulighed for umiddelbart efter design af plastikparten at køre en analyse og ud fra det bestemme og parten egner sig til sprøjtestøbning. Der blevet lavet en sådan analyse af emnet. M4-1-F12 27

34 Fyldning af emnet Figur 31. Estimeret fyldning af emnet. I de grønne områder er man sikret at plastikken fylder formen ud. Der tjekkes om parten fyldes med plast. Som det ses på Figur 31 bliver parten fyldt med plastik og derfor kan geometrien godkendes indtil videre. Efter at parten er fyldt med plastik er det nødvendigt at se om der er anledning til luftlommer. Luftlommer opstår hvis luften ikke kan komme ud af formen og derved bliver spærret inde i formen. Luftlommer bidrager ikke til stivheden af geometrien og bør undgås eller sikres at luftlommerne ikke er i befinder sig i kritiske zoner med høje spændinger. M4-1-F12 28

35 Figur 32. Viser hvor i parten der vil være anledning til luftlommer. Efter at have optimeret emnet således at luftlommerne er så små og i så ubetydelige områder som muligt, skal der tages hensyn til om flydelinjerne ligger acceptabelt. Flydelinjer er som luftlommer ikke ønsket i belastede områder da plastikken i flydelinjerne ikke kan forventes at være lige så stærk som i det øvrige. Figur 33. Viser nogle af flydelinjerne for parten Som det ses på Figur 33 er nogle af flydelinjerne uheldig placeret i forhold til geometrien men da parten ikke skal udsættes for høje belastninger er dette ikke kritisk. M4-1-F12 29

36 På trods af der er taget højde for fyldning af formen, luftlommer og flydelinjer, er det ikke sikkert at kvaliteten er høj nok. I Part Fill Analysis er der indbygget et kvalitetsværktøj som giver mulighed for at se kvaliteten af parten og kan udspecificere hvorfor kvaliteten ikke er god. Figur 34. Viser kvalitets forudsigelsen af parten. På Figur 34 er alle godsansamlingerne gule hvilket er et udtryk for at kvaliteten ikke er høj og vha. værktøjet kan man så undersøge problemet i et punkt. Herved finder man ud af at køletiden bliver meget høj pga. godsansamlingerne. Efter Part Fill Analysis værktøjet er det muligt at beregne krympning vha. Part Shrinkage. Part Shrinkage tager højde for følgende når der er valgt et amorft materiale. Krympning af amorfe materialer skal kun beregnes ud fra termiske udvidelseskoefficienter som dog ændres ved overgangstemperature eller glasovergangstemperatur. Da PS er et amorft materiale er det ikke selvbærende over glasovergangstemperaturen på 95 C. Samtidig har PS forskellige udvidelses koefficienter over og under glasovergangstemperaturen. Denne analytiske proces er så mulig at gentage indtil man er tilfreds med resultaterne af analyserne. Der kan relativt hurtig laves om i geometrien, plastmaterialet og indsprøjtningspunkt. Desuden kan nogle af analyserne laves som animation som kan hjælpe forståelsen af fx plastens løbevej. M4-1-F12 30

37 Udformning af støbeformen Støbeformen er designet ud fra plastikhuset, som på dette tidspunkt er designet med slipvinkler og sådan at analyserne giver et tilfredsstillende resultat. Der er blevet brugt Inventor redskaberne Extrude, Derive, Combine og Move Bodies. Formene kaldes han- og hunform. Hunformen Indledningsvis tages plastemnet og gøres massivt indvendig så det kun er de geometrier som hunformen skal lave der er tilbage. Herefter laves en blok som skal repræsentere aluminiumsblokken. Det fyldte plastemne derives nu ind i partfilen med aluminiumsblokken, ved hjælp af move bodies flyttes det fyldte plast emne rundt så det får den rette placering. Combine funktion tillader så at fjerne det materiale som det fyldte plastemne fylder og herved fremkommer hundelen. Herefter skal der så laves kølekanaler samt huller til styrestænger (Figur 35). Figur 35. Færdig hunform kan ses på billedet. M4-1-F12 31

