Afstudeerverslag Pieter Dam

juni 2011

Afstude er versl ag Pieter Dam Fe b r u a r i - Juni 2 0 1 2 O p d ra c ht: Topl i cht

CONTAC TGEGEVENS 0.0 Introductie 0.1 Belanghebbenden en contactgegevens: Opdrachtgever: Composail Kranenburgweg 201-211 Loods 5 2583 ER Scheveningen +31(6) 38042912 Begeleiders bedrijf: N. Persoon / J. Koopman [email protected] / [email protected] +31(6) 38042912 E.R. van Meerveld [email protected] +31(0) 704458961 Begeleider school: M.J. van der Weiden [email protected] +31(0) 704458968 Stagiair: Pieter W. Dam Van Maanenkade 48 2516 LL Den Haag +31(6) 38222042 [email protected] Opleiding: Haagse Hogeschool Industrieel Product Ontwerpen Postbus 13336 2501 EH Den Haag J ohanna Westerdijkplein 75 2521 EN Den Haag

1

INHOUDSOPGAVE 0.2 Inhoudsopgave

Blz.

2.5.1 Modulariteit 14

0.0 Introductie 1

2.5.2 Montage 14

0.1 Belanghebbenden en contactgegevens 1

2.5.3 Vormgeving 15

0 .2 Inhoudsopgave



2

2.5.4 Grote merknamen 15

0.3 Inleiding 4

2.6 Eisen normen boordlichten

16

0.4 De opdracht 4

2.6.1 Normen vaarbewijzen.nl 2012 16

0.5 Het bedrijf 4

2.6.2 Lichtsterkte 17

0.6 Samenvatting 5

2.6.3 Boordverlichting laten keuren 18 2.7 Pakket van eisen en wensen

1.0 Het project 6

19

2.8 Conclusies analysefase 20

6

3.0 Ideefase 21

1.2 Probleemstelling 6

3.1 Montage 21

1 .3 Plan van aanpak

3.2 Keuzeond erbouwing montage 22

1 .1 De projectomgeving

7

2.0 Analyse 8



3.2.1 Conclusie gesprek watersportwinkel medewerker

23



3.2.2 Conclusie gesprek proffessioneel zeiler

23

2.1 Scenarioschets 8 2.2 Marktverkenning 10

3.3 Waterdicht maken 23

3.3.1 Voor / nadelen verschillende mogelijkheden

24

2.2.1 Nieuwbouw 10

3.3.2 Het betrekken van anderen 24

2.2.2 Reparatie en renovatie 10

3.4 ideeen 25

2.2.3 De doelgroep 11

3.4.1 Gekozen idee 1 samengevat 26

2.3 Prijsstelling 12

3.4.2 Gekozen idee 2 samengevat 26

2.4 Technische achtergrond 12

3.4.3 Gekozen idee 3 samengevat 27

2.4.1 Lichtbron 12

3.4.4 Onderbouwing ideekeuze 27

2.4.2 Behuizing 13

3.5 Conclusies ideefase 28

2.5 Bestaande producten 14 2

INHOUDSOPGAVE 4.0 Conceptfase Blz.

5.4.1 Verschillende afdekplaten 44

4.1 Materiaal behuizing 29

5.4.2 De product-familie 45

4.1.1 Materiaalkeuze 29

5.4.3 Presentatiepaneel eindproduct 46

4.1.2 Het gieten 30

5.5 Productie

47

4.1.3 Polyurethaan testen 30

5.5.1 Onderdelen toplicht 47

4.1.4 Conclusies van het testen 31

5.5.2 Productieonderdelen 47

4 .2 SMD LED ’s en zeilen

32

5.5.3 Het gietproces 48

4.3 Concepten 33

5.5.4 De LED en verdeelplaat positioneren 49

4.3.1 Concept 1 33

6.0 Optimalisatiefase 50

4.3.2 Concept 2 33

6.1 Spanningscorrosie 50

4.3.3 Concept 3 34

6.2 Rubberstrips 50

4.4 Onderbouwing conceptkeuze 34

6.3 Kostprijsberekening

51

4.4.1 Beargumentering 36

6.4 Aanbevelingen

51

37

6.5 Evaluatie

52

4.6 Conclusie conceptfase 38

6.6 Verklarende woordenlijst

52

4.6.1 Ver volgstappen 38

6.7 Bronnenlijst

52

4 .5 Het kiezen van een lichtbron

5.0 Materialisatiefase 39 5.1 Warmtegeleiding 39 5.2 Montage 39 5.2.1 Verloop-montageplaten 40 5.2.2 Montage instructie 41 5.3 Licht richten 42 5.3.1 Werking van de ‘lichtrichters‘ 43 5.4 Modulariteit 44 3

INTRODUC TIE 0.3 Inleiding

Zeeomstandigheden zijn niet gunstig voor de meeste producten, door

Dit verslag is een documentatie van het afstudeerproject van Pieter W.

invloeden van buitenaf zoals zout, wind en zon. Het toplicht mag, gezien

Dam, dat werdtt uitgevoerd in de periode februari - juni 2012. Composail

het zich bovenaan de mast bevind, niet veel wegen en bevat daarom geen

heeft de mogelijkheid geboden om bij hun af te studeren met een opdracht

accu / batterij. Het toplicht is verbonden aan de voeding van de boot (12

die goed aansluit bij de IPO-opleiding. Het ontwerpen is aan de hand van

volt) middels een snoer dat is geleid door de mast naar het dek. Omdat

het ‘IPO ontwerpproces‘ uitgevoerd. Dit wordt verderop in het verslag nader

het toplicht hoog boven het dek, buiten het zicht, aan de mast wordt

toegelicht.

gemonteerd, is de vormgeving minder van belang. Belangrijker is dat het ontwerp goed functioneert en uiteindelijk in de praktijk zo lang mogelijk

Pieter Dam: “Ik wil hierbij graag Nico Persoon, Edwin van Meer veld en

meegaat. Het toplicht zal worden ontworpen in een seriegrootte van 100

Michiel van der Weiden hartelijk bedanken voor hun waardevolle bijdrage

stuks.

aan mijn afstudeeropdracht! 0.5 Het bedrijf 0.4 De opdracht

Composail.

Bedenk, ontwerp, materialiseer een toplicht dat hoog aan de mast, of

Composail is een innovatief studentenproject opgericht door de Haagse

bovenop de masttop van de zeilboot is te monteren. Het toplicht geeft

Hogeschool. Het project is gericht op o.a. het ontwikkelen en bouwen van

een wit licht dat de zichtbaarheid en veiligheid van de scheepvaart dient.

een 12.8 meter lang wedstrijdjacht, type GP 42, door studenten. Composail

Het toplicht is een onderdeel van de totale scheepsnavigatie verlichting

is onderdeel van het Innosportlab zeilen in Scheveningen. In het project

die volgens het vaarregelement verplicht is bij varen s’nachts of bij slecht

werken nationale en internationale studenten van het MBO, HBO en de

zicht. Het toplicht moet worden voorzien van LED verlichting, eventueel

Universiteit samen. De studenten krijgen de kans om met composieten

opgebouwd met schakelbare LED’s, zodat deze later modulair is te

en de mogelijkheden er van te leren werken en nieuwe mogelijkheden en

combineren met andere navigatie verlichting. Het toplicht moet zichtbaar

ontwikkelingen toe te passen binnen de watersport.

zijn voor andere schepen tot 3 Zeemijlen (circa 5 km). Het toplicht wordt ontworpen voor op de mast van de GP42 boot, maar is uiteindelijk op zo veel mogelijk verschillende masten te monteren. Het toplicht moet volledig waterdicht zijn en bestand zijn tegen erosie en corrosie krachten. 4

INTRODUC TIE 0.6 Samenvatting Het eindresultaat is het ‘Easylight ’ toplicht. Door een modulaire opbouw kan er uit dezelfde mal een famillie van 5 verschillende soorten bootverlichting worden ver vaardigd. De producten zijn gietstukken, opgebouwd uit drie verschillende lagen flexibel polyurethaan, verder zijn alle ingegoten onderdelen van aluminium. Hieronder is van links naar rechts te zien; het toplicht (wit, 225°), het navigatieli cht (rood of groen, 112.5°), het heklicht (wit, 135°) en het ankerlicht (360°). Een meegegoten U-profiel kan worden gemonteerd op verschillende verloop-montageplaatjes, waardoor de producten op verschillende locaties op de boot zijn te monteren. Hier rechts is het toplicht te zien met de verloop-montageplaten voor bevestiging aan de voorkant van de mast. (Voor presentatiepaneel zie bijlage 4.B)

5

ANALYSEFASE 1 Het project

1.2 Probleemstelling

1.1 Projectomgeving

Zeilboten zijn uitgerust met boordverlichting om in de nacht goed te kunnen worden waargenomen door andere schepen op het water. Het te ontwikkelen toplicht, onderdeel van de totale boordverlichting , moet een wit licht genereren dat onder een hoek van 225° vooruit schijnt over de horizon. Dit licht moet 3 zeemijlen ver rijken, maar niet oogverblindend zijn voor de bemanning van rondom varende schepen. Het moet zijn te monteren hoog aan de mast van een zeilboot, of aan de masttop. Masttoppen zijn nogal verschillend in vorm ten opzichte van elkaar dus er moet worden gekeken naar bevestigingsmethodes. Bij het ontwikkelen van dit product moet worden gezorgd voor goede weersbestendigheid en dus ook waterdicht maken van het product. Ook zijn er beperkingen op het gebied van dimensioneringsruimte, energievooriening en montagemogelijkheden. Het toplicht moet voldoende helder zijn en bestand zijn tegen erosie en corrosie en de behuizing mag absoluut geen water toelaten.

Bij Comp osail werkten er gedurende dit afstudeerproject een aantal IPO studenten ieder aan een eigen project met betrekking tot de boot. Composa il is gevestigd in Scheveningen op het Norfolk terrein. Naast een eigen ontwerpopdracht, werkten alle IPO stude nten ook minimaal 1 werkdag per week aan de boot om er voor te zorgen dat deze op tijd af komt en om praktische er varing op te doen. 6

ANALYSEFASE 1.3 Plan van aanpak

Onderstaand diagram geeft weer hoe dergelijk proces zou kunnen verlopen.

In het onderstaande schema is in het kort de planning weergegeven, de

De zwarte pijlen geven aan dat op elk moment gedurende het proces terug

gedetailleerde planning is te vinden in bijlage 1.B.

kan worden geschakeld naar een van de vorige fases. Dit is gedurende dit afstudeerproject dan ook vaak voorgekomen.

