E@4 Efteruddannelse i Materialeteknologi Kursus P6 Materialevalg Plast Bent Bay Danmarks Ingeniørakademi Lars Larson Dansk Teknologisk Institut Kursusmateriale udviklet under lov 7 om efteruddannelse i et samarbejde mellem Danmarks Ingeniørakademi, Dansk Teknologisk Institut, FORCE Institutterne, Forskningscenter Risø m.fl. 99
Materialevalg Plast. udgave,. oplag, 99 Undervisningsministeriet - lov 7 Grafisk design: Grethe Jensen og Inger Vedel, DTIIGrafik Sats: Repro-Sats Nord, Skagen Tryk: Omslag: Reproset, København Indhold: DTllTryk, Taastrup Dansk Teknologisk Institut Forlaget ISBN 87-7756-53-8 Kopiering i uddrag tilladt med kildeangivelse
Materialevalg - plast Introduktion til materialevalg. Indledning. Hvorformaterialevalg? Metoder til materialevalg 3 3 Systematisk materialevalg 7 3. Udgangspunkt 8 3.. Idefase/behovsanalyse 8 3.. Projektgrundspecifikation 9 3..3 Produktgrundspecifikation 0 3. Kravspecifikation til komponent 3.3 Konvertering 35 3.4 Grovsortering af materialer 47 3.5 Udvælgelse af egnede materialer 50 3.6 Et eksempel: Ventilhus til varmtvandsventil 5 4 Mekaniske egenskaber 59 4. Stivhed ved kortvarig belastning 59 4. Stivhed ved langvarig statisk belastning, krybning 60 4.3 Tilladelig tøjning 64 4.4 Relaation = Spændingsfald ved konstant tøjning......... 66 4.5 Styrke ved statisk belastning 66 4.6 Styrke ved svingende påvirkning 67 4.7 Slagstyrke (slagsejhed)................................. 7 4.8 Friktionsegenskaber og slidstyrke 77 5 Termiske egenskaber 8 6 Brandtekniske egenskaber 89 7 Elektriske egenskaber 9
8 Optiske egenskaber............................... 95 9 Fysiske og kemiske egenskaber.................. 99 9. Vandoptagelse (kvældning i vand)...................... 99 9. Vejrbestandighed 00 9.3 Hydrolysebestandighed 0 9.4 Kemikaliebestandighed 0 9.5 Plastmaterialer i kontakt med levnedsmidler 07 9.6 Plastmaterialer i kontakt med lægemidler 07 0 Barriereegenskaber 09 Biologiske egenskaber Miljømæssige egenskaber 3 3 Forarbejdningsmetoder 7 4 Sammenføjningsmetoder 9 5 Økonomi 6 Vurdering af materialedata 3 7 Tabeller 7 8 Referencer......................................... 39 Stikord 4
Forord Denne lærebog indgår i et omfattende, modulopbygget system af efteruddannelseskurser,»efteruddannelse i Materialeteknologi«, som har til formål atruste dansk erhvervsliv til at arbejde optimalt med såvel nye som kendte materialetyper. Systemet dækker således alle materialetyper fra støbejern; stål, rustfrit stål, aluminium og diverse metallegeringer over plast, fiberforstærket plast og sandwichmaterialer til keramiske og pulvermetallurgiske materialer. For hver materialetype vil der være kurser i relevante emner som grundlæggende materialekendskab, materialevalg, forarbejdning og konstruktion, nedbrydningsformer og tilstandskontrol m.m.m. Tanken med det modulopbyggede efteruddannelsessystem er, at virksomheder - eller enkeltpersoner - har mulighed for at sammensætte et kursusforløb som er tilpasset det aktuelle behov, hvad enten det drejer sig om at gå i dybden med et materialeområde, eller man ønsker at udvide sine kvalifikationer til flere materialetyper f.eks. inden for et emne som forarbejdningsprocesser. Det er naturligvis vores håb, at denne lærebog enten i forbindelse med det pågældende kursus - eller ved selvstudium - vil være et godt bidrag til en sådan opgradering af kvalifikationerne hos den enkelte. For at bogen kan tjene både som kursusmateriale, opslagsbog og kilde til supplerende viden, er den forsynet med mange figurer, der underbygger teksten, samt margentekster og inde, der letter opslag. Visse afsnit i teksten vil være skrevet med andre typer, samt forsynet med en grå streg langs margin som indikation af, at det pågældende afsnit specielt henvender sig til læsere med ingeniørmæssig baggrund el.lign.. I forbindelse med kurser vil bogen blive ledsaget af en arbejdesmappe indeholdende supplerende materialer, øvelsesvejledninger, opgaver m.v. Kurserne er udviklet i et konsortium bestående af Danmarks Ingeniørakademi (maskinafdelingen), Dansk Teknologisk Institut, FORCE Institutterne og Forskningscenter RISØ samt en række danske virksomheder. I denne forbindelse 7
skal der lyde en tak til de mange rundt omkring i virksomhederne, der har bidraget til udviklingsarbejdet i form af klarlægning af behov og løbende vurdering af materialet ved deltagelse i følgegrupper m.v. (ingen nævnt - ingen glemt!). Udviklingsarbejdet er foretaget med støtte fra Undervisningsministeriet (Lov 7 - Lov om Efteruddannelse) og herunder har Indsatsgruppen for Materialeteknologi samt de tilknyttede referee's ligeledes ydet en god indsats med henblik på afstemning mellem erhvervslivets behov og materialets indhold. Taastrup, september 99 På konsortiets vegne Lorens P. Sibbesen (projektadministrator) 8
Forord til P6 Materialevalg er inden for»efteruddannelse i Materialeteknologi«behandlet i moduler:»56, Materialevalg - metaller«og»p6, Materialevalg - plast«. Materialevalg er i dag en aktivitet, som har høj prioritet i mange virksomheders produktudviklingsprojekter. Dokumentation af baggrunden for et materialevalg, og sikkerhed for at det optimale materiale vælges, er især nødvendig, når der arbejdes med plast p.g.a. det meget store antal materialer med vidt forskellige egenskaber. Den foreliggende bog udgør sammen med en arbejdsmappe det kursusmateriale, som anvendes i»p6, Materialevalg plast«. I bogen beskrives, hvordan man udarbejder materialeorienterede kravsspecifikationer for komponenter. Desuden forklares, hvordan man konverterer kravsspecifikationerne til materialespecifikationer. Dette grundlag benyttes derefter til at foretage et dokumenteret, optimalt materialevalg. Forskellige metoder til datasøgning behandles. Samtidige mekaniske og termiske påvirkninger og andre forhold, som kræver særlig opmærksomhed ved materialevalg blandt plastmaterialerne, belyses. Lyngby, december 99 Tåstrup, december 99 Bent Bay Lic.techn. Lars Larson Ingeniør 9