38 Hanformen Til at lave hanformen benyttes hunformen og plastemnet. Der laves en part med hunformen hvor i plastemnet indsættes. Disse to parter combines sammen. Herved fremkommer der en form der er modsat hanformen. Der laves igen en kvadratisk aluminiumsklods hvor den modsatformede hanform combines og materialet fjernes. Figur 36. Handelen består af to dele som kan ses på billedet. Tolerancer Tolerancer er et vigtigt punkt i forhold til at holde budgettet for en konstruktion nede. Bliver konstruktionen bygget med lave tolerancer kan det give problemer i samlingen af konstruktionen, samt medfører større slid ved drift. Bliver konstruktionen derimod fremstillet med for høje tolerancer fordyre det produktionen betydeligt. Tolerancer bruges til at sikre funktion af produktet. Ved at bruge fine tolerancer på et produkt stiger konstruktions omkostningerne. Derfor ønskes så grove tolerancer som muligt, men sådan at produktet stadig opfylder dens funktion. Dimensionstolerancer Dimensionstolerancer beskriver hvor præcist en størrelse skal være. Der er flere forskellige måder at vise tolerancen på tegningen. På Figur 37 ses to metoder til visning af tolerancer. De to øverste tolerancer er angivet direkte, mens de to nederste er angivet efter DS/ISO 286. DS/ISO 286 bruges til at beskrive tolerancesystemet for pasninger af aksler og huller. M4-1-F12 32

39 Figur 37. Viser to forskellige måder at angive dimensionstolerancer. [9] Som det kan ses på Figur 37 består tolerancer beskrevet efter DS/ISO 286 af tre dele. Den første del er det nominelle mål, bogstavet beskriver tolerancens beliggenhed i forhold til nullinjen, mens det sidste tal beskriver toleranceklassen. Der bruges store bogstaver for huller, og små bogstaver bruges for aksler. På Figur 38 ses de forskellige bogstavers betydning for beliggenheden af tolerancen i forhold til nullinjen. Figur 38. Viser beliggenheden af tolerancen i forhold til nullinjen. [9] Det sidste tal i tolerancen beskrevet efter DS/ISO 286 beskriver tolerance klassen. Jo lavere toleranceklassen er, jo finere er tolerancen. På Figur 39 ses et udsnit af en grundtolerancetabel. Grundtolerancen bestemmes af to variable; toleranceklassen og det nominelle mål. M4-1-F12 33

40 Figur 39. Viser et udsnit af tolerancetabel. Som man kan se betyder mindre toleranceklasse, finere tolerance. [9] Geometriske tolerancer Geometriske tolerancer beskriver formen af emnet. Dette kan eksempelvis være vinklen mellem sider, placering af huller og rundhed. Geometriske tolerancer angives som på Figur 40. Den første boks angiver et symbol for hvilken type geometrisk tolerance der er tale om. Den anden boks angiver tolerancen, mens den tredje boks angiver referencen. Referencer bruges eksempelvis ved parallelitet. Der sættes en pil fra boksene til det tolerancesatte element. Ved reference elementet sættes en trekant og der trækkes en linje til referencerammen. I referencerammen angives reference elementets navn. Figur 40. Viser betydningen af de forskellige angivelser ved geometriske tolerancer. [9] Overfladeruhed Overfladen består af en masse små ujævnheder og fejl. Disse kan blandt andet være fejl i materialet, eller stamme fra bearbejdningen af overfladen. En finere tolerance kan opnås ved en bedre bearbejdning af overfladen. Overfladeruheden angives ved hjælp af de tre symboler der er vist på Figur 41. M4-1-F12 34