Februari

maart

april

mei

juni

Analysefase Ideefase

Gedurende het traject is het mogelijk dat er onver wacht iets fout gaat, het

Idee keuze

is dan noodzakelijk om terug te koppelen naar een van de eerdere fases.

Conceptfase

Ook kan het voorkomen dat zich er bijvoorbeeld ineens een beter idee

Conceptkeuze Materialisatiefase

voordoet ter wijl de ideefase al is gepasseerd. Het is dan van belang dat er

Optimalisatie

weer wordt terug gekoppeld naar de ideefase, om weer verder te werken

Prototype

naar de conceptfase. De gestructureerde fasering is slechts een rode draad

In de hierboven weergegeven planning lijken de verschillende fases ge-

gedurende het ontwerpproces en geeft houvast in de aanpak tijdens de

scheiden, In de praktijk overlappen deze elkaar echter wel.

productontwikkeling.

7

ANALYSEFASE 2.0 Analyse

mast van de zeilboot gemonteerd en niet gemakkelijk te bereiken. Een

In de analysefase zijn een aantal verschillende aspecten onderzocht, deze

toplicht ver vangen of ver wisselen op het open water is een gevaarlijke

onder werpen zullen in de volgende hoofdstukken nader worden besproken.

klus en kan niet snel worden uitgevoerd. Omdat de ver vanging lastig is, is de levensduur van een toplicht een factor van over weging bij het



- Scenarioschets

ontwerpen. Bij het ontwerp moet worden meegenomen dat het monteren en



- Marktverkenning

demonteren van een toplicht zo eenvoudig mogelijk moet zijn en in principe



- Doelgroep

door een persoon zijn uit te voeren.



- Prijsstelling



- Technische achtergrond

Het is handig voor de bemanning als ze vanaf het dek kunnen zien of het



- Bestaande producten

toplicht brand. Dit kan door middel van een klein lichtsignaal in de cockpit



- Eisen / normen toplicht

of kajuit, maar dit kan ook doordat het licht bovenaan de mast gewoonweg



- Conclusies analyse

te zien is vanaf het dek.

2.1 Scenarioschets

Het te onwikkelen toplicht is bedoeld voor alle schepen. Voor de

De eerst weken van dit afstudeerproject zijn voornamelijk besteed

verschilende klassen van schepen zijn de helderheids eisen verschillend.

aan het ontwikkelen van achtergrondkennis op het gebied van zeilen,

Bijvoorbeeld voor schepen tussen 12 en 20 meter, zoals de GP42 waar we

boordverlichting , LED ’s en electronica. Inzicht in deze aspecten is van

aan werken bij Composail, is dit 3 zeemijlen (5.4 km).

belang om uiteindelijk een geschikt ontwerp van een toplicht te kunnen produceren.

De elektrische voeding op een zeilboot is beschikbaar als 12 volt



gelijkstroom, die geleverd wordt vanuit een accu. Omdat de accu alleen

De aanwezigheid van boordverlichting is nodig voor de veiligheid in de

wordt bijgeladen indien de motor loopt, is het van belang dat alle

nacht op het water. Daarom is de betrouwbaarheid van goed functionerende

elektrische voorzieningen een zo laag mogelijk stroomgebruik hebben.

boordlichten belangrijk. De levensduur van een toplicht wordt op de proef gesteld door zon en zout zeewater en tijdens het zeilen kunnen er ruwe weersomstandigheden voorkomen. Het toplicht is hoog aan de 8

ANALYSEFASE

9

ANALYSEFASE 2.2 Marktverkenning

Als het totaal aantal boten met toplicht gelijk zou blijven en we nemen aan

Het is vrijwel niet mogelijk om vanuit openbare informatiebronnen het

dat boten zo’n 30 jaar meegaan, dan worden er dus alleen al in Nederland

marktvolume voor toplichten vast te stellen. Hieronder wordt een ruwe

ongeveer 2646 toplichten afgezet via de nieuwbouw.

schatting voor de Nederlandse markt beargumenteerd. Op dezelfde manier en inclusief Kajuitmotorboten wordt er aan totale De markt voor toplichten bestaat uit twee delen. Namelijk nieuwbouw en

boordverlichting (stuur/bakboord en heklicht) ongeveer 4428 stuks afgezet

reparatie/renovatie.

via de nieuwbouw.



Een moeilijkheid bij het bepalen van het aantal toplichten dat in Nederland

2.2.1 Nieuwbouw

Het rapport ‘onderzoek aantal recreatie vaartuigen in Nederland’ (2005)

word verkocht is het feit dat Kajuitzeiboten meestal worden geimporteerd

gemaakt in opdracht van het Ministerie van Landbouw, Natuur en

uit andere landen. Bekende botenbouwers zijn bijvoorbeeld:

Vo edselkwaliteit, geeft aan dat er 162.000 boten lig gen in jachthavens en



Frankrijk

-

Jeanneau en Benneteau

bij watersportbedrijven. De verdeling is als volgt.



Engeland

-

Northshore Yachts en Moody Yachts

47% kajuitzeilboten



Duitslan d

-

Bavaria en Hanse

2% Platbodems



Zweden

-

Halberg Rassey

33% Kajuitmotorboten



US

-

Catalina Yachts, Saga, Morris en Hunter

9% Open motorboten



2.2.2 Reparatie en renovatie

1% Overi gen

Over de ver vangingsmarkt valt moeilijk informatie te vinden. Een kort



8% Open zeilboten

telefonisch ond erzoek bij grote watersport bedrijven laat zien dat er Hieruit kan een schatting worden gemaakt. Aangenomen dat alle

geen concrete informatie wordt verstrekt. Slechts 1 grote handelaar gaf

Kajuitzeilboten en Platbodems een toplicht hebben, zijn er 49% van 162.000

aan dat er hooguit 25 toplichten per jaar worden verkocht. Ze leverden

= 79380 toplichten in gebruik voor zeilboten in Nederland.

hoofdzakelijk aan de zeilboten en aangezien je niet makkelijk bij het toplicht kunt komen, gaf men aan dat men dit meestal op een werf laat doen. 10

ANALYSEFASE Gebruiker-collage



2.2.3 De doelgroep

Bootverlichting is over het algemeen niet goedkoop om aan te schaffen, daar gaat verandering in komen. De kostprijs van het product wordt dan ook zo laag mogelijk gehouden om de concurrentie en het raakvlak met de doelgroep te vergroten. De uiteindelijk doelgroep omvat de eigenaren van de zeilboten en dan voornamelijk de eigenaren van een kajuit zeiljacht. Het te ontwerpen toplicht is bedoeld zowel voor professioneel zeilers als voor de recreatief zeilers. Echter zijn de wedstrijd zeilboten met sponsor vaak voorzien van de grotere en vooral ook ‘meer erkende’ merken van bootverlichting. De eigenaren van een kajuit zeiljacht zullen voornamelijk worden bereikt via de botenbouwers/boten- reparateurs en watersportwinkels. Deze kopen toplichten in op grotere schaal en vormen dus ook in zeker zin een deel van de doelgroep.

11

ANALYSEFASE 2.3 Prijsstelling

Sommige merknamen zijn al een langere tijd op de markt en hebben

Toplichten zijn te vinden vanaf 25 euro oplopend tot zo’n 400 euro. Er

erkenning opgebouwd (lopolight, Hella marine). Dit zijn vaak dan ook de

zijn verschillende aspecten te onderscheiden di e de prijs van het product

duurdere toplichten en hebben misschien dan ook een bewezen kwaliteit.

bepalen. Denk hierbij bijvoorbeeld aan, de soort en sterkte van de lichtbron, de opbouw, de materialen die worden gebruikt en het merk.

2.4 Technische achtergrond

2.4.1 Lichtbron

De soort lichtbron die wordt gebruikt bepaalt ook ten dele de prijs, maar

Toplichten zijn verkrijgbaar met verschillende soorten lichtbronnen. Er

zeker ook van de kwaliteit. Tegenwoordig zijn de meeste boordlichten

zijn toplichten met halogeen, gloeilamp en LED verlichting. De wereld van

uitgerust met LED verl ichting in plaats van een halogeen of gloeilamp.

toplichten richt zich steeds meer op de LED verlichting. Voor een toplicht

Een LED l eeft gemiddeld tientallen keren langer dan een gloeilamp, heeft

verbruiken LED ’s tussen de 2,5 en 5,0 Watt vermogen, dit is vele malen

een hogere lichtopbrengst en is energie zuinig. Het aanschaffen van een

minder dan een gloeilamp of halogeenspot die ongeveer 30 tot 100 watt

LED kost daarentegen wel wat meer dan de andere voorkomende soorten

verbruikt. LED verbruikt gemmideld 90% minder energie dan een gloeilamp

lichtbronnen.

en is zelfs zuiniger dan een spaarlamp die ongeveer 5 tot 12 watt verbruikt.

Ook bepaalt de grootte van de boot de prijs. Een boot langer dan 12 meter

Om een LED lamp samen te stellen die even veel lumen geeft als een

moet boordlichten hebben die zichtbaar zijn tot 3 zeemijlen. Hier is een

gloeilamp van bijvoorbeeld 30 watt zijn verschillende LEDS nodig. De

krachtiger licht voor nodig dan bijvoorbeeld voor een boot van 8 meter, die

combinatiee van de LEDS (diodes) vormen dan de lichtbron. Deze vooraf

tot 2 zeemijlen zichtbaar moet zijn.

gecombineerde LED´s zijn ook in te kopen in verschillende samenstellingen en sterktes. Deze LED´s heten SMD LED´s (Surface Mounted Diodes) en zijn

Toplichten onderscheiden zich ook in materiaalkeuze. De seriegrootte van

al voor veel verschillende toepassingen te vinden.

het product bepaalt de mogelijkheid aan ver vaardigingstechnieken en de onderlig gende kostprijs. Met de gekozen ver vaardigingstechniek komen verschillende materialen in aanmerking. Een grote serie maakt het mogelijk om ook spuitgieten te over wegen.

12

ANALYSEFASE

2.4.2 Behuizing

Het volledig afsluiten van de behuizing is in de meeste gevallen een

Tijdens het zeilen kunnen er slechte weersomstandigheden voorkomen.

goedkopere oplossing dan het demonteerbaar maken van de behuizing. Dit

De boordlichten krijgen dan veel te verduren. Het toplicht mag niet falen

moet dan uiteraard wel weer terug te zien zijn in de prijs.

gedurende gebruik en moet dus goed waterdicht zijn, maar vooral ook de nodige schokken kunnen absorberen.