Introduktion til materialevalg Indledning Dette kompendium beskriver en metode til systematisk valg af plastmaterialer. Der lægges vægt på, at materialevalget bliver dokumenteret og begrundet, idet kravene til den komponent, der skal konstrueres, beskrives så omhyggeligt, som det er muligt. Disse krav skal konverteres til krav til materialeegenskaber. For at kunne foretage denne konvertering er det nødvendigt at have et kendskab til de enkelte materialeegenskaber. De er derfor beskrevet i kapitlerne 4-. I alt produktudviklingsarbejde indgår materialevalg som en arbejdsproces, der ikke kan isoleres fra det øvrige tekniske arbejde. Ved materialevalg er der tale om et samspil mellem bl.a. materiale, konstruktion, fremstillingsproces, miljø og økonomi. Da de forskellige arbejdsprocesser i produktudviklingen i den grad er knyttet sammen, bliver det naturligvis vanskeligt at give en enkel og klar beskrivelse af materialevalget som problemløsningsproces.. Der lægges vægt på, at materialevalget bliver dokumenteret og begrundet Ved materialevalg er der tale om et samspil mellem'bl.a. materiale, konstruktion, fremstillingsproces, miljø og økonomi. Hvorfor materialevalg'?. Der kan være mange årsager til at man udfører et materialevalgsarbejde. Udvikling af et nyt produkt med en ny funktion stiller ofte store krav om et omhyggeligt udført materialevalgsarbejde. Firmaet kan måske kun i begrænset omfang støtte sig til tidligere erfaringer. Dvs. at problemløsningsarbejdet kan blive ret omfattende. Hvis et af firmaets produkter skal kunne anvendes under ændrede betingelser, kan det blive nødvendigt at vælge et andet materiale. Der kan f.eks. være tale om at anvende produktet i et ændret kemisk miljø, fordi produktet skal sælges på et nyt marked. Nye krav fra myndighederne kan også resultere i nyt materialevalg. Hvis produktet fejler under anvendelsen pga. forkert materialevalg, er det naturligvis ofte nødvendigt at ændre mate- Udvikling af et nyt produkt med en ny funktion Hvis et af firmaets produkter skal kunne anvendes under ændrede betingelser Hvis produktet fejler under anvendelsen
rialet. Problemet kan f.eks. skyldes en forkert vurdering af kravet til materialets slagstyrke, eller at firmaets test af materialets kemikaliebestandighed ikke har svaret til forholdene under anvendelsen. Et ændret materialevalg kan reducere produktets kostpris (produktionsomkostninger) Nyudviklede materialer kan give mulighed for udvikling af nye produkter Et ændret materialevalg kan reducere produktets kostpris (produktionsomkostninger). Dvs. at man tilstræber et optimalt materialevalg. At produktet får en lavere pris og stadig bevarer en tilfredsstillende kvalitet, er ikke en tilstrækkelig begrundelse for at skifte materiale. Besparelserne på produktet skal vtlrderes i forhold til ændret konkurrenceevne, udgifter til f.eks. udarbejdelse af nye tegninger og andre dokumenter, flere materialetyper på lager, uddannelse af medarbejdere, investering i nye maskiner, indkøring af ny forarbejdningsproces, test af nyt materiale osv. Skift fra metal til plast kan især give mange overvejelser. Nyudviklede materialer kan give mulighed for udvikling af nye produkter. Udvikling af long playing grammofonplader blev først mulig, efter at en speciel PVC-kvalitet kom på markedet. Et nyt eksempel er LEGO's anvendelse af det grønligt lysende plastmateriale på deres rumskibe. Når materialet rammes af dagslys eller elektrisk lys, dirigeres lysstrålerne, således at pladekanter lyser kraftigt op. Herved opnås en speciel visuel effekt. En gennemgang af systematisk materialevalg og dets rolle i produktudvikling findes i (Ref og ).
Metoder til materialevalg Valg af plastmaterialer foregår i praksis på mange forskellige måder, og hver metode har sine fordele og ulemper. Valg af plastmateriale ud fra gamle konstruktionstegninger af en lignende komponent er en ret hyppigt anvendt metode. Det er en stærkt tidsbesparende metode. Desuden kan konstruktøren måske lettere få accept fra sin chef og andre medarbejdere, fordi de ikke skal overbevises om, at det er fornuftigt at ændre materialet. Det må imidlertid frarådes at vælge materiale på denne måde, da udviklingsarbejdet i firmaet bliver bremset. Et konkurrerende firma er måske allerede i gang med at udvikle et billigere produkt, således at man sakker agterud i konkurrencen. Valg af plastmateriale ud fra gamle konstruktionstegninger Hvis man vælger materiale på denne måde, må man først sikre sig, at kravene til den ny komponent er de samme som til den gamle. Hvis kravene er forskellige, må man sikre sig, at kravene til materialeegenskaberne ikke ændrer sig så meget, at komponenten fejler. Metoden er risikabel på dette punkt, fordi konstruktøren for at spare tid vil gå lidt let hen over den fornyede analyse af kravene.»han har jo allerede fundet materialet«. Desuden er materialevalget til den gamle komponent måske ikke engang dokumenteret og begrundet. Metoden kan også medføre, at der vælges samme materiale fra produktgeneration til produktgeneration, selvom kundeønsker er ændret og nye og mere egnede plastkvaliteter er kommet på markedet. Hvis man ikke ændrer materialet under udviklingen af den nye komponent, kan det ske, at man bliver nødt til at gøre det, når reklamationerne strømmer ind. Dette kan f.eks. ske, hvis den mekaniske belastning på komponenten er øget, eller den udsættes for et andet kemisk miljø. Det er indlysende, at materialeleverandøren bør tages med på råd ved valg af plastmateriale. Når man sidder med leverandørkataloget, er det ganske vanskeligt at vælge mellem f.eks. 0 forskellige polypropylenkvaliteter, hvoraf flere har omtrent samme egenskaber. Her kan leverandøren supplere katalogets oplysninger. Desuden har han ofte erfaringer med materialerne fra lignende anvendelser. Han vil også kunne Materialeleverandøren bør tages med på råd 3
