Titel : Klemmetvinge Tema : Procesdesign Projektperiode : Uge 5 ...

26 Alternativt produktdesign
4.2 Materiale
Som beskrevet i underafsnittet 2.3 p˚a side 8, hvor den faste kæbe analyseres som et udvalgt delemne
af klemmetvingen, er kæben konstrueret i en glasfiberforstærket polyamid med betegnelsen PA6-GF30.
Dette afsnit vil diskutere, hvorvidt en optimering af produktet kan opn˚as med et andet materialevalg. Til
klemmetvingens materiale er der en række produktkrav, som skal opfyldes. Med hensyn til polymer er
PA6-GF30, det nuværende materiale, vurderet i forhold til andre polymertyper, dette er sket i appendiks
R. Ud fra denne undersøgelse, vurderes PA6-GF30, at være en egnet polymér at fremstille den fast kæbe
i. Der findes imidlertidigt andre muligheder end polymer.
I dette afsnit vil det blive undersøgt hvilket materiale, der er egnet til den faste kæbe. Der er benyttet
metoderne beskrevet i [Ashby(1999)], hvor de benyttede materialekort ligeledes er at finde. Udledning af
formler forefindes i appendiks J.
Den faste kæbes kan i henhold til afsnit 2.2 p˚a side 6 beskrives som et I-profil udsat for et bøjningsmoment.
De begrænsende faktorer for profilet bestemmes til at være stivhed, styrke og form. Da klemmetvingen
er et enh˚andsbetjent værktøj, der bør kunne anvendes p˚a fysiske besværlige omr˚ader, bestemmes de objekt
funktioner til at være minimal masse fog minimal volume. Desuden fastsættes lav materialepris som
krav, da aftagergruppen er den almindelige forbruger. De frie variabler er tværsnitsarealet og materialetypen.
Materialeindeksene M, der viser sammenhængen imellem den objekt funktion og den af materialet
afhængige variabel, er fundet p˚a to m˚ader. Fra M1-M6 er hver enkelt begrænsende faktor set i forhold
til hver enkelt objekt funktion. Ved M7-M8 er materialet vurderet ud fra, hvor godt det opfylder begge
begrænsende faktorer, set i forhold til de objekt funktioner minimal masse og volume. Udtrykkene for
materialeindekserne kan ses i tabel 4.1. I henhold til [cam(2005)] er trækstyrken for PA6-GF30 115MP a,
og har et E-modul p˚a 6, 2GP a´, hvilket derfor betragtes som et minimumskrav.
M1 Minimal volume og maksimal stivhed min(V) ⇒ max(E)
M2 Minimal volume og maksimal styrke min(V) ⇒ max(σf )
M3 Minimal masse og maksimal stivhed min(m) ⇒ max(E 0,5 /ρ)
M4 Minimal masse og maksimal styrke min(m) ⇒ max(σf ρ) frac23
M5 Minimal pris og maksimal stivhed min(C) ⇒ max(E 0,5 /ρCm)
M6 Minimal pris og maksimal styrke min(C) ⇒ max(σ 2/3
f /ρCm)
M7 Minimal masse og maksimal styrke og stivhed min(m) ⇒ max( (σf /ρ) 2
E/ρ )
M8 Minimal volume og maksimal styrke og stivhed min(V) ⇒ max(σ 2 f /E)
Tabel 4.1: Sammenhæng mellem objekt funktion og materialets egenskaber
De enkelte materialeindeks er undersøgt i henhold til de respektive materialekort, der er at finde i
[Ashby(1999)] kapitel 4. P˚a figur 4.3 p˚a næste side, er vist kortet for E-modulet og densiteten.
De opstillede kriterier kan indtegnes herp˚a, og de materiale typer, der ligger i det afgrænsede omr˚ade, er
s˚aledes dem, der opfylder de givne kriterier for M1 og M3. P˚a tilsvarende vis aflæses p˚a de øvrige kort
i [Ashby(1999)], de materialer, der opfylder indeks M1-M8, med nedre grænse bestemt af polymererne.
Resultatet heraf er skematisk givet i tabel J.2 i appendiks J. I samme tabel er desuden listet resultatet
af at indekserne er rangordnet s˚aledes, at M5 og M6 er lig 2, M7 og M8 er lig 3 og de resterende har
værdi 1. Herved er det muligt at indskrænke feltet til fire materialer omfattende kulstof-st˚al (12 point),
Aluminiumslegeringer (12 point), Magnesium (12 point) og det oprindelige materiale PA6-GF30.
Den mest ideelle form er i afsnit 4.1 p˚a side 24 et I-profil, hvilket giver formbarheden af materialet
betydning i materialevalget. Formfaktoren for et givent materiale afhænger af to ting, hvad der er teknisk
muligt at producere, og lokal bulning som følge optimering af formen. Formfaktoren kan derfor ikke blive
uendelig stor, og kan beregnes ud fra udtrykket i formel 4.1.