Demonteerbare behuizing

Eigenlijk hebben alle toplichten op de huidige markt een demonteerbare Er kan onderscheidt worden gemaakt tussen twee verschillende richtingen

behuizing en ze bestaan daarom ook vaak uit 2 of meer behuizingsdelen.

van het waterdicht m aken van een behuizing.

Er zijn een hoop verschillende methodes om een demonteerbare behuizing



-De behuizing is volledig afgesloten waardoor water de

waterdicht te maken. Het voordeel van een demonteerbare behuizing is dat



behuizing niet meer in kan, maar ook de gebruiker zijn lichtbron niet

componenten, indien defect of verouderd, kunnen worden ver vangen. Het



meer kan ver wisselen. Deze methode is niet gebruikelijk in de huid

nadeel is echter wel dat de mate van waterdichtheid van de behuizingsdelen



ige markt van toplichten.

over het algemeen lager is dan de volledig afgesloten behuizingsdelen.



-Ook kan de behuizing zodanig zijn opgebouwd dat er geen water de

Ook zijn de toplichten opgebouwd uit demonteerbare behuizingsdelen vaak



behuizing in kan, maar dat de behuizing indien nodig , wel demon

duurder en geproduceerd i n een grote serie.



teerbaar is. Het spuitgieten van de behuizingsdelen geeft een hoop mogelijkheden



Volledig afgesloten behuizing

om een behuizing demonteerbaar, strak en toch waterdicht te maken.

Hierbij kan bijvoorbeeld worden gedacht aan het ingieten van de

Spuitgieten is echter een ver vaardigingstechniek die wordt toegepast in

componenten of het dicht-lijmen / smelten van de behuizingsdelen. Dit

de grote serie producten. Het kost veel om een matrijs te maken, dus er

is geen oplossing voor de toplichten die zijn voorzien van een gloeilamp

moeten ook veel toplichten worden geproduceerd om winst te maken.

of halogeenlamp. Deze lichtbronnen zijn relatief gauw aan ver vanging toe en dan zou alles moeten worden ver vangen. De high powerd LED ’s hebben

Binnen deze opdracht is spuitgieten niet van toepassing , gezien het

daarentegen een gemiddelde levensduur van 30.000 tot 50.000 branduren,

te ontwerpen toplicht in een seriegrootte van 100 stuks zal worden

ter wijl e en gloeilamp maar 1000 tot 1500 branduren heeft. Dit maakt het

ver vaardigd.

mogelijk om boordlichten, voorzien van LED, volledig af te sluiten. 13

ANALYSEFASE 2.5 Bestaande producten



2.5.2 Montage

E r zijn verschillende soorten toplichten en soortgelijke producten

Toplichten zij n te monteren aan de mast van een zeilboot. Het verschil

verkrijg baar op de markt. De opbouw en vormgeving van de diverse

zit vaak in de manier waarop het toplicht wordt gemonteerd. Wat op

toplichten loopt nogal uiteen. Er kan onderscheid worden gemaakt tussen

valt onder de huidige markt van toplichten is dat eigenlijk vrijwel alle

een aantal verschillende aspecten bij het analyseren van de bestaande

toplichten do or middel van schroeven worden gemonteerd op de mast. Er

producten in toepassing op het te ontwerpen toplicht.

zijn gestandardiseerde maten wat betreft de afstand tussen de schroeven.

- Modulairiteit

Zie bijlage montage. Echter verschillen vaak het aantal gebruikte

- Montage

schroeven, de afstanden tussen de schroeven en de dikte van de schroeven

- Vormgeving

nogal ten opzichte van elkaar. Iemand die een nieuw toplicht koopt moet waarschijnlijk ook nieuwe gaten maken in de mast.

2.5.1 Modulairiteit Een modulair toplicht kan een onderdeel van een familie van verschllende

Om de mogelijkheden voor het monteren aan de mast goed te kunnen

boordlichten zijn. Boordlichten zijn vaak niet goedkoop en daarom kan

overzien, is het van belang om grip te krijgen op de conventionele

er worden gekeken naar eventuele modulairiteitsmogelijkheden voor

mastvormen. Zie bijlage voor de dimensieschema’s van de verschillende

de productie om kosten te besparen. Sommige toplichten zijn zodanig

voorkomende masten.

opgebouwd dat de lichtbron of de lens kan worden ver vangen, waardoor er een andere boordlichtcombinaties ontstaat met dezelfde behuizing.



Conventionele masten

De conventionele masten zijn op te delen in C- sections, E- sections en D sections. In bijlage 2. A is een overzicht terug te vinden hoe de voorkomende dimensies zijn per mastengroep. Alle masten hebben een uitsparing langs de achterzijde lopen over de hele lengte van de mast, waar het grootzeil langs wordt gehesen. Hier moet rekening mee worden gehouden.

14

ANALYSEFASE Naast de mastensecties C, E en D, zijn er ook nog rolmasten. Deze vallen onder section F. Deze masten verschillen ten opzichte van de andere secties doordat er rolgeleiders in zijn gemaakt binnen de mastschacht. Over het algemeen zijn deze masten een stuk zwaarder dan de andere masten.

Uit de mastanalyse blijkt dat het montageopper vlak voor het product aan de kopse kant van de kleinste mast niet meer mag bedragen dan 122mm / 85mm.

Montageplaatjes De meeste toplichten worden gekocht met een keuze van verschillende montageplaatjes. De montageplaatjes worden in verschillende vormen bijgeleverd, afhankelijk van waar de koper het wilt bevestigen aan de 2.5.4 Grote merknamen

mast. Aan de kopse kant van de mast zal een ander montageplaatje nodig



zijn dan aan de zijkant van de mast. Montageplaatjes minimaliseren de

Veelvoorkomende merknamen voor toplichten zijn Hella marine, Lopolight

beperkingen voor het monteren en vergroten daardoor ook het raakvlak

en Perko. Deze drie merken richten zich op alle boordlichten van een

met de doelgroep.

zeilboot. Ze produceren elk op hun eigen manier al jaren producten voor de zeilindustrie. Lopolight is bijvoorbeeld bekend voor het ingieten van de



2.5.3 Vormgeving

electronica. Kosten van een lopolight toplicht zweven rond de 300 euro.

Omdat het toplicht bovenaan de mast van een zeilboot wordt bevestigd, bevindt deze zich in de praktijk al gauw minimaal op een hoogte van 15 meter boven het dek. Dit betekent dat de vormgeving van dit product minder sterk van belang zal zijn. Toplichten en andere boordlichten worden vaak robust vormgegeven.

15

ANALYSEFASE 2.6 Eisen / normen boordlichten

Zodra de motor wordt aangezet, verandert de zeilboot in een motorboot en

Het he bben van navigatieverlichting op een boot is niet verplicht, indien

moet het toplicht worden aangezet.

er alleen overdag met goed zicht wordt gevaren. De meeste motor- en zeilboten zijn echter wel uitgerust met boordlichten. Om de mogelijkheden



Voor een zeilboot groter dan 7m kan er ook worden ge-

voor modulariteit voor het ontwerp goed te kunnen overzien, is inzicht op



kozen om de boordlichten en het heklicht ineen boven-

de regelgeving voor boordlichten van belang. Aan de navigatie verlichting kan men een motor boot en een zeilschip herkennen en kan worden bepaald

in de mast te plaatsen, het zogenaamde carnavalslicht.

Dit mag alleen zeilend worden gebruikt

welke richting de boot opvaart. Dit wordt nu iets gecompliceerder want, zodra de motor wordt aangezet,

2.6.1 Normen vaarbewijzen.nl 2012

Voor het zeilen gelden volgens Vaarbewijzen.nl (2012) de volgende normen:

moet wederom het toplicht aan. Het toplicht mag echter niet onder de boordlichten geplaatst worden.

De zeil boot mag afhankelijk van de lengte óf een rondomschijnend wit licht laten zien óf de boordlichten met het heklicht. Voor een zeilboot

Meestal wordt de keuze gemaakt om alles dubbel uit te voeren; zeilend gaat

kleiner dan 7 meter lengte kan worden gekozen voor een rondomschijnend

het carnavalslicht aan.

wit licht in de top van de mast. Een zaklamp is nodig , want volgens het vaarreglement moet een tweede witte licht worden getoond zodra er een

Varend op de motor; carnavalslicht uit, boordlichten, toplicht en heklicht

schip op de boot af komt varen.

aan.



Hetzelfde rondomschijnende licht kan worden gebruikt

Een zeilboot groter dan 7 meter moet ook een rondomschijnend wit licht

om s’nachts te ankeren.

in de top van de mast voeren om s’nachts te ankeren. Dit wordt vaak gecombineerd met het zogenaamde carnavalslicht. Carnavalslicht onder, wit



rondom schijnend ankerlicht boven.



Een zeilschip groter dan 7 meter moet boordlichten en



het heklicht voeren. een tweede licht zoals voor boten



kleiner dan 7 meter is nu niet nodig.

16

ANALYSEFASE Het bakboordlicht is rood en schijnt over een hoek van 112 1⁄2°, het



2.6.2 Lichtsterkte

stuurboord licht is groen en schijnt eveneens over een hoek van 112 1⁄2°,

In de scheepvaart worden de eisen aan lichtsterkte gesteld door het aantal

het toplicht is wit en schijnt over een hoek van 225° naar voren en het

Candela’s te specificeren. Afhankelijk van de lengte van het schip zijn er

heklicht is eveneens wit en schijnt over een hoek van 135° naar achteren.

normen opgesteld voor de zichtbaarheid. Schepen tot 20 meter moeten een

Het toplicht en het heklicht zijn samen 360° (135+225).

toplicht, heklicht en ankerlicht hebben dat zichtbaar is tot 3 zeemijlen. De navigatieverlichting moet zichtbaar zijn tot 2 zeemijlen. Het volgende geldt: 1 zeemijl

+/- 1.0 candela

2 zeemijl

+/- 4.5 candela

3 zeemijl

+/- 12 candela

Het is ingewikkeld gebleken om uit deze zichtbaarheidseisen het Wattage en lichtsterkte van de LED ’s te berekenen. LED ’s worden gespecificeerd in Watt. De Watts worden omgezet in Lumen. Dit is de energie stroom door het totale opper vlak om de lamp ongeacht de richting van het licht. Voor verdere informatie zie bijlage 2.G.