gøre opmærksom på nye materialekvaliteter, der ikke fremgår af materialekatalogerne, men som vil give et mere optimalt valg. Inden materialeleverandøren kontaktes, bør man have udarbejdet en kravspecifikation for komponenten og så vidt muligt også kravene til materialeegenskaberne. I modsat fald bliver det vanskeligt at få en udbytterig samtale med leverandøren, og der vil være stor risiko for misforståelser. Alligevel er det desværre meget almindeligt, at konstruktøren ikke har gjort sit arbejde tilstrækkeligt omhyggeligt, fordi det er lettere at lade leverandøren tage sig af materialevalget end selv at sætte sig ind i problemstillingen. I så fald kan konstruktøren heller ikke forvente, at materialeleverandøren kan udføre sit arbejde med tilstrækkelig omhu. Resultatet kan da blive et forkert materialevalg. Materialeleverandøren har ofte et stort kendskab til sine egne materialer, således at man kan få en kvalificeret rådgivning om disse materialer. Men det er en ulempe, at materialeleverandøren ofte kun vil omtale sine egne materialer, som han jo kender bedre end konkurrerende materialer. Derfor må konstruktøren have gjort sit forarbejde omhyggeligt, således at han kan stille de rigtige spørgsmål. Før leverandøren kontaktes, bør konstruktøren udføre et foreløbigt grovvalg af materialer, se kapitel 3.4. Desuden bør han kontakte flere leverandører: En enkelt leverandør fører kun et vist antal plasttyper. Desuden er der mange forskellige kvaliteter af hver plasttype. F.eks. er udbudet af ABS-kvaliteter ret forskelligt hos forskellige leverandører. Valget af plastmateriale foretages ikke sjældent af en sprøjtestøbefabrik Materialeleverandører har udarbejdet en metode tii valg af plastmaterialer Valget af plastmateriale foretages ikke sjældent af underleverandøren, f.eks. en sprøjtestøbefabrik. Underleverandøren er naturligvis interesseret i at anvende et materiale, som han kender godt og har erfaring i at forarbejde. På denne måde kan antallet af mulige materialer blive begrænset på en uhensigtsmæssig måde. Desuden skal konstruktøren være opmærksom på, at det er ham og ikke underleverandøren, der bærer risikoen ved et forkert materialevalg. Enkelte materialeleverandører har udarbejdet en metode til valg af plastmaterialer. Hvis der skal vælges materiale til et tandhjul, angiver leverandøren en række plasttyper, som 4
kan være anvendelige. Polypropylen, PB er ikke i denne gruppe, fordi slidstyrken er ret dårlig og fordi materialevalgsmetoden ikke tager højde for korttidsanvendelser. Ikke desto mindre kan PP anvendes til tandhjul, som kun skal arbejde kortvarigt, og PP giver en billigere løsning end de normale tandhjulsmaterialer. I visse materialevalgsmetoder anvendes en fremgangsmåde, hvor hver af de relevante egenskaber tildeles et antal points i forhold til, hvor godt kravene opfyldes. Desuden vægtes hver egenskab efter hvor væsentlig den er for komponentens funktion. Derefter vælges det materiale, som får den største pointsum. Denne materialevalgsmetode er risikabel, fordi man kan ende med at vælge et materiale, som ikke opfylder minimumskravet til en bestemt egenskab. Materialet vælges da, fordi det får mange points for andre egenskaber. Figur. er et flowdiagram for konstruktionsprocessen. Elementerne i det systematiske materialevalg er vist som en del af konstruktionsprocessen. Dette beskrives nærmere i kapitel 3. Hovedformålene med systematisk materialevalg er: Det systematiske materialevalg ) at tilstræbe optimalt materialevalg ) at støtte konstruktøren gennem operationelle checklister, således at ingen krav glemmes. Kun få konstruktører har overblik over hele produktudviklingsprocessen - langt de fleste arbejder kun med delproblemer. Derfor er det nyttigt for konstruktøren at støtte sig til en systematik. Se i øvrigt kapitel 3. Problemer i forbindelse med systematisk materialevalg er, at det kan kræve en ret omfattende arbejdsindsats, og at det kan stille ret store krav til konstruktørens materialetekniske viden og hans evne til at samarbejde med andre personalegrupper i og udenfor firmaet. 5
L Projektspecifikation /produktspecifikation (/"---------------------- ~======-...~----r----------, A I ~ j! I 3 I B ~ c ~ D, Konvertering 5 Materialespecifikation L ~ --l, Ekspertviden vedr. belastningssammenfald (/" Mat;riaj;~I~;etodikk~ ')..._----------../ 8 Findesder egnede materialer Nej ----- Nej Ja Ja UDKA!T 0, Korrektion::----- Konstruktion ~~ ~~II Konstruktion II~~II Konstruktion II Materl 'ale overslagsberegninger M' I M' I I atena e I I atena e I -~;~~;-=-l--~-r~~j~-l Proces ~~~~ J ~~~~ J I f----l--------~- 3 Findes dertilfredsstiilende udkast 4 Kan komponentens dimensionerændres,i I I I I I I I...J N~ I 5' t t + Analytiskeberegningeraf I I 6 Afprøvning af komponentensstyrke og stivhed - Optimering Optimering - prototyper v.h.a. f.eks. fem-analyse, samt procestekn;ske analyser I, Ja 7 Findes dertilfredsstillende udkast 8 Valg af konstruktion, materiale og produktionsproces under hensyntagen tiiøkonomiskeforhold 9 IProduktionsforberedelseI Nej ----------------------~ Fig.. Eksempel på flowdiagram for konstruktionsprocessen. Elementerne i det systematiske materialevalg er indrammet foroven med en stiplet linie.
Systelatisk laterialevalg 3 Denne materialevalgsmetodik har to hovedformål: Formål. Sikre optimalt materialevalg (teknisk/økonomisk). Støtte konstruktøren gennem operationelle checklister Ved optimalt materialevalg forstås, at en produceret komponent har lavest mulig pris, men samtidig opfylder kravene til den. Desuden har materialevalgsmetodikken til formål at Optimalt materialevalg dokumentere forudsætningerne for et materialevalg (ISO 900) sikre spredning af personbunden viden og know-how gennem bedre dokumentation reducere risikoen for fejlkommunikation (ekstern og intern) I mange danske virksomheder har»kvalitet«en central rolle. Den voksende interesse for ISO 900 viser virksomhedernes erkendelse af behovet for dokumentation. I den forbindelse vil dokumentation af forudsætningerne for et materialevalg til en plastkomponent få en naturlig plads. Dokumentation er også vigtig, når viden skal overføres fra en medarbejder til en anden. Det betyder mest ved jobskift, hvor man helst skal undgå, at der opstår et hul, når en medarbejder finder et nyt job. Når medarbejderens arbejde er dokumenteret, kan andre nemmere sætte sig ind i arbejdsområdet.»kvalitet«dokumentation er vigtig Endelig skal en materialevalgsmetodik reducere risikoen for, at man misforstår hinanden, både i virksomheden, men også ved kontakt med materialeleverandører. Den her beskrevne metodik til systematisk materialevalg blandt plastmaterialer omfatter følgende:. Udgangspunkt: Idefase/behovsafklaring Projektgrundspecifikation Produktgrundspecifikation 7