41 Grundsymbol, har normalt ingen betydning. Kræves der bearbejdning, hvor der fjernes materiale, forsynes grundsymbolet med en tværstreg Figur 41. Viser symbolerne der bruges til at angive overfladeruheden. [9] Overfladen skal forblive i den tilstand den havde ved den foregående operati-on, uanset hvordan denne tilstand er fremkommet. Udover symbolet skal tolerancen for ruhedsværdi, bearbejdningsmetode samt overflademønstres retning angives på tegningen. Dette skal angives som vist på Figur 42. a max = største tilladelig ruhedsværdi a min = mindste tilladelig ruhedsværdi er der kun angivet en værdi er det max værdi. b = bearbejdningsmetode, overfladebehandling eller overfladebelægning. c = referencelængden af ruhedsprofilet. d = symbol for overflademønsterets retning e = værdien af bearbejdningstillæg i mm. f = andre ruhedskrav (angives i parentes) Figur 42. Viser hvordan tolerancen skal angives ved symbolet. [9] Arbejdstegninger Der er blevet udarbejdet arbejdstegninger over alle dele til selve sprøjtestøbeformen. Der er på tegningen påført tolerancer efter foregående afsnit. Arbejdstegningerne er blevet udarbejdet med henblik på fremstillingen af støbeformen. Arbejdstegninger bruges ofte som kommunikationsværktøj mellem tegneafdelingen og værkstedet. Kontakt I forstadiet til fremstillingen af støbeformen, har der været kontakt med flere virksomheder: - Techno Tool, Esbjerg - Kruse Formværktøj ApS, Ribe - Værktøjsfabrikken PAW, Holsted - AVK Plast A/S, Ribe Techno Tool Den første virksomhed der blev taget kontakt til var Techno Tool, da de tidligere har været behjælpelige med at fremstille støbeforme for Aalborg Universitet Esbjergs studerende til forholdsvis billige priser. Techno Tool havde desværre for mange andre opgaver, til at kunne fremstille støbeformen inden for projektperioden. M4-1-F12 35

42 Kruse Formværktøj ApS Der blev derefter taget kontakt til Kruse Formværktøj. Kruse Formværktøj kom med feedback på fremstilling og pris, hvor det blev gjort tydeligt at det ikke ville være muligt for dem at fremstille støbeformen for en pris der lagde inden for budgettet. Da der var en del komplicerede dele på støbeformen der ville tage lang tid at lave og at der var dele der skulle gnistes, ville prisen på fremstillingen af støbeformen ved Kruse Formværktøj ligge mellem kr. og kr. Kruse Formværktøj havde heller ikke mulighed for at give studierabat. Værktøjsfabrikken PAW Værktøjsfabrikken PAW havde for travlt til at kunne fremstille støbeformen indenfor der første 2 måneder fra der blev taget kontakt til dem. Det var derfor ikke muligt at få dem til at fremstille støbeformen i projektperioden. AVK Plast A/S Efter opfordring fra Kruse Formværktøj blev der taget kontakt til AVK Plast, som der ligesom Kruse Formværktøj ligger i Ribe. AVK Plast var meget positive overfor projektet, og der blev arrangeret et møde. Til mødet blev alle tegninger gået igennem og de rettelser der skulle laves blev aftalt. Ændringer Støbeformen er blevet ændret over to gange i forbindelse med feedback fra de virksomheder der skulle fremstille støbeformen. I første omgang blev den forenklet efter Kruse Formværktøj gav deres bud på fremstillingspris og i det hele taget på fremstillingen af støbeformen. Den anden omgang ændringer skete i samarbejde med AVK Plast. Disse ændringer var til dels for at forenkle fremstillingen af støbeformen, men der blev også tilføjet nogle delelementer der var fjernet i første omgang ændringer. De delelementer der er blevet tilføjet igen er dog blevet tilføjet på en måde, så fremstillingen stadig er simpel. Ændringer første omgang De første ændringer der blev lavet var to små ændringer som havde stor betydning for fremstillingen af støbeformen (Figur 43). Den første var beslag delen på huset der blev fjernet. Denne ændring havde størst indflydelse på han-delen, hvor der blev fjernet en klods. Fremstillingen af formen blev derved meget mere simpel, da mellemrummet mellem den fjernede klods og den cylindriske del er så lille er det højst sandsynligt skulle gnistes. Den anden ændring der blev lavet, var den del der skal lave udgangene i bunden af vores støb. Som man kan se på Figur 43 er de to dele blevet rykket fra hun-delen til han-delen, hvilket også gør fremstillingen nemmere. Da pladsen er træng nede i hun-delen er der ligesom ved den første ændring stor sandsynlighed for at den feature skal gnistes ud. M4-1-F12 36