De Lumen wordt ook bepaald door de meest nuttige golflengte voor zichtbaarheid met het menselijk oog. Ons oog is het gevoeligst voor licht met een golflengte van ca. 550 nanometer ( groen). Als we met dezelfde lamp al het licht zouden uitstralen op een golflente van 650 nm (oranje) in plaats van 550, dan is de nuttige opbrengst opbrengst in Lumen bijna 10 keer minder. De Lumens kunnen worden omgerekend naar Candela’s door te kijken naar alleen maar een deel van de stralingshoek waar het licht door stroomt, een zo genaamde sterradiaal.

17

ANALYSEFASE In conclusie kan worden gesteld dat geconsumeerde energie van de



2.6.3 Boordverlichting laten keuren

LED (Watt) maar voor een deel wordt omgezet en uitgezonden in nuttig

Het is mogelijk om een nieuw ontwerp navigatielicht formeel te laten

li cht (Candela). Een deel van het licht straalt de verkeerde kant op, een

keuren door een officiële instantie. Een officieel keuringsrapport kan

ander d eel gaat verloren als warmte en weer een ander deel als licht

worden gezien als een soort stempel van erkenning of een

d at niet de meest effectieve golflengte heeft. Er is ook nog de factor

kwaliteitswaarb org.

van weersomstandigheden. Het precies berekenen van het wattage van d e LED bleek daarom erg omvattend. In plaats daar van is de geschikte

Er is gezocht naar een keuringsrapport van een toplicht om een idee te

LED gekozen op basis van wat normaal gebruikelijk is in de industrie. Er

kunnen vormen van de eisen die hierin staan. Deze rapporten worden niet

b estaan beproefde LED ’s waar van bekend is dat ze in de praktijk de juiste

zomaar vrijgegeven. Na enig contact met verschillende bedrijven, mailde

li chtsterkte hebben voor bepaalde navigatie verlichting.

een medewerker van de ASA Boot Electro B.V. mij een testrapport van een heklicht. Deze is te vinden in bijlage 2.B. Hierdoor kan er een beeld worden gevormd van de aspecten waar op word gelet bij de keuring.

Echter een officiële keuring is kostbaar en de kans dat het ontwerp door de keuring heen komt is klein. Het keuren van boordlichten gebeurt dan ook met name door de grotere producenten.

Het is niet gebleken dat een officieel keuringskenmerk vereist is voor de verkoop van een nieuw type toplicht.

18

PVE/PVW 2.7 Pakket van eisen en wensen



P.V.E. (pakket van eisen)



1.1 Het product is bovenop of bovenaan de mast te bevestigen.





1.2 Het product is door minimaal 1 persoon te monteren. (2.1







scenario schets)

(Algemeen )





1.4 Het product is middels een snoer aan te sluiten op een 12v of 24v gelijkspanning. (Ex terne bronnen) 1.5 Het product heeft een wit licht wat 225° recht vooruit schijnt, waar van 22.5° achterlijker dan dwars. (2.6 Eisen / normen boordlichten)

boordlichten)



2.4 De lichtsterkte van de lichtbron bedraagt minimaal 320 Lumen (4.2 SMD LED ’s en zeilen) 2.5 De kleur van het licht is cool-wit, minimaal 6000K (4.2 SMD LED’s en zeilen)

3.1 Het product wordt ver vaardigd in een seriegrootte van 100



3.2 Het product weegt minder dan 1 Kilogram. (2.5 Bestaande producten)

P.V.W. (Pakket van wensen)





1.1 Het ontwerp heeft een modulaire opbouw

zichtbaar tot 2 zeemijlen. (2.6 Eisen / normen



1.2 Het ontwerp is op verschillende manieren te monteren aan de

boordlichten)



1.8 Het product heeft bij normaal gebru ik minimaal 20.000 bran

1.9 Het product is te monteren op een opper vlak van minimaal 12.2x8.5cm. (Montage 2.5.2)



1.4 Het product is zo goedkoop mogelijk te produceren.



1.5 De lichtbundel van het product bedraagt 12 candela.



1.6 Het licht is niet oogverblindend voor de bemanning van dichtbij





achtergrond)

mast 1.3 Het licht is niet oogverblindend van dichtbij.



2.1 Het product is voorzien van LEDverli chting (2.4 Technische





2 constructie



2.C)

stuks. (Algemeen)



1.6 Licht is zichtbaar tot 3 zeemijlen (2.6 Eisen / normen

2.3 Beh uizing is minimaal ter waarde van IP67 waterdicht. (bijlage

3 produceerbaarheid

duren. (Ex terne bronnen)



1.3 Tijdens het gebruik kan het product door vibraties niet lostrillen

1.7 Indien gecombineerd met navigatieverlichting , zijn deze



de behuizing. (1.2 Probleemstelling)

1 Algemeen functioneren



2.2 Roestgevoelige delen worden voorkomen, of zijn verwerkt binnen



en of tegemoet varende schepen. 1.7 Het product is in een minimaal aantal handelingen te monteren aan de mast. 19

ANALYSEFASE 2.8 Conclusies Analysefase

Eisen en normen

In de analysefase is veel duidelijk geworden over de markt van toplichten



Een toplicht heeft een wit licht dat 225 graden recht vooruit

en de mogelijke modularisatie mogelijkheden. Ook is er duidelijk geworden



schijnt en is gemonteerd hoog voorop de mast. Het heklicht is

dat bootverlichting erg duur is. Dit is echter onnodig en hier is op te



complementair 135 graden en vormt samen zichtbaarheid over 360°

winnen. Hieronder is een overzicht te zien van de conclusies die zijn

graden.

getrokken uit de analysefase:

Het vooruitschijnend toplicht kan worden verdeeld in twee gelijke

Opbouw



delen van elk 112.5 graden. Deze kunnen rood/groene navigatieverli



- De meeste toplichten zijn opgebouwd uit twee of meer behuizings



chting vormen. Een wit 360 graden rondschijnend toplicht bovenop



delen die samen gemonteerd waterdicht zijn, dit is vaak duur en niet



de mast dient voor het ankeren. Een 360 graden ronschijnend licht



geschikt voor kleine series.



op de top van de mast kan worden ingedeeld als een zogenaamd car



- Omdat het toplicht hoog in de mast zal worden bevestigd is de



navalslicht verdeeld in twee gelijke delen van elk 112.5 graden met



vormgeving niet zo zeer van belang , toplichten hebben vaak een



de rood/groene navigatieverlichting en een 135



robust uiterlijk.



graden wit heklicht.



- Het opbouwen van een modulair toplicht vergroot de afzetmarkt en



kan verder kosten besparen door schaal vergroting.



-De meeste toplichten worden door middel van schroeven gemon



teerd op de mast





Afzetmarkt

- Er zijn grof weg 79380 toplichten in gebruik in Nederland voor zeil

boten

- De afzetmarkt voor toplichten ligt met name bij de boten bouwers



, watersportwinkels en webwinkels.



20

IDEEFASE 3.0 Ideefase

daardoor hol. E r zijn ook varianten zoals een massief houten mast bij de

In deze fase is er gezocht naar zo veel mogelijk oplossingen in een aantal

meer klassieke zeilschepen of veel moderner, een composieten mast zoals

verschillende richtingen. De conclusies die zijn getrokken uit de analyse

bij de GP42, waar we aan werken bij Composail. Om een goed overzicht te

zijn meegenomen tijdens dit proces. De idee fase bestaat met name uit het

krijgen van de montagemogelijkheden op zo veel mogelijk verschillende

ontwikkelen van ideeën en varianten door middel van schetsen, maar ook

masten, is er divergerend naar ideeën gezocht en zijn er verschillende

het verrichten van onderzoek om eventuele mogelijkheden voor Ideeën te

ideeën geschetst. De volgende montagetechnieken zijn uit de schetsen naar

onderbouwen.

voren gekomen en zijn voor deze toepassing onderzocht op haalbaarheid; Schrank, Klemmen, Magnetisch, Klitteband, Zuignap, Schroeven.

In de ideefase zijn er drie belangrijke keuzemomenten geweest die een groot deel van de uiteindelijke opbouw van het eindproduct hebben

De verschillende montage technieken zijn niet allen even geschikt gebleken.

bepaald. In het eerste keuzemoment is de meest geschikte montagetechniek

Hieronder zijn de voor en nadelen van de verschillende technieken

bepaald. In het tweede keuzemoment is de meest voor de hand lig gende

samengevat.

methode voor het waterdicht maken vastgelegd, in het derde keuzemoment Schrank

zijn er een aantal ideeën gekozen om mee verder te gaan in de concept



fase. Deze drie keuze momenten worden hieronder verder toegelicht.

Tijdens het heen en weer deinzen van de boot kan het zo zijn dat de schrankkracht word opgeheven. Er zou een ex tra gewicht moeten worden

3.1 Montage

gehangen aan het toplicht. Dit is niet gewenst voor het toplicht, gezien het

Uit het onderzoek naar de montage is tijdens de analyse gebleken dat

zo minimaal mogelijk moet wegen.

vrijwel alle toplichten op de huidige markt worden gemonteerd op of aan Klemmen

de mast door middel van 2 of 3 schroeven. Daarom lijkt het monteren



door middel van schroeven de meest voor de hand lig gende methode van

Het vastklemmen van een toplicht lijkt op het eerste gezicht een goede

bevestiging. Het is eenvoudig , doeltreffend en goedkoop. Echter, voor een

oplossing , maar gezien de dimensies van de mastomvang nogal uiteenlopen

meer volledig overzicht zijn een aantal andere montagemogelijkheden

wordt dit al gauw een heel specifiek en ook groot onderdeel. Het zal in de

onderzocht en over wogen gedurende de idee-ontwikkeling.

meeste gevallen ook geen goedkope oplossing zijn. De mate waarin de klem

Conventionele masten zijn eigenlijk altijd aluminium ex trusie profielen en

werkt kan worden beïnvloed door de weersomstandigheden. Materialen 21

IDEEFASE kunnen rekken of krimpen door temperatuursveranderingen hetgeen een

In de af weging levert het eenvoudig demonteren niet genoeg voordeel

ris ico is voor de duurzaamheid van de klembevestiging.

op tegenover de hogere kostprijs, complexiteit en het gebruik van meer onderdelen.