. Kravspecifikation til komponent 3. Konvertering fra kravspecifikation til komponent til materialespecifikation 4. Grovsortering af materialer 5. Udvælgelse af egnede materialer Punkterne beskrives i de følgende kapitler. Yderligere information kan desuden findes i Ref. 4. Afsnit 3. kan eventuelt springes over, da det ikke er ubetinget nødvendigt i forbindelse med materialevalg blandt plastmaterialer, men beskriver nogle generelle forhold i et produktudviklingsforløb. 3. Udgangspunkt Et materialevalg påvirkes i høj grad af de aktiviteter i produktudviklingen, som er gået forud. Særlig væsentlig er idefase, projektgrundspecifikation og produktgrundspecifikation. Disse gennemgås derfor kort her og særligt deres indflydelse på materialevalget. Det skal pointeres, at begreberne projektgrundspecifikation og produktgrundspecifikation kan have forskellig betegnelse i forskellige virksomheder. Men hvad de så end kaldes i et produktudviklingsforløb, vil det normalt være muligt at finde de oplysninger, som danner udgangspunktet for produktudviklingen. 3.. Idefase/behovsafklaring Udgangspunktet for en produktudvikling kan være meget forskelligt. Ide fra virksomhedens medarbejdere eller kunder Ide fra konkurrenter (nye produkter) Ide gennem teknisk udvikling og forskning Identifikation af markedets behov Ideer og behov analyseres Ideer og behov kan analyseres gennem forskellige, usystematiske og systematiske metoder. Resultatet af en i4efase afhænger i høj grad af produkttype og kompleksibilitet. Produktets totalform kan være fastlagt, men er det nødvendigvis ikke. Kundernes behov kan være afklaret gennem markedsanalyser, men er det nødvendigvis ikke. 8
Fig. 3. Eksempel på skitse af et produkts totalform (en ventil). Materialer og dimensioner er endnu ikke fastlagt, men sammenhængen mellem komponenterne er kendt. Projektgrundspecifikation Projektgrundspecifikationen er et styringsredskab. Projektgrundspecifikationen udarbejdes normalt af personer fra virksomhedens ledelse eller fra marketingsafdeling, produktionsafdeling og udviklingsafdeling i fællesskab. Projektgrundspecifikationen beskriver projektets»konstruktion«og indeholder: 3.. Projektgrundspecifikationen beskriver projektets»konstruktion«forretningsmæssige mål - Markedsandel - Prisniveau - Salgsindsats - Konkurrenter - Kvalitet - Patenter Økonornimål - Finansiering - Nøgletal Projektadministration - Planlægning - Økonomiske og maskinelle ressourcer - Ansvar - Bemanding 9
Projektgrundspecifikation kan være mere udspecificeret end skitseret her eller lidt anderledes opbygget afhængig af virksomhed og produktsortiment. Ved udarbejdelse af kravspecifikation til komponent i forbindelse med materialevalg indeholder de»forretningsmæssige mål«for produktet (sjældent for komponenterne) en række væsentlige oplysninger: Kvalitet: Levetid Design (farver, udformning) Grov teknisk specifikation Grov beskrivelse af driftsmiljø Pris og seriestørrelse Patenter, normer Forholdene er grundigere beskrevet i produktgrundspecifikation. 3..3 Produktgrundspecifikation er et målsætningsdokument Kvaliteten af en løsning kan vurderes Produktgrundspecifikation Produktgrundspecifikation er et målsætningsdokument; en beskrivelse af det ønskede produkt. Produktgrundspecifikationen giver mulighed for at vurdere kvaliteten af en løsning (et produktudkast), og afgrænser udviklingsopgaven. En åben produktgrundspecifikation giver normalt mange nye løsninger, mens en snæver produktgrundspecifikation giver få løsninger. Indhold af produktgrundspecifikationen kan være Ufravigelige krav til produktet Ønskede egenskaber for produktet Anvendelsesområde Design Funktionskrav Levetid og pålidelighed Normkrav Emballage Driftsforhold Arbejdsmiljø, ydre miljø, genanvendelse og bortskaffelse Installation og service Økonomi og markedsforhold t Produktgrundspecifikationen bør være opdelt i ufravigelige krav til produktet og ønskede egenskaber for produktet. Ufravigelige krav adskiller løsninger fra ikke-løsninger. Opfyldes ufravigelige krav ikke af et løsningsforslag til produkt- 0
Tabel 3. Eksempel på en enkel produktgrundspecifikation. (Baseret på figur i Lars Hein, M. Myrup Andersen; Integreret produktudvikling) PRODUKT-GRUNDSPECIFIKATION PROJEKT: Møntsorter FAKTORER UFRAVIGELIGE KRAV ØNSKEDE EGENSKABER BEMÆRKNINGER Afgrænser løsninger Bruges som målestok Åbne spørgsmål, henfra ikke løsninger for løsningens godhed visninger, at huske Konstruktion Sandsynliggørelses- Lavt tidsforbrug projekt: 6 mdr. Fysiske dim. minimale få komponenter Produktion GNT-teknologi Lav produktionspris Få indkøbte komponenter/ specielle materialer Enkel samling/justering Styktal - 0 5 i fem år Montagevenlig udformning Brugsfaktorer Ønske: - input -5 mønttyper, cirkulære Enkel tilpasning til forskellige Ingen mekanisk udskift- Et indløb møntsæt ning Lodret slids på mønttelefonens forside, evt. ind- Diameteromr. 7-35 mm Tykkelsesomr. -3 mm løb ovenfra Middel effekt 5 mw Hvad med S-kantede? Strømforbrug 5-8 ma Evt. tykkelse ned til 0,7 mm - output To udløb: godkendte/afviste Et elektrisk signal om møntværdi - funktion Test på stillestående mønt: - diameter - tykkelse - ledningsevne Sorteringssikkerhed > 95% Afvise/aflede falske mønter Størst mulig driftsikkerhed Pålidelighed - lejlighedsvise Sorteringshast. Hurtig sortering operationer: > pr. sek. Simpel service Let at rengøre og fjerne - miljø Som for GNT's udendørs fremmedlegemer mønttelefon Hærværkssikker Hvor tit? moduler? forindst.?
/procesudformning og materialer, er det således ikke en løsning. Ønskede egenskaber for produktet adskiller gode løsninger fra dårlige løsninger. Man kan således vurdere et løsningsforslag i forhold til produktgrundspecifikationen. Yderligere information findes i Ref.. Produktets totalform Hvis produktets totalform endnu ikke er fastlagt, skal dette gøres på grundlag af produktgrundspecifikationen (totalform kan være fastlagt allerede i idefasen). Produktets totalform og produktgrundspecifikation er udgangspunktet for materialevalget. Yderligere information findes i Ref. 3. 3. Kravspecifikation for komponent Det er vigtigt at være opmærksom på forskellen mellem produktet (produktets totalform) og komponenten. Først når komponenter samles, udgør de et produkt Først når komponenter samles, udgør de et produkt. Når man i begyndelsen af et produktudviklingsforløb taler om produktets totalform, har man faktisk kun fastlagt relationer- ri Fig. 3. Eksempel på et produkts komponenter. Dette produkt består af 9 komponenter. Produktets totalform kan ses i figur 3.