43 Figur 43. Billedet viser de to ændringer der blev lavet i første omgang. Til venstre ses den første version af handelen, mens den anden version af han-delen ses til højre. Der blev desuden lavet en ekstra kølekanal, som går op i han-delen. Denne kan ses på Figur 44. Der skal eftermonteres et rør som flytter indløbet længere op i han-delen. Dette rør monteres ved punktet rørmontering og slutter ved rørudgang. Det har været nødvendigt at gøre kølekanalerne mindre i han-delen end de er i hun-delen, da der ikke er nok plads til have 10 mm indløb og 10 mm udløb i den cylindriske del. Figur 44. Viser kølekanalen i han-delen af støbeformen set fra siden. Ved punktet "rørmontering" skal der monteres et rør som slutter ved rørudgang. Ændringer Anden omgang Den anden omgang ændringer blev lavet i samarbejde med AVK Plast. Der blev holdt et møde med Visti Petersen, der er produktionsleder for AVK Plast s formafdeling. Visti der M4-1-F12 37

44 har mange års erfaring med fremstilling af støbeværktøj, havde en del ideer til hvordan fremstillingen kunne laves mere simpel, samt til hvordan formen ville komme til at fungere bedre. Den første ændring var basen på han-del 1. Ved at lave hjørnerne afrundende, vil det blive langt nemmere og hurtigere for en fræser at lave. Dette skyldes at der kan bruges et større fræsejern helt ud i hjørnerne. På Figur 45 ses basen far version 2 af støbeformen til venstre, mens den til højre er fra version 3 af støbeformen. Figur 45. til Venstre ses version 2 af han-del 1, til højre ses version 3. Derudover blev monteringen af han-del 1 også ændret så den monteres med én M8 bolt i midten i stedet for 6 stk. M5 bolte (Figur 45). Udstødstængerne er blevet ændret så det er 4 stk. 6mm udstødstænger i stedet for 4 stk. 2,5mm udstødstænger. Grunden til dette er at de 2,5 mm udstøderstænder kan have en tendens til at bøje når de møder modstand. Risikoen for at udstødstængerne bøjer formindskes betydeligt ved at bruge 6mm udstødstænger. En anden ændring er slaghusdelen. Denne var i version 2 en del af han-del 1. I version 3 er slaghus-delen blevet en selvstændig del (Figur 46). Grunden til dette er at det ikke var muligt at få den smeltede plast til at løbe helt ud i spidsen af slaghuset. Dette skyldes til dels at slaghuset havde en meget skarp afslutning, men det var heller ikke muligt for luften i formen at komme ud der. Det er nu muligt for luften at slippe ud mellem slaghusdelen og han-del 1. Slaghusdelen er desuden lavet med en lille flade, så slaghuset på den støbte emne ikke er lige så skarp, hvilket gør det nemmere for plasten at komme ud i spidsen. M4-1-F12 38

45 Figur 46. Til venstre ses slaghusdelen. I midten ses version 3 af han-del 1. Til højre ses version 2 af han-del 1, hvor slaghusdelen er en del af han-del 1. De sidste ændringer omfatter kølekanalerne. Kølekanalen i han-delen er blevet ændret så den ikke går op i han-del 1. Dette medfører en lidt større køletid, men forskellen skulle være minimal. Der er dog stadig køling i han-delen. Denne går blot i han-del 2 under handel 1. Kølekanalerne er desuden blevet ændret så de ikke er gennemgående, men i stedet går som et U i formen. Som man kan se på Figur 47 bliver kølekanalerne lavet ved hjælp af tre huller i støbeformen. Den side hvor der er to huller vil blive brugt som ind- og udløb. Det sidste hul bruges til at forbinde de to kanaler og skal lukkes i enden efter fremstilling. Figur 47. Viser hvordan kølekanalerne ligger i støbeformen. Sammenbindingskanalen skal lukkes i enden, så vandet kun kan løbe ud ved udløbet. M4-1-F12 39