Magnetisch Schroeven

Een magnetische bevestiging direct aan de mast is niet mogelijk doordat



zowel aluminium als hout en composiet niet magnetisch zijn. Er zal een

Schroeven is verreweg de goedkoopste montage techniek en die tevens ook

tegenmagneet aan de binnenkant van de mast nodig zijn voor een degelijke

voorziet in een zeer betrouwbare bevestiging. Het is niet vreemd dat dit de

bevestiging. Nadeel is dan dat deze tegenmagneet stevig bevestigd moet

meest voorkomende montagetechniek is. De meeste montageplaatjes van de

worden door bijvoorbeeld te schroeven of lijmen. Dit is ni et eenvoudig

verschillende toplichten die verkrijgbaar zijn op de markt verschillen vaak

uitvoerbaar aan de binnenkant van de mast. Tevens dient de magneet sterk

in dimensies ten opzichte van elkaar. Schroeven biedt een flexibele oplos-

te zijn om te voorkomen dat het licht wordt los geslagen door bijvoorbeeld

sing voor deze variatie in afmeting. Een klein nadeel is echter dat er in de

een klapperend zeil.

mast moet worden geboord.

Hoewel magnetische koppeling theoretisch wel mogelijk is en het

3.2 Keuzeonderbouwing montage

voordeel heeft van eenvoudige montage/demontage is deze bewerkelijk en

Het toplicht wordt in de meeste gevallen gemonteerd met de mast

kwetsbaar.

in lig gende stand. Dit gebeurt vaak op een ligplek op land, soms ook in verticale stand op ‘stil’ water en hoogst zelden in open water. Het

Klittenband/Zuignap

vastdraaien van twee of drie schroeven is geen moeilijke klus en kan door

Ook deze mogelijkheden hebben het voordeel van eenvoudig monteren

1 persoon worden verricht onder al deze omstandigheden. Zelfs in het

en demonteren. Echter kunnen er tijdens het zeilen forse krachten op

zeldzame geval dat een toplicht op zee moet worden ver wisseld met de

het licht worden uitgeoefend waardoor op deze bevestiging niet ten alle

mast in verticale stand kan er iemand van de bemanning in een harnas in de

tijden kan worden vertrouwd. Evenals bij de magnetische bevestiging

mast worden gehesen om het toplicht te ver wisselen.

dienen klittebandstrips ook weer te worden gemonteerd aan de mast. Tevens is klittenband een kunststof product waar van de duurzaamheid

Het toplicht wordt natuurlijk bevestigd met de gedachte dat het daar zo

door blootstelling aan alle weersomstandigheden relatief kort zal zijn.

lang mogelijk zal functioneren voordat het moet worden gedemonteerd. 22

IDEEFASE Meer waarschijnlijk is de ver vanging van een halogeen lamp of gloeilamp

3.3 Waterdicht maken

nodig i ndien het meer ouder wetse toplichten betreft.

Uit de analyse is gebleken dat er globaal gezien twee verschillende methodes zijn om een behuizing waterdicht te maken. Er kan worden

De over wogen mogelijkheden; klemmen, magnetisch, klittenband of

gekozen voor een behuizing die later nog demonteerbaar is, of er kan

zuignap, bevoordelen wel enigszins het gemak van het ver wisselen, maar

worden gekozen voor een behuizing die tijdens de productie defi nitief

leveren daarnaast geen ex tra voordelen op.

wordt afgesloten. In de wereld van bootverlichting komt de volledig

De nadelen zijn echter groter zoals kostprijs verhoging en een minder

afgesloten behuizing vrijwel nog niet voor.

degelijke en betrouwbare bevestiging. Mogelijk verschuiven of loslaten van de bevestiging is absoluut niet gewenst.

Tijdens dit deel van de ideefase is er opnieuw geschetst. De volgende richtlijnen zijn voortgekomen uit de schetsen.

Derhalve is schroeven de verkozen manier van montage. Richtlijnen voor volledig afgesloten behuizing;

3.2.1 Conclusie gesprek watersportwinkel medewerker

-Behuizingsdelen dichtlijmen

Toplichten variëren ontzettend veel, elke mast heeft weer gaatjes geboord

-Behuizingsdelen dichtlassen

op andere diameters en afstand van elkaar. Kortom, ontwerp het toplicht

-Componenten ingieten

zodanig dat de montage ‘ideaal‘ is voor de gebruiker. Hiermee wordt bedoeld dat het montageopper vlak minimaal is en de toegankelijkheid van

Richtlijnen voor demonteerbare behuizing;

montage zo groot mogelijk is.

-Man/vrouw principe



-Klemkoppeling met rubber afdichting



3.2.2 Conclusie gesprek professioneel zeiler

-Schroefdraad vullen met stroperig vet

De verschillende montage technieken zijn ook voorgelegd aan een professioneel zeiler van het Innosportlab. Tijdens dit gesprek werden de

In de huidige markt van toplichten met een demonteerbare behuizing is

genoemde voor en nadelen opnieuw bevestigd, inclusief een het gebruik

de klemkoppeling met rubber afdichting de meest voorkomende techniek.

van schroeven als de verkozen manier van montage.

Echter is hierbij vaak een redelijk gedetailleerde passing voor nodig. Dit



wordt in de meeste gevallen verkregen door een behuizing te spuitgieten, In 23

IDEEFASE enkele gevallen gebeurd dit ook door middel va n CNC fresen, draaien of een

en zich niet op een plek concentreert binnen de behuizing.

andere ver vaardigingstechniek. Zie bijlage 2.D voor een voorbeeld van een

Afhankelijk van het gebruik van de zeilboot is het aantal branduren van

demonteerbare behuizing met klemkoppeling en rubber afdichting.

highpowered LED wellicht zelfs voldoende voor de levensduur van de boot zelf. Zeker met recreatie kajuit zeiljachten zal het aantal uren dat ’s nachts



3.3.1 Voor / nadelen verschillende mogelijkheden

wordt gezeild beperkt zijn. Daarnaast heeft het te ontwerpen toplicht als

Het belangrijkste voordeel van een demonteerbare behuizing is de

doelstelling dat het zo goedkoop mogelijk kan worden geproduceerd. In de

mogelijkheid de lamp te ver vangen als deze kapot gaat. In de wereld van

meeste gevallen zal het produceren van een volledig afgesloten behuizing

toplichten komt zoals eerder vermeld, de niet-demonteerbare behuizing nog

op een lagere kostprijs uitkomen dan een demonteerbare behuizing. Het is

vrijwel niet voor. Echter met de komst van LED ’s verandert dit langzaam en

daarom voor de hand lig gend om het te ontwerpen toplicht op te bouwen

ontstaan er toch mogelijkheden voor.

uit een volledig afgesloten behuizing.

Uit de analyse is gebleken dat de levensduur van een gewone gloeilamp circa 1000 uur is en van een halogeenlamp het dubbele, ca. 2000 uur.



3.3.2 Het betrekken van anderen

Echter, een high powered LED heeft gemiddeld 30000 tot 50000 branduren

Gedurende het begin van de ideefase is het goed om zo breed mogelijk

en dit is vergelijkbaar met de levensduur van een gemiddeld toplicht. In

ideeen op te doen en te testen. Inspiratie door input van anderen is

bijlage 2.E is meer te lezen over de levensduur van LED ’s.

wenselijk. Soleren kan leiden tot het zogenaamde tunnelvisie. Daarom zijn er naast het bespreken van de bedachte ideeen met de opdrachtgever

Een volledig afgesloten behuizing bemoeilijkt de warmte af voer, dit kan

ook meerdere momenten gedurende deze fase geweest, waarin ideeen zijn

mogelijk de levensduur van het product nadelig beïnvloeden. Echter, door

besproken met medeontwerpers / vrienden / famillie.

het geringe wattage en de hoge efficiëntie wordt er veel minder warmte geproduceerd door een LED, dan door een gloeilamp of halogeenlamp.

De mogelijkheid om samen te kunnen werken met medeontwerpers bij

Highpowered LED ’s produceren echter nog wel gemiddeld tijdens gebruik

composail was dan ook erg gunstig. Er zijn gedurende het proces veel

een temperatuur van 30 tot 60 graden. Hier moet rekening worden

ideeen uitgewisseld onder de studenten. Iedereen is dan wel bezig geweest

gehouden in het ontwerp. Er moet rekening mee worden gehouden bij het

met zijn eigen project, maar allemaal zijn we aan het werk aan dezelfde

kiezen van het gietmateriaal. Er kan worden gedacht aan het meegieten van

boot.. De meeste studenten waren daarom ook erg betrokken bij elkaars

warmte geleiders. Deze zorgen er voor dat de warmte zich kan verspreiden

projecten.. 24

IDEEFASE 3.4 Ideeën

Alle schetsen uit de ideefase zijn echter veel te veel om in het verslag te

Nu er richtlijnen voor het te ontwerpen toplicht zijn vastgelegd is het tijd

ver werken. Hieronder zijn een paar van de ideeen afgebeeld om een beeld

om meer grip te krijgen op de uiteindelijke vorm. Gedurende dit deel van de

te vormen van de diversiteit van de verschillende ideeën. De ideeën lopen

ideefase is er eigenlijk alleen maar geschetst. Het schetsen met als doel om

op het gebied van opbouw nogal uiteen, de overeenkomsten zijn dat alle

zo veel mogelijk verschillende ideeën genereren.

ontwerpen zijn te monteren op de mast door middel van schroeven.



Schetsen:

Uit de diverse ideeën is er een selectie gemaakt van drie meest kansrijke ideeën, om verder uit te werken i n de conceptfase. De ideekeuzes zijn gemaakt aan de hand van het PVE/PVW. Hieruit is gebleken welke ideeen het meest geschikt zijn met betrekking tot dit project. Er is daarnaast ook meer gelet op eventuele modulariteitsmogelijkheden. Dit is mogelijk toepasbaar op andere bootverlichting. De gekozen ideeën zijn opgewerkt in Adobe Ilustrator en Photoshop voor een meer realistisch beeld. 25

IDEEFASE

3.4.1 Gekozen idee 1 samengevat.



3.4.2 Gekozen idee 2 samengevat.

Het eerste idee is opgebouwd uit 3 verschillende giet-segmenten, die in een

Het tweede idee bestaat uit 1 gietstuk. Een rechtomhoog schijnend SMD

circel samen om een buis heen worden geklemd. De segmenten worden elk

LED belicht een kegelvormig vlak en projecteert daardoor licht rondom. Om

op hun plaats gehouden door 2 behuizingsdelen die zijn gevacuumvormd.

de juiste hoek van lichtrichting te bepalen is de kegelvorm onderbroken.