ne mellem komponenterne. Derfor skal en række forhold for hver komponent fastlægges, før et materialevalg kan foretages: Komponentens form Hoveddimensioner Overflade Kravspecifikation for komponent Komponentens form skitseres på grundlag af en valgt fremstillingsproces. Hoveddimensioner fastlægges i store træk, og godstykkelser, tolerancer og overfladekvalitet noteres så vidt muligt. Ved hjælp af produktgrundspecifikation, skitseret komponentform med hoveddimensioner og overflade udarbejdes en kravspecifikation for komponenten. Det er vigtigt at opdele kravspecifikationens punkter i ufravigelige krav og ønskede egenskaber. Valgt fremstillingsproces Ufravigelige krav og ønskede egenskaber Kravspecifikationens hovedpunkter:. Delperiode. Mekaniske krav 3. Termiske krav 4. Brandtekniske krav 5. Elektriske/magnetiske krav 6. Optiske krav 7. Fysiske/kemiske krav 8. Krav til barriereegenskaber 9. Økonomiske krav 0. Biologiske krav. Miljømæssige krav. Forarbejdningsmetoder 3. Sammenføjningsmetoder 4. Yderligere krav Herudover er komponentskitsen en del af kravspecifikationen. På de følgende sider findes en checkliste, som kan hjælpe konstruktøren til at opstille kravspecifikationen, når komponenten forventes produceret i plast. Bagefter følger en vejledning i udarbejdelsen af en kravspecifikation til en komponent og et eksempel på en kravspecifikation samt forklaring på begrebet delperiode. Komponentskitsen er en del af kravspecifikationen Checkl iste tii at opstiile kravspecifi kationen 3
Tabel 3. Checkliste til kravspecifikation for komponent Godstykkelses- KRAVSPECIFIKATION FOR KOMPONENT: Ufravigeligt Ønsket afhængigt krav KRAVPROFIL I DELPERIODEN (angiv delperiodens navn) krav egenskab.delperiode. Angiv delperioden (i sekunder, minutter, timer, dage eller år).. Mekaniske krav. Statisk belastning: Angiv trækbelastninger. Angiv trykbelastninger. Angiv forskydningsbelastninger. Angiv torsionsbelastninger. Dynamisk belastning: Er belastningen pulserende (+/+) el. (-/-)? J/N Er belastningen vekslende (+/-)? J/N Angiv kritiske dynamiske belastninger, incl. frekvens, amplitude og varighed. Angiv krav til slagstyrke eller kærvslagstyrke. Angiv krav til hårdhed. 4
Godstykkelses- KRAVSPECIFIKATION FOR KOMPONENT: Ufravigeligt Ønsket afhængigt krav KRAVPROFIL I DELPERIODEN (angiv delperiodens navn) krav egenskab Angiv krav til deformationsevne. Angiv krav til stivhed. Angiv krav til friktionsegenskaber. Angiv krav til slidfasthed. Angiv krav til svingningsdæmpende egenskaber. 3. Termiske krav. Angiv krav til termisk belastbarhed (anvendelsestemp). Angiv krav til termisk ledningsevne. Angiv krav til termisk udvidelse. 4. Brandtekniske krav. Angiv krav til flammehæmmende egenskaber. Angiv myndighedskrav fra lande hvor komponenten skal sælges. 5. Elektriske/magnetiske krav. Angiv krav til elektrisk isolationsevne. 5
Godstykkelses- KRAVSPECIFIKATION FOR KOMPONENT: Ufravigeligt Ønsket afhængigt krav KRAVPROFIL IDELPERIODEN (angiv delperiodens navn) krav egenskab Angiv krav til beskyttelse mod statisk opladning. Angiv krav til anvendelighed i vekslende elektrisk felt. Angiv krav til krybestrømssikkerhed. Angiv krav til beskyttelse mod EMI. 6. Optiske krav. Angiv krav tillysgennemskinnelighed. Angiv krav til brydningsindeks. Angiv krav til glans. Angiv krav til farveholdbarhed og ægthed. Angiv krav til overfladebeskaffenhed. 7. Fysisk/kemiske krav. Angiv krav til anvendelse i høj/lav luftfugtighed. Angiv krav til anvendelse i direkte sollys. Angiv krav til anvendelse i bestemte gasser, f. særlig industriatmosfære. 6
Godstykkelses- KRAVSPECIFIKATION FOR KOMPONENT: Ufravigeligt Ønsket afhængigt krav KRAVPROFIL I DELPERIODEN (angiv delperiodens navn) krav egenskab Angiv krav til anvendelse i kontakt med vand. Angiv krav til anvendelse i forbindelse med særlige kemikalier, som f.eks. rengøringsmidler. Angiv krav til anvendelse i kontakt med levnedsmidler. Angiv krav til anvendelse i kontakt med lægemidler. Angiv krav til anvendelse i kontakt med drikkevand. Angiv krav til autoklavering. Angiv krav i forbindelse med strålesterilisation. Angiv krav til anvendelse i kontakt med særlige metaller som f kobber. Angiv krav til anvendelse i kontakt med blødgørere som f blødgjort PVC eller gummi. Angiv krav til densitet. 7
Godstykkelses- KRAVSPECIFIKATION FOR KOMPONENT: Ufravigeligt Ønsket afhængigt krav KRAVPROFIL I DELPERIODEN (angiv delperiodens navn) krav egenskab 8. Krav til barriereegenskaber. Angiv krav til tæthed overfor vanddamp. Angiv krav til tæthed overfor bestemte gasser. Angiv krav til tæthed overfor bestemte væsker. 9. Økonomiske krav. Angiv krav til komponentens pris. Angiv krav til leverandører eller krav om flere mulige leverandører af materiale. 0. Biologiske krav. Angiv krav til modstandsdygtighed overfor dyr, herunder insekter (termitter) og gnavere. Angiv krav til modstandsdygtighed overfor mikroorganismer.. Miljømæssige krav. Angiv krav til regranulering af materiellet. Angiv krav til miljøbelastning af mand, maskine og natur. Angiv krav vedrørende genbrug, bortskaffelse og destruktion. 8
Godstykkelses- KRAVSPECIFIKATION FOR KOMPONENT: Ufravigeligt Ønsket afhængigt krav KRAVPROFIL I DELPERIODEN (angiv delperiodens navn) krav egenskab. Forarbejdningsmetoder. Angiv krav fra bestemte forarbejdningsmetoder. Angiv krav til forarbejdningssvind/eftersvind, evt. specificeret på langs og på tværs af flyderetning. 3. Sammenføjningsmetoder. Angiv krav fra bestemte sammenføjningsmetoder, som f.eks. limning, svejsning mm. Angiv krav fra forskellige efterbehandlingsmetoder som f.eks. lakering, metallisering mm. 4. Yderligere krav. 9