Onderaan de buis is een plaatje vastgelast waamee het product kan worden

Het veranderen van de hoek en de kleur van het LED zou van toepassing

gemonteerd aan de m ast of aan een montageplaat. Elk segment kan worden

zijn voor andere bootverlichting.Een gebogen RVS plaatje wordt in de mal

gegoten in dezelfde mal van 120 graden. Door richtersplaten mee te gieten

meegegoten voor de bevestiging aan de mast of montageplaat.

kan er per segment worden bepaald onder welke hoek licht kan schijnen. Er kunnen verschillende kleuren LED in worden gegoten indien gecombineerd voor andere navigatieverlichting.

26

IDEEFASE

3.4.3 Gekozen idee 3 Samengevat.



3.4.4 Onderbouwing ideekeuze

Na het ontwikkelen van zo veel mogelijk verschillende ideeën moet er een keuze worden gemaakt. De ideekeuzes zijn gemaakt aan de hand van het PVE en overige opgedane informatie uit de analyse.

Er zijn verschillende ideeën gedurende deze fase onderzocht voor; de product opb ouw, de montage en de behuizing. De ideeën voor een demonteerbare behuizing zijn niet gekozen om mee verder te werken in de conceptfase. Voor een demonteerbare behuizing zijn in de meeste gevallen meer onderdelen en een gedetaillerde vorm nodig , dit zorgt voor een hogere kostprijs. LED ’s hebben bovendien genoeg branduren om te ver werken in een volledig afgesloten behuizing , zeker witte LED ’s.

De ideeen sluiten het best aan bij alle aspecten van de analysefase en Idee drie bestaat ook uit 1 gietstuk. Een richtersplaat en een SMD LED zijn

bieden een relatief lage kostprijs. Daarnaast is er tijdens het kiezen

meegegoten in de vor m. De richtersplaat zorgt er voor dat er alleen lichtt

rekening gehouden met de haalbaarheid. Het afstudeertraject duurt 5

onder de juiste hoek word geprojecteert. Ook wordt bij dit idee zoals bij

maanden en de tijd vliegt.

idee 2 een gebogen/ge-ex trudeert plaatje in de mal meegegoten voor de bevestiging aan de mast of montageplaat. Indien gewenst kan dit idee worden gecombineerd met navigatie verlichting. SMD LED ’s zijn verkrijgbaar als ‘carnavalslicht ‘ (rood, groen en wit). Er zou dan een richtersplaat op aan moeten worden gepast.

27

IDEEFASE 3.5 Conclusies ideefase

Gekozen ideeen

In de ideefase zijn de richtlijnen voor het te ontwerpen toplicht vastgelegd.

1. Hieronder is een overzicht te zien van de conclusies die zijn getrokken uit de ideefase:

Montage

- De meest geschikte montage techniek voor het te ontwerpen toplicht is schroeven. -Verschillende montageplaatjes vergroten het aantal mogelijke manieren van montage van het product.

2.



Behuizing

- De meest voorkomende techniek gebruikt voor het waterdicht



maken van een demonteerbare behuizing is de klemkoppeling met



rubber afdichting , hier is vaak een preciese passing voor nodig.



- Een volledig afgesloten behuizing is in de meeste gevallen goed



koper te produceren dan een demonteerbare behuizing.



-Het Ingieten van electronica is een redelijk nieuwe techniek, maar



voor deze toepassing en voor productie in kleine series zeer ge-

3.

schikt.

28

CONCEPTFASE 4.0 Conceptfase

4.1.1 Materiaalkeuze

In de ideefase zijn een aantal ideeën geselecteerd om verder uit te werken

Het lijkt wel of alle eigenschappen van flexibel polyurethaan geschikt zijn

in deze fase. Gedurende deze fase worden de ideeën uitgewerkt tot drie

voor het ingieten van LED ’s. Polyurethaan gietstoffen koop je in de meeste

gelijkwaardige concepten en wordt de technische haalbaarheid aangetoond.

gevallen in twee componenten en bestaan in verschillende varianten, met

Gedurende deze fase is er geschetst voor oplossingen, maar met name ook

een andere toepassing voor elk variant. Voor het ingieten van electronica

onderzoek verricht om bepaalde keuzes te onderbouwen. Samen met de

is er een speciale variant ontwikkelt die zeer flexibel is. Flexibiliteit is van

opdrachtgever (Nico Persoon), is aan het einde van de conceptfase, aan

groot belang bij het ingieten van electronica. Een niet flexibel materiaal

de hand van het PVE, een keuze gemaakt van het meest kansrijke concept.

dempt namelijk geen schokken en kan te veel spanning in de electronica

Het gekozen concept zal in de materialisatie fase zo ver mogelijk worden

veroorzaken. Dit kan tot beschadiging van de electronica leiden en dat

uitgewerkt.

is niet gewenst. Zeker bootlichten moeten de nodige schokken kunnen opvangen. In bijlage 3. A zijn de technische specificaties van het flexibele

4.1 Materiaal behuizi ng

polurethaan terug te vinden.

Gezien eerder in het proces al was besloten de electronica van het product



Leverancier en ver werker van flexibel polyurethaan

in te gieten, is er onderzoek verricht naar eventuele geschikte giet materialen voor de behuizing. Er is een grote diversiteit aan gietmaterialen. De meeste bestaan uit twee componenten en harden na het mengen met elkaar uit door een chemische reactie. Echter voor het ingieten van electroni ca zijn sommige gietmaterialen minder geschikt. Er komt veel kijken bij het ingieten van LED en er moet met verschillende aspecten rekening worden gehouden. Zoals bijvoorbeeld mate van transparantie, flexibiliteit, warmtegeleiding , etc. Het zoeken naar het geschikte materiaal bestond met name uit het surfen op het web, het bezoeken van forums,

Na in contact te zijn gekomen met Wim Brink van het bedrijf Fatol,

en in sommige gevallen ook het bellen van bedrijven. De materiaalkeuze

leverancier van hoogwaardige kunststoffen en composiet materialen, is

is echter later gemaakt tijdens een ontmoeting met het bedrijf Fatol,

er specifieke materiaalkeuze gemaakt (zie bijlage voor de specs flexibel

leverancier van hoogwaardige kunststoffen en composiet materialen.

PU). Het gekozen flexibele polyurethaan wordt door Fatol besteld bij 29

CONCEPTFASE een italiaanse leveransier en is een gespecialiseerd materiaal voor deze

Indien er een kleurstof wordt toegevoegd, wordt dit eerst gemengd met de

toepassing. Het materiaal is ‘glashelder ’ te krijgen en zeer flexibel. Indien

polyol. Daarna worden de twee componenten pas samen gemengd..

gewenst kunnen er kleurstoffen worden toegevoegd aan het transparante

-Bij het gieten van complexe vormen kan er gebruik worden gemaakt van



polyurethaan, waarmee verschillende kleurtinten kunnen worden verkregen.

Poll ease 2300 mold release, hierdoor komt het product achteraf beter uit

Flexibel polyurethaan kan in verschillende lagen worden gegoten,

de mal. In bijlage 3.H zijn voorbeelden te zien van gietstukken.

waardoor verschillende kleurlagen in een product mogelijk zijn. Dit zou van toepassing kunnen zijn in idee 3. Bij het gieten van de verschillende



4.1.3 Polyurethaan testen

lagen is het van belang dat de opvolgende laag wordt gegoten zodra

Flexibel polyurethaan lijkt het meest geschikte materiaal voor deze

de polyurethaan ‘stroperig ’ word. Dit is van belang voor een optimale

toepassing. Via de inkoop afdeling van de Haagse Hogeschool is er een

hechting. Na het gieten wordt de polyurethaan binnen enkele minuten

bestelling gemaakt van 10kg flexibel polyurethaan.Het is een redelijk nieuw

‘stroperig ’, het volledig uitharden duurt 48 uur.

materiaal op de markt en in theorie lijk dit materiaal goed geschikt voor deze toepassing. Om te testen of flexibel polyurethaan in de praktijk even



4.1.2 Het gieten

geschikt is, is het materiaal op de volgende vlakken getest;. -flexibiliteit

Onderzoek naar het materiaal leverde de volgende ‘tips’ op voor het gieten;



- Ver warm de polyurethaan op tot 25 - 30 °C (in de magnetron).

-warmtebestendigheid

- Giet meer dan een halve cm materiaal over de LED ’s heen, anders beinv



loedt het polyurethaan de lichtri chting in grote mate. - Na het mengen van de twee componenten flexibel polyurethaan kunnen de



-LED’s ingieten



-opper vlakte bewerken

-lichtdoorlaatbaarheid

overige luchtbellen worden ver wijderd in een stolp (vacuum ruimte) - Na het vacuumeren van de polyurethaan zullen er enkele luchtbellen aan

Voor de tests zijn er positieve mallen gemaakt; vier rechthoekige vormen

het opper vlakte verschijnen, deze kunnen worden ver wijderd met warme

met gelijk oplopende diktes. Als de negatieve mal is gemaakt kan het te

lucht ui t een fohn.

testen materiaal in de mal worden gegoten. Door de verschillende, gelijk

- Het roe ren van de twee componenten gebeurt met niet zuurstofhoudend roerstaafjes, geen hout dus. - De twee componenten van het polyurethaan zijn Polyol en isosyanaat.

oplopende diktes, kan er een goede vergelijking worden gemaakt van hoe het materiaal reageert op de te testen invalshoeken. Hoe de mal is gemaakt is te zien in bijlage 3.C. 30

CONCEPTFASE 4.1.4 Conclusies van het testen

vrijwel niet.

Alle testen zijn uitgevoerd op gietstukken van polyurethaan. Door



verschillende gietstukken te maken is er meer grip verkregen op de

Als LED ’s tijdens het gebruik warmer wordt dan bedoeld was door de

eigenschappen van het materiaal. Hieronder zijn een aantal van de

ontwerper, dan kan dit ten koste gaan van de levensduur. Toch worden

onder vindingen samengevat.