Relevante oplysninger om udviklingsprojektet samles Når kravspecifikationen skal udarbejdes, startes med at samle alle relevante oplysninger om udviklingsprojektet. Vigtigst er komponentskitsen, hvortil kravspecifikationen udarbejdes. Herudover er ufravigelige krav og ønskede egenskaber for produktet vigtige samt eventuelle oplysninger om lignende produkter og komponenter, som virksomheden har fremstillet. Når alle oplysninger er samlet og et stykke blankt papir ligger klar, kan udarbejdelsen begynde. Komponentens levetid opdeles idelperioder Komponentens levetid opdeles først i en række delperioder, som noteres ned. Delperioderne for en komponent kan f.eks. være opdelt således: Produktion Producentlager Transport Engroslager Transport Montage Drift Drift Destruktion PI LI TI L T Ml Dl D El (Produktion ) (Lager ) (Transport ) (Lager ) (Transport ) (Montage ) (Drift ) (Drift ) (Destruktion ) Opdelingen i delperioder er afhængig af komponentpåvirkningerne i levetiden Krav som skal gælde samtidigt registreres i samme delperiode Opdelingen af komponentens levetid i delperioder er afhængig af komponentpåvirkningerne i levetiden. Mange og komplekse komponentpåvirkninger kræver et stort antal delperioder, mens enkle og få komponentpåvirkninger måske kun kræver en delperiode. Udgangspunktet for opdelingen er, at de krav, som skal gælde samtidigt, skal kunne registreres i samme delperiode. Opdelingen i delperioder skal gøre komponentpåvirkningerne overskuelige. Kombinationsskemaet En hjælp i den indledende fase med opdeling idelperioder er kombinationsskemaet. Her noteres delperioderne i de øverste felter, hvorefter man med krydser registrerer ufravigelige krav og ønskede egenskaber. Ønskede egenskaber kan registreres ved at man sætter en parentes om krydset. Herved får man hurtigt overblik over, hvad kravspecifikationen vil komme til at indeholde, og hvor der er belastningssammenfald. Belastningssammenfald Belastningssammenfald forekommer, når flere krav til komponenten registreres i samme delperiode. Hvis der i kombi- 30
Tabel 3.3 Kombinationsskema KOMBINATIONSSKEMA Kravspecifikation for komponent Mekaniske krav Termiske krav Brandtekniske krav Elektriske/magnetiske krav Optiske krav Fysisk/kemiske krav Krav til barriereegenskaber Økonomiske krav Biologiske krav Miljømæssige krav Forarbejdningsmetoder Sammenføjningsmetoder Yderligere krav nationsskemaet f.eks. er sat kryds ud for mekaniske krav, termiske krav og elektriske krav under delperioden:»drift «, betyder det, at komponenten i en del af sin driftstid (drift ) samtidigt udsættes for påvirkninger af mekanisk, termisk og elektrisk art. Belastningssammenfald kan for plastmaterialer være særdeles kritisk, og skal derfor registreres. For hver delperiode noteres herefter kravene til komponenten ned på et stykke papir. Man kan tage udgangspunkt i checklisten på de foregående sider og starte med at notere delperiodens udstrækning i sekunder, minutter, timer, dage eller år. Idelperioden»produktion«skal delperiodens udstrækning normalt ikke noteres. Herefter noteres kravene til komponenten under de enkelte hovedpunkter. Det er vigtigt at notere, om kravene er ufravigelige kraveller ønskede egenskaber. Desuden skal man sikre sig, at ufravigelige krav reelt er ufravigelige. Får man noteret krav som ufravigelige, hvor de reelt kun er en ønsket egenskab, vil man ofte i materialevalget vælge for dyre materialer, og dermed få et for dyrt produkt. Belastningssammenfald kan for plastmaterialer være særdeles kritiske For hver delperiode noteres kravene Delperiodens udstrækning 3
Godstykkelsesafhængige egenskaber er mærket med et kryds Alle krav noteres i kravspecifikationen med det samme Kvantitative krav Kva Iitative krav Sikkerhedsfaktorer og kvantitative krav bør ikke overdrives Notere krav som en ønsket egenskab og et ufravigeligt krav I checklisten er der en kolonne, hvor godstykkelsesafhængige egenskaber er mærket med et kryds. Disse egenskaber er vigtige, fordi de kan påvirkes ved en ændring af komponentens godstykkelse. F.eks påvirkes en komponents stivhed af komponentens geometri og godstykkelsen. Hvis man på sin komponentskitse har lagt sig fast på en lille godstykkelse, og der samtidig er store krav til stivheden, må man finde et materiale med højt E-modul for at opfylde kravene. Men et materiale med lavere E-modul vil også kunne opfylde kravet, hvis godstykkelsen må forøges. Derfor skal man hellere lægge sig på den sikre side og vælge en stor godstykkelse til komponenten, når første materialegrovsortering skal gennemføres. Det er vigtigt, at alle krav noteres i kravspecifikationen med det samme. Hvis nogle af kravene ikke er tilstrækkeligt belyst, til at de kan beskrives med tal (kvantitativt), laver man i stedet en beskrivelse af kravet uden tal (kvalitativt). Senere, når mere viden er opbygget om komponenten, kan der laves en kvantitativ beskrivelse af kravet. Sikkerhedsfaktorer og kvantitative krav bør ikke overdrives i forbindelse med materialegrovsortering. For høje krav og for store sikkerhedsfaktorer vil i værste tilfælde forårsage, at det ideele materiale til en komponent fravælges. Man kan eventuelt notere et krav, både som en ønsket egenskab og et ufravigeligt krav, således at det ufravigelige kraver ufravigeligt, og den ønskede egenskab er udtryk for usikkerheden og angiver en lidt større værdi. Resultatet af arbejdet med kravspecifikation for komponent er et skema, som beskriver, hvad en skitseret komponent skal kunne yde i sin levetid. I figur 3. side er afbildet et ventilhus. Dette ventilhus skal have en levetid på 90.000 timer, hvor halvdelen af levetiden er egentlig drift med mellem 5 C og 90 C varmt vand ved et tryk op til 5 bar. Herudover er der en række krav til forarbejdningsmetoder og økonomi. Efter en grundigere undersøgelse af driftsforholdene og skitsering af komponenten med hovedmål ser et forenklet kombinationsskema ud som i tabel 3.4 og en forenklet kravspecifikation som i tabel 3.5. 3
Tabel 3.4 Eksempel på udfyldt kombinationsskema for et ventilhus til en varmtvandsventil KOMBINATIONSSKEMA c o.j.j J-I ] o Kravspecifikation for komponent ;::j ~ ~ N rj:j "'O o s:: ca $i $i J-I J-I J-I P-t ~ O O Mekaniske krav * * *** Termiske krav * * * Brandtekniske krav Elektriske/magnetiske krav Optiske krav Fysisk/kemiske krav * ** Krav til barriereegenskaber Økonomiske krav *(*) Biologiske krav Miljømæssige krav Forarbejdningsmetoder * Sammenføjningsmetoder * Yderligere krav 33
Tabel 3.5 Eksempel på kravspecifikation for komponent Dato 9.06.6 Udført af: Kravspecifikation for komponent: Ventilhus til varmtvandsventil CJJ ~ Delperode Produktion Transport Drift Drift Delperiode, tid - 000 timer 45000 timer 45000 timer Mekaniske krav Fald på beton fra,5 m Krav Tøjning ved gevind på Krav * Fladetryk indvendigt: Krav højde i emballeret til- 0,4% som følge af rør- 5.0 bar (Se skitse) stand montage * Rimeligt dimensions- Krav stabil og stiv * Tøjning ved gevind på Krav 0.4% som følge af rørmontage Termiske krav Anvendelsestempera- Krav Anvendelsestempera- Krav Anvendelsestempera- Krav tur: -0 C til 60 C tur: 5 C til 45 C tur: 5 C til 90 C Fysiske/kemiske Komponenten udsættes Krav Komponenten udsættes Krav krav for vand ved anvendel- for vand ved anvendelsestemperaturen sestemperaturen Økonomiske krav * Komponentens kostpris Krav ma. 0 kr Billigst muligt Egenskab Forarbejdnings- Sprøjtestøbning Krav metoder Sammenføjnings- Mekanisk samling: Krav metoder sammenskruning Dimensionsændringer pga. varierende fugtighed under 0.% Krav
Konvertering Konvertering af data er nødvendig, da data i kravspecifikationen ikke kan sammenlignes med materialeleverandørernes materialedata. Det kan data i en materialespecifikation derimod. 3.3 Konvertering er nødvendig Konverteringslistens hovedpunkter. Delperiode. Mekaniske krav 3. Termiske krav 4. Brandtekniske krav 5. Elektriske/magnetiske krav 6. Optiske krav 7. Fysiske/kemiske krav 8. Krav til barriereegenskaber 9. Økonomiske krav 0. Biologiske krav. Miljømæssige krav. Forarbejdningsmetoder 3. Sammenføjningsmetoder 4. Yderligere krav Som det kan ses, er konverteringslistens hovedpunkter lig med kravspecifikationens hovedpunkter. Det skal gøre konverteringen mere overskuelig for konstruktøren. På de følgende sider findes en tabel indeholdende en checkliste, som kan hjælpe konstruktøren til at opstille en fornuftig materialespecifikation. Checkliste 35
Tabel 3.6 Checkliste til konvertering Godstykkelses- KONVERTERINGSLISTE/MATERIALESPECIFIKATION Ufravigeligt Ønsket afhængigt krav FOR KOMPONENT: krav egenskab KRAVPROFIL I DELPERIODEN (angiv delperiodens navn). Delperiode: Overføres fra kravspecifikation. Mekaniske krav Statisk trækspænding vurderes iht.: Flydespænding DIN 53455, hvis belastningen er momentan og varig deformation skal undgås. Trækspænding ved brud DIN 53455, hvis belastningen er momentan og brud skal undgås Isokronkurve DIN 53455, hvis belastningen ikke er momentan og acceptkriterium er maksimal deformation. Krybekurve DIN 53455, hvis belastningen ikke er momentan og acceptkriterium er maksimal blivende deformation og undgåelse af brud [MPa] [MPa] [MPa] [MPa] Statisk trykspænding vurderes iht.: DIN 53455 eller ISO 604 [MPa] Forskydningsspænding vurderes iht.: ASTMD73 [MPa] Statisk torsionsspænding vurderes iht.: DIN 53447 = ISO R458 [MPa] Dynamisk belastning vurderes iht. : Wbhlerkurver DIN 5000 samt Smith-diagram. Input: Dynamisk middelspænding, amplitude og frekvens. Acceptkriterium: Opfyldt minimal levetid. [h] Slagstyrke vurderes eksperimentelt eller erfaringsmæssigt iht.: Slagstyrke Charpy DIN 53453 eller ISO 79A [kjm ] Kærvslagstyrke Izod ISO 80 [kjm ] Kærvtrækslagstyrke DIN 53448 [kjm ] Charpy kærvslagstyrke DIN 53453 eller ISO 79A [kjm ] Tøjning (korttids) vurderes iht.: Tilladelig kortidstøjning (angiv firmanorm) [%] Tøjning (langtids) vurderes iht.: Kritisk tøjning (angiv firmanorm) [%] 36
Godstykkelses- KONVERTERINGSLISTE/MATERIALESPECIFIKATION Ufravigeligt Ønsket afhængigt krav FOR KOMPONENT: krav egenskab Hårdhed vurderes eksperimentelt eller erfaringsmæssigt iht. : Meget hård >90D Hård 70-90 D Shore A DIN 53505 = ISO 868 Middel 45-70 D Shore D DIN 53505 = ISO 868 Blød 75-90 A eller 30-45 D Meget blød <75A Kugletryk DIN 53456 [mm Ø] Deformationsevne vurderes iht.: Brudforlængelse DIN 53455, hvis belastningen er momentan og brud skal undgås [%] Relaationskurve DIN 5344, hvis belastningen er af længere varighed. Acceptkriterium: Opfyldt minimal tilbageblivende spænding [MPa] Stivhed beregnes eller vurderes erfaringsmæssigt iht.: E-modul (træk) DIN 53457 [MPa] E-modul (bøjning) DIN 53457 = ISO 78 [MPa] Friktionsegenskaber beregnes, vurderes eksperimentelt eller erfaringsmæssigt iht. : Dynamisk friktionskoefficient DIN 53375. Statisk friktionskoefficient - beskrivevalueringsmetode eller angiv firmanorm. Slidfasthed vurderes eksperimentelt eller erfaringsmæssigt iht.: Taber abbrasion resistance DIN 53754 [g] Abbrasion loss DIN 5356 [mm ] Svingningsdæmpende egenskaber, herunder lyddæmpende egenskaber samt egenopvarmning, vurderes iht.: Mekanisk tabsfaktor DIN 53445 = ISO 537 37
Godstykkelses- KONVERTERINGSLISTE/MATERIALESPECIFIKATION Ufravigeligt Ønsket afhængigt krav FOR KOMPONENT: krav egenskab 3. Termiske krav. Kortvarig termisk belastning vurderes iht.: Varmeformbestandighed Hm DIN 5346 = ISO 75. Brugstemperatur (ma/min) Kugletryksprøve VDE 0470 FC] [OC] [OC] Termiske ældningsegenskaber vurderes iht.: Continuos use UL 746 B. (40.000 h/50 0 /0 tab af egenskaber). FC] Varmeledningsevne beregnes og vurderes iht. : Varmeledningstal DIN 56 U/(msOC)] Opvarmning ved tilført energimængde vurderes iht.: Specifik varmekapacitet DIN 56 [kj/kgoc] Termisk udvidelse vurderes iht.: Termisk længdeudvidelses koefficient DIN 538 Termisk vokumenudvidelseskoefficient DIN 538 [oc-l] [oc-l] 4. Brandtekniske krav. Selvslukkelighed vurderes iht.: Bunsenbrænderprøve UL94= IEC 707 = VDE 0304 [UL-klasse] Relativ brændbarhed vurderes iht.: Oygeninde ISO 4589 = ASTM 863 [%] Modstandsevne mod antændelse vurderes iht. : Glødetrådstest UL 746A [s] 5. Elektriske/magnetiske krav. Elektrisk isolationsevne vurderes iht. : Volumenmodstand ASTM D 57 [ohm m] Beskyttelse mod statisk opladning vurderes iht. : Overflademodstand VDE 0303-3 eller DIN 5348 [ohm] 38
Godstykkelses- KONVERTERINGSLISTE/MATERIALESPECIFIKATION Ufravigeligt Ønsket afhængigt krav FOR KOMPONENT: krav egenskab Anvendelighed i vekslende elektrisk felt vurderes iht.: Dielektrisk tabsfaktor (VDE 0303-4. [ ] (egenopvarmning) Krybestrømssikkerhed vurderes iht.: Krybestrømsindeks VDE 0303-. ly] Beskyttelse mod ElektroMagnetisk Inteferans vurderes iht. : Elektrisk ledningsevne - se elektrisk isolationsevne 6. Optiske krav. Lysgennemskinnelighed vurderes iht.: Lystransmissionsgrad DIN 5036-3 [%] Brydningsinde vurderes iht.: DIN 5349 = ISO/R 489. [ ] Glans vurderes iht. : DIN 67530 [ ] Farve vurderes iht.: Lysægthed ISO R 05V- [ ] Overfladebeskaffenhed vurderes iht.: Overfladeruhed R a DS 58 = ISO 30 [j.tm] Overfladeruhed Charmille. 7. Fysisk/kemiske krav. Anvendelse i høj luftfugtighed vurderes iht.: Fugtoptagelse DIN 53495 (3 C/50 0 /0). (dim.stab.) [vægt %] Væskeoptagelse DIN 53476 = ISO 75. (dim.stab.) [vægt %] 39