LED ’s al voor verschillende toepassingen ingegoten. Gedurende de

Flexibiliteit

materialisatiefase is er meer gezocht naar eventuele mogelijkheden voor

Om inzicht te krijgen in de flexibiliteit zijn de gegoten stukken zowel

een grotere warmte af voer, om de levensduur van de LED ’s te bevorderen.

handmatig als met gereedschap gebogen. Het valt op dat de 8 en 16



mm gegoten blokken erg eenvoudig zijn te buigen, ze zijn bijna dubbel

Omdat het licht van dichtbij niet te fel mag zijn voor de bemanning van

te vouwen. De dikkere plakken polyurethaan van meer dan 16 mm, zijn

tegemoetvarende schepen, is er een kort onderzoek verricht naar mogelijke

daarintegen een stuk moeilijker te buigen, en zeker met dubbelvouwen. Een

opper vlakte bewerking van het polyurethaan om het licht te kunnen

gietstuk met een ingegoten stuk aluminium is vrijwel niet meer te buigen.

verstrooien. Hieruit is met name duidelijk geworden dat door de flexibiliteit

De meegegoten strip aluminium geeft het gietstuk ex tra stijfheid. Voor het

van het materiaal de mogelijkheden van bewerkingstechnieken voor het

ingieten van electronica lijkt de flexibiliteit meer dan voldoende.

opper vlak beperkt zijn. De meest geschikte methode om een strak maar



toch verzadigd opper vlak in een polyurethaan gietstuk te verkrijgen, is door

Warmte bestendigheid / af voer

LED’s ingieten

Opper vlakte bewerken

Bij de highpowered LED ’s kan er tussen de 30 en 50 graden warmte ontstaan

de positieve mal te bewerken, waar de silicone om heen word gegoten. Dit

tijdens het gebriuik. Het opsluiten van deze warmte door de LED ’s in te

is goedkoop en hoeft dan maar 1 keer te gebeuren om meerdere producten

gieten kan leiden tot problemen. Het materiaal moet wel de nodige warmte

met hetzelfde resultaat te verkrijgen. Verder kan er een kleurtint worden

af voeren. Naast dat de leverancier al eerder heeft aangegeven dat het geen

toegevoegd, dit beinvloedt de lichtsterkte echter in grote mate..

probleem is, is er voor een gevoel van zekerheid toch een test opgezet



waarin er verschillende warmte bronnen zijn losgelaten op het flexibele

Om te weten in hoeverre licht verloren gaat indien het door de

polyurethaan. Hieruit werd ook snel duidelijk dat het materiaal erg goed

polyurethaan heen moet schijnen, zijn de polyurethaan plakken met

bestand is tegen warmte. Het ver vormt zelfs niet bij het houden boven een

oplopende diktes onderzocht in een lichtstudio. Zie bijlage 3.D voor de

vlam voor een minuut. Echter, na ongeveer een minuut gaat het materiaal

resultaten. Er bleek uit de test wat werdt vermoed. Het polyurethaan is

branden, hierdoor ontstaat een mat opper vlak, het materiaal ver vormt

zodanig helder dat er een te ver waarlozen hoeveelheid licht verloren gaat.

Lichtdoorlaatbaarheidstest

31

CONCEPTFASE 4.2 SMD LED ’s en zeil en In de analyse is er al het een en ander onderzocht op het gebied van SMD

Voor het zeilen zijn er al SMD LED ’s verkrijgbaar in de kleuren rood en

LED ’s. Een bezoek aan de HISWA botenbeurs heeft meer inzage gegeven op

groen, die schij nen onder gelijke hoeken als die van de boordlichten.

SMD LED ’s in toepassing tot zeilen. Hieronder is een foto te zien van een

Daarnaast zijn er ook SMD LED ’s met gecombineerde kleuren verkrijgbaar.

aantal verschillende van deze SMD LED ’s tentoongesteld op de beurs.



De kleuren rood, groen en wit zijn dan geschakeld in een cilindrische vorm. Deze zijn van toepassing bij een combinatie toplicht. Dit is het heklicht en de navigatielichten samen, wit rood en groen. Kortom er is genoeg keuze en ontstaan met de jaren alleen maar meer mogelijkheden mogelijkheid op het gebied van SMD.

Daarnaast is er gezocht op het web naar SMD LED ’s in verschillende toepassingen. SMD LEDs zijn zuinig en daarom kom je ze steeds vaker tegen. SMD LED ’s zijn ook redelijk eenvoudig zelf samen te stellen. Er kan dan zelf worden gekozen hoeveel LED ’s er worden gebruikt en wat voor kleur elk LED is. In de bijlage is een voorbeeld te zien van hoe een SMD LED zelf samen is te stellen. Ze kunnen eventueel zelfs worden gerangschikt met de verschillende lichtsterktes. Er zijn al een aantal jaren bedrijven bezig met het ontwikkelen van SMD LED ’s voor gespesialiseerde toepassingen, zoals du s voor het zeilen. In bijlage 3.E is een voorbeeld te zien van hoe een SMD LED kan worden opgebouwd. 32

CONCEPTFASE 4.3 Concepten





Het tweede concept is opgebouwd uit een enkel gietstuk. In het gietsuk

4.3.1 Concept 1

4.3.2 Concept 2

Het eerste concept is ´standaard´ opgebouwd uit drie segmenten van

is een onderbroken kegelvorm ver werkt die omhoog schijnend licht

elk 120°. De segmenten vormen samen 360° om een RVS buis heen. Voor

reflecteert en 225° rondom projecteert. De kegelvorm is een insert in de

het gieten kan van elk segment worden bepaald wat voor kleur het licht

matrijs. Dit geeft de mogelijkheid om verschillende onderbroken hoeken

moet zijn, en door de richtersplaten ook onder welke hoek het licht moet

te gieten. Na het gieten wordt er een reflecterende folie aangebracht op

schijnen. Hierdoor kunnen er verschillende varianten worden ver vaardigd

de kegelvorm voor een optimale reflectie. Door van de onderbroken hoek

uit 1 mal. Er zijn drie varianten afgebeeld op het presentatiepaneel.

van de kegel en de kleur van de LED´s te varieren, kunnen er verschillende

Voor het toplicht zelf zijn er twee segmenten nodig. De verschillende

boordlichten worden ver vaardigd. De montageplaat is meegegoten en

segmenten worden op hun plaats gehouden door een RVS klemring en 6

centreert de electronica en LED binnen de mal tijdens het gieten. Alle

RVS bouten die door de segmenten heen worden geleid. Elk segment bevat

electronica is meegegoten in het flexibele polyurethaan. (Zie bijlage 4.B

een eigen SMD LED en alle electronica is meegegoten. (Zie bijlage 4.B voor

voor presentatiepaneel)

presentatiepaneel)

33

CONCEPTFASE

4.3.3 Concept 3

4.4 Onderbouwing conceptkeuze

Ook het derde concept is opgebouwd uit een enkel gietstuk. Het product

Na de concepten te hebben gepresenteerd aan de opdrachtgever zijn ze aan

wordt in twee lagen gegoten. De eerste laag is niet transparant en zorgt

de hand van zijn kennis en er varing en de voor deze opdracht opgestelde

er voor dat licht niet ook omhoog schijnt, de tweede laag is wel transparant

PVE beoordeeld. Er is opnieuw duidelijk geworden dat de modulariteit

en beschermt de electronica. De kleurkeuze van het meegegoten LED en

van een product echt de meer waarde kan geven. De conceptkeuze is

de vorm van de richterspl aat bepalen het soort boordlicht. Ook bij dit

voornamelijk gebaseerd op de modulariteit en goedkope productio. Concept

concept is de montageplaat meegegoten in de vorm. De montageplaat

3 is uiteindelijk gekozen om verder uit te werken in de materialisatiefase.

centreert de electronica tijdens het gieten in de mal. (Zie bijlage 4.B voor presentatiepaneel)

Concept 1 voldeed aan de PVE en is geschikt om te modulariseren. De ver wachte kostprijs van dit concept zou echter een stuk hoger uitkomen dan van de andere concepten.

Concept 2 bleek een stuk minder modulair en viel daardoor minder goed in de smaak. Het reflecteren van licht op een kegel is een leuk idee maar er kleven allerlei nadelen aan. Allereerst is er verlies van lichtintensiteit. Alleen bij perfect spiegelende opper vlaktes is dit verlies beperkt. Verder is de orientatie van de kegel kritisch voor het rondstralen. Er zijn ook richtersplaten nodig in het horizentale vlak omdat licht ook naar boven toe zal uitstralen. Mogelijk kan dit concept worden toegepast voor een deklicht. Hier van zijn de eisen niet zo hoog als bij de andere boordlichten.

Concept 3 biedt de meeste voordelen. Het is vrijwel even modulair als Concept 1 maar is ook nog eens het goedkoopst om te produceren. Concept 3 is daarom het gekozen concept om verder uit te werken in de materialisatiefase. 34

CONCEPTFASE

Beoordeling concepten samengeva t :

35

CONCEPTFASE

4.4.1 Beargumentering

Haalbaarheid

Hieronder volgt een verdere toelichting met betrekking tot de (op de vorige

In feite zijn alle concepten gelijkwaadig uitgewerkt en daardoor ook

pagina afgebeelde) beoordeling van de verschil lenden concepten;

gelijkwaardig haalbaar om te produceren. Met haalbaarheid wordt bedoeld; de kans dat het een geslaagd product zal worden. Voor zowel concept 1 als

Lage kostprijs

voor concept 2 zijn er meer risico’s voor succesvolle ontwikkeling dan voor

Co ncept 1 heeft de hoogste kostprijs. Voornamelijk omdat er veel RVS is

concept 3.

ver werkt in het ontwerp. Kostopdrijvend is ook het feit dat er in ieder van de drie segmenten een aparte LED moet worden gemonteerd. Concept 3

Voor concept 1 ligt dit in het combineren van de drie individuele

heeft de laagste kostprijs gezien er het minst onderdelen worden gebruikt

componenten tot een strak geheel en het minimaliseren van de productie-

en omdat er slechts 1 LED wordt ingegoten.

kosten.

Grootte doelgroep

Voor concept 2 ligt dit in het berekenen van het lichtsverlies door de

Dit argument hangt nauw samen met de modulariteit. Concept 1 wordt

reflectie in combinatie met het berekenen van het lichtsverlies door

opgebouwd uit drie gelijke en onafhankelijk segmenten. Ieder van de

eventuele ongewenste reflectie.

segmenten kan worden voorzien van zijn eigen soort en kleur LED. In principe kan ieder type boordlicht (bakboord, stuurboord, toplicht, heklicht

Minimalistisch

etc.) uit de segmenten worden opgebouwd. Hoe groter het aantal typen

Met minimimalistisch wordt bedoeld de eenvoud van het ontwerp en

boordlicht dat kan worden ver vaardigd uit het concept, des te groter is

daarmee samenhangend de robuustheid van het product. Het aantal

de doelgroep. Concept 2 scoort zwakker omdat er meerdere aanpassingen

componenten dat moet worden gebruikt is het laagst voor Concept 3.

nodig zijn om de verschillende typen boordlichten te kunnen ver vaardigen

Hierdoor is het relatief eenvoudig te produceren en is de geschatte kans op

uit dezelfde mal.

fouten tijdens de productie of in het uitei denlijke product het laagst.