Godstykkelses- KONVERTERINGSLISTE/MATERIALESPECIFIKATION Ufravigeligt Ønsket afhængigt krav FOR KOMPONENT: krav egenskab Anvendelse i direkte sollys simuleres iht.: UV-test i det fri DIN 53453. Accelereret UV-test DIN 53387. Accelereret UV-test gennem vinduesglas DIN 53389 Anvendelse i bestemte gasser (f særlig industriatmosfære) vurderes iht.: Angivevalueringsmetode eller firmanorm. Anvendelse i vand (specielt varmt vand), vurderes iht.: Hydrolysebestandighed ISO 75 (Afhængig af tid og temperatur). [Egenskabsændring io/o] Anvendelse i forbindelse med særlige kemikalier som f særlige rengøringsmidler vurderes iht.: Egenskabsændring efter eksponering DIN 53476. Anvendelse i kontakt med levnedsmidler vurderes iht.: BGA/FDA og lokale standarder. Anvendelse i kontakt med lægemidler vurderes iht.: BGA/FDA og lokale standarder. Anvendelse i kontakt med drikkevand vurderes iht.: BGA/FDA og lokale standarder. Autoklavering vurderes iht. : Hydrolysebestandighed ISO 75, (se anvendelse i vand). Varmeformbestandighed HUl' DIN 5346 [OC] Strålesterilisation vurderes iht.: Halveringsdosis. [Egenskabsændring io/o] 40
Godstykkelses- KONVERTERINGSLISTE/MATERIALESPECIFIKATION Ufravigeligt Ønsket afhængigt krav FOR KOMPONENT: krav egenskab Anvendelse i kontakt med særlige metaller vurderes iht.: Angivevalueringsmetode eller firmanorm. [Egenskabsændring io/o] Anvendelse i kontakt med blødgørere vurderes iht.: DIN 53405 Densitet vurderes iht. : Densitet DIN 53479 = ISO/R 83. [0 3 kg/m 3 ] 8. Krav til barriereegenskaber. Tæthed overfor vanddamp vurderes iht.: DIN 53 = ISO R 95 eller DIN 5349 = ISO R 663 Tæthed overfor gasser vurderes iht.: DIN 53380 = ISO 556 eller ASTM D-434 Tæthed overfor væsker vurderes iht.: Angiv norm. 9. Økonomiske krav. Råvarens literpris = p [kr/kg] d [g/cm 3 ] = P [kr/dm 3 ] Indirekte produktionsomkostninger vurderes iht.: Cyklustid Te. Krav til leverandører overføres fra kravspecifikation. 4
Godstykkelses- KONVERTERINGSLISTE/MATERIALESPECIFIKATION Ufravigeligt Ønsket afhængigt krav FOR KOMPONENT: krav egenskab 0. Biologiske krav. Modstandsdygtighed overfor dyr vurderes iht.: Angivevalueringsmetode eller firmanorm. Modstandsdygtighed overfor mikroorganismer (svampedannelse) vurderes iht.: Egenskabsændring efter accelereret vækstforsøg ISO 946, eller visuelle ændringer ISO 846.. Miljømæssige krav. Krav til regranulering af materialet overføres fra kravspecifikationen. Miljøbelastning vurderes iht.: Angivevalueringsmetode eller firmanorm. Krav vedrørende genbrug, bortskaffelse og destruktion vurderes iht.: Angivevalueringsmetode eller firmanorm.. Forarbejdningsmetoder. Forarbejdningsmetoder vurderes iht.: Komponentens udformning samt økonomiske aspekter. Forarbejdningssvind/eftersvind vurderes iht.: Forarbejdningssvind i flyderetning DIN 53464 [%] Forarbejdningssvind på tværs af flyderetning DIN 53464 [%] Eftersvind i flyderetning DIN 53464 [%] Eftersvind på tværs af flyderetning DIN 53464 [%] 4
Godstykkelses- KONVERTERINGSLISTE/MATERIALESPECIFIKATION Ufravigeligt Ønsket afhængigt krav FOR KOMPONENT: krav egenskab 3. Sammenføjningsmetoder. Sammenføjningsmetoder vurderes iht.: Komponentens udformning, fysisk-kemiske egenskaber samt økonomiske aspekter. 4. Yderligere krav. 43
I kapitlerne senere i kompendiet beskrives konverteringen for en række komponentkrav Konverteringen fra kravspecifikation for komponent til materialespecifikation kan, afhængigt af kompleksiteten i kravspecifikationen, være omfattende eller enkel. Hvis der er tale om en højteknologisk komponent, kan konverteringen kræve stor teknisk indsigt. I kapitlerne senere i kompendiet beskrives konverteringen for en række komponentkrav, som ofte ses i produktudvikling af plastkomponenter. Geometriafhængige krav Komponentskitsen ligger til grund for nødvendige beregninger Kvantitative krav konverteres ved hjælp af overslagsberegninger De kvalitative krav konverteres også Materialeegenskaber målt udfra forskellige normer kan give vidt forskellige resultater Under konverteringen bemærkes, at visse kraver geometriafhængige, og at andre ikke er det. At et kraver geometriafhængigt betyder, at det afhænger af komponentens form, af komponentskitsen. Et krav om anvendelse ved forhøjet temperatur kan være uafhængigt af geometrien, mens et krav til komponentens længdeudvidelse ved varierende temperaturer er geometriafhængigt. Komponentskitsen ligger altså til grund for nødvendige beregninger i forbindelse med konverteringen. De kvantitative krav (de som har talværdier) skal konverteres ved hjælp af overslagsberegninger og fremstår i materialespecifikationen med talværdier. De kvalitative krav konverteres også, men fremstår kvalitative i materialespecifikationen. Det er hensigtsmæssigt så vidt muligt at angive, hvilken norm et materialekrav i materialespecifikationen refererer til. Det er vigtigt ved kvantitative krav, mens det kan være umuligt ved kvalitative krav. Grunden til at en egenskab skal referere til en standard er, at materialeegenskaber målt udfra forskellige standarder kan give vidt forskellige resultater. Også testbetingelserne kan have indflydelse på resultatet. F.eks. kan krybestrømsindekset for en type glasfiberforstærket termoplastisk polyester måles til 5 V iht. DIN 53480 KB og 550 V iht. VDE 0303- KC. Belastningssammenfald i materialespecifikationen Visse normer til bestemmelse af materialedata kan udføres med belastningssammenfald Ved konverteringen er det nødvendigt, at samtlige belastningssammenfald fra kravspecifikationen føres med over i materialespecifikationen. De krav, som findes i en delperiode, skal fremgå som materialekrav i den selvsamme delperiode i materialespecifikationen. Men da visse metoder til bestemmelse af materialedata kan udføres med belastningssammenfald, kan antallet af krav være færre i materialespecifikationen end i kravspecifikationen. F.eks. kan DIN 53455 gennemføres ved forskellige temperaturer, og da kan mekaniske og termiske materialekrav forenes og vurderes i forhold til denne standard. 44
I materialespecifikationen skal kravene igen opdeles i ufravigelige krav og ønskede egenskaber. Et ufravigeligt krav i kravspecifikationen bliver til et ufravigeligt krav i materialespecifikationen, og en ønsket egenskab i kravspecifikationen bliver til en ønsket egenskab i materialespecifikationen. Et eksempel på en materialespecifikation ses på side 46. Ufravigelige krav og ønskede egenskaber 45