36

MATERIALISATIEFASE

4.5 Het kiezen van een lichtbron

fabriek worden besteld (In de meeste gevallen uit China). Hiebij geldt dan

De grote diversiteit van SMD LED ’s maakt het kiezen van de juiste

ook meestal een minimale bestelling van 100 stuks. Gezien het wachten op

lichtbron niet makkelijk. Er zijn in toepassi ng tot het zeilen ook al vrij veel

zo’n bestelling lang kan duren en Composail na deze opdracht voorlopig

verschillende LED ’s op de markt te koop. Een onderzoek leverde dan ook

geen 99 SMD LED ’s meer zou kunnen gebruiken, is er uiteindelijk voor een

een aantal verschillende mogelijkheden op. Tijdens het kiezen is er rekening

leverancier binnen Nederland gezocht.

gehouden met de volgende aspecten;

-De SMD LED bestaat uit een een aantal verticaal, over een circel

Via het bedrijf ‘Immers LED verlichting ’ zijn er Bay 15D, cool-wit SMD LED ’s



geschakelde printplaatjes die samen ee n soort toren vormen (een

besteld. De bestelling was al binnen een week geleverd. De LED ’s geven 345



Bajonet). Hierdoor ontstaat aan de achterkant van de LED’s een



holle ruimte binnen de platen waar lucht blijft gedurende en na het



ingieten. de opgesloten luchtruimte bevordert de levensduur van de



LED ’s doordat de warmte zich minder concentreert (LED ’s onwikke





len het meeste warmte aan de achterkant).



-De LED’s geven samen een licht van ongeveer 12 Candela en rond de



vergelijking met de hoeveelheid licht die ze produceren.

340 Lumen.



-Het licht moet koud-wit zijn, rond 6000K. (Een lager aantal geeft



een warmere kleur).



-De SMD LED moet een minimaal volume hebben zodat het gietstuk



zo klein mogelijk blijft en er materiaal wordt bespaard.



-Er moeten voor een juiste licht sterkte en spreiding minimaal 15



Lumen en hebben een Dubbele pin aansluiting. De LED ’s zijn erg klein in



of meer LED ’s op de verschillende printplaten zijn gemonteerd, 3 in elke richting. Gezien de LED ’s worden ingegoten, hoeven er geen fittingen in te worden

De meeste SMD LED ’s die voldeden aan de gewenste eisen zijn te bestellen

gekocht. De draadjes kunnen eventueel op de polen worden gesoldeerd. Dit

op het internet. Er worden kosten bepaard indien ze rechtstreeks uit een

bespaard kosten en is vrij eenvoudig om te doen. 37

CONCEPTFASE 4.6 Conclusies conceptfase



4.6.1 Ver volgstappen

In de conceptfase zijn de drie gekozen ideeën doorontwikkeld tot concepten

Nu de grootste knelpunten zijn onderzocht, blijven er nog overige

en is er een conceptkeuze gemaakt

technische aspecten onbehandeld. Deze aspecten zullen worden uitgewerkt in de materialisatie- en optimalisatiefase. De conceptpresentaties zijn in

Conceptkeuze

een groter formaat terug te vinden in bijlage 4B.

Nog te onderzoeken technische aspecten voor het gekozen concept;

-Inkoop en ver vaardiging van de montageplaat



-Montage van product



-De vorm van de richtersplaat



-Materiaal voor de richtersplaat



-Overige electronica

Het gekozen ontwerp heeft een modulaire opbouw. Er kunnen uit 1 mal verschillende soorten bootlichten worden onwikkeld. Gedurende deze opdracht is het toplicht en de montage hier van volledig uitgewerkt. De Hieronder is een overzicht te zien van de conclusies die zijn getrokken uit de

andere bootlichten worden gesug gereerd en zijn samen tot een bepaald

conceptfase met betrekking tot materiaal:

niveau gelijkwaardig uitgewerkt. In de materialisatiefase word dit nader



-Flexibel polyurethaan is geschikt voor het ingieten van electronica.

toegelicht.



-Flexibel polyurethaan is geschikt voor het ingieten van LED



-Er kunnen kleurstoffen aan de polyurethaan worden toegevoegd om



de transparante stof een tint te geven.



-Polyurethaan kan in meerdere lagen worden gegoten.



38

MATERIALISATIEFASE 5.0 Materialisatiefase

warmte af voeren uit het gietstuk. Daarnaast is aluminium veel makkelijker

Nu er een conceptkeuze is gemaakt kan het product verder worden

te bewerken en ook nog eens lager in kostprijs. Door zo veel mogelijk

uitgewerkt. Gedurende deze fase is er met name onderzoek verricht,

onderdelen uit aluminium te ver vaardigen, worden er productiekosten

daarnaast is er geschetst voor oplossingen. Van de productfamilie is het

bespaard, maar wordt er ook beter gekoeld binnen het gietstuk. Een

toplicht gedurende deze fase volledig uitgewerkt De volgende punten zijn

goede l uchtcirculatie om het product heen tijdens het gebruik, bevordert

onderzocht;

dit proces. Dit heeft uiteindelijk dus weer een gunstige invloed op de

-Warmtegeleiding

levensduur van het product.

-Montage

-Licht richten

5.2 Montage

-Modulariteit

Nu er is vastgesteld dat de montageplaat het beste kan worden ver vaardigd

-Productie

uit aluminium, kan er worden gezocht naar een geschikte productietechniek. In de conceptfase was er een besluit genomen om de montageplaat te

5.1 Warmtegeleiding

laten rubberpersen, dit is een relatief goedkope productietechniek. Na wat

Er is gedurende de eerdere fases vastgelegd dat al het materiaal wat

onderzoek te hebben verricht is er duidelijk geworden dat het goedkoper is

bu iten de behuizing valt, bestand moet zijn tegen de invloeden van

om een gestandardiseerd profiel in te kopen. Deze kan dan ver volgens weer

bu itenaf. Dit houd in dat het met name dus niet mag roesten. Een gebogen

worden opgedeeld in kleine stukken, elk stuk vormt dan een armatuur voor

montageplaat wordt meegegoten om het product te kunnen bevestigen aan

het product. Een aluminium U-profiel is in veel verschillende dimensies

de verloop-montagepaat. Voorheen was er besl oten om de montageplaten

verkrijgbaar en geschikt voor deze toepassing. Het U-profiel wat het meest

te ver vaardigen uit RVS. Nu er is vastgesteld dat het gunstig is voor de

in de buurt komt met de gewenste dimenties is een aluminium profiel

levensduur van de LED om de werktemperatuur zo laag mogelijk te houden,

van 50x30x50x3mm. Hierin is 50mm de hoogte en 30 de breedte. Dit kost

is er opnieuw een analyse gedaan naar een meer geschikt materiaal om de

€ 28,62 per meter. Echter bij het inkopen kan een gewenste lengtemaat

warmte te geleiden naar buiten. Het naar buiten geleiden van de warmte is

worden opgegeven.

van groot belang voor de Levensduur van het product.

U-profiel:

(zie bijlage 5.D voor de inkoopspecificaties)

Al snel werdt duidelijk dat aluminium beter geschikt is voor deze toepassing dan RVS. Aluminium geleidt warmte erg goed en kan daardoor ook goed 39

MATERIALISATIEFASE

5.2.1 Verloop-montageplaten

Omdat de twee verloop-montageplaten dezelfde vorm hebben kunnen

Naast de meegegoten montageplaat zijn er verl oop-montageplaten

er kosten worden bespaard tijdens de productie. De platen worden

ontwikkeld voor het product. De verloop-montageplaten zorgen er voor dat

ver vaardigd uit 5mm dik aluminium plaatmateriaal. (zie bijlage 5.E voor de

het product op verschillende locaties op de boot kan worden bevestigd. De

inkoopspecificaties) De hoek word verkregen door het materiaal te buigen

verschillende verloopplaten zijn ieder vormgegeven voor een andere locatie

in een kantbank. Het gebogen plaatmateriaal kan ver volgens in repen van

van montage. Gedurende deze opdracht zijn de verloopplaten voor het

25mm worden opgedeeld. Elke reep vormt dan weer een verloop-plaatje.

toplicht aan de voorkant van de mast volledig uitgewerkt. Er kunnen later

Voor de montage bovenop de mast kunnen de platen eventueel worden

indien gewenst eenvo udig montageplaten bij worden ontwikkeld voor de

ingekocht als aluminium hoekprofielen. De verloopplaten voor het toplicht

bevestiging op een ander punt op een zeilboot.

zijn echter niet standaard in te kopen. Het buigen van plaatmateriaal is daarom de goedkoopste oplossing. De verloop-montageplaten voor het

De verloop-montageplaten zijn door middel van 2 bouten te bevestigen

toplicht zijn in twee verschillende hoeken verkrijgbaar; een grote hoek voor

aan het meegegoten U-profiel. De verloop montageplaten worden ook

de kleine masten en een kleine hoek voor de grote masten.

uit aluminium ver vaardigd, dit is zoals eerder onder vonden goedkoper,

Verloop-montageplaten toplicht:

eenvoudig te bewerken en een materiaal met een goede warmte geleiding. Hieronder ziet u in de afbeeldingen in het groen hoe de verschillende platen op de mast worden bevestigd. Aan beide zijden wordt hetzelfde verloop-montageplaatje gebruikt.

Bovenop de mast:

Voorkant mast (toplicht):

40

MATERIALISATIEFASE

5.2.2 Montage instructie

1.

1.

2.

Combineer de gewenste bootverlichting met de meest geschikte verloopmontageplaten.

2. Monteer de verloopmontageplaat aan het U-profiel door middel van 2 bouten.

3. Monteer de verloopmontageplaat op de gewenste locatie op de boot.

3. 41

MATERIALISATIEFASE 5.3 Licht richten

Naast de richtersplaten is er ook een afdekplaat die er voor zorgt dat het

De richtersplaten zorgen er voor dat het licht niet zichtbaar is buiten de

licht alleen in een bepaalde richting kan schijnen. De afdekplaat wordt

gewenste hoek. De gewenste hoek van licht richting voor het toplicht 225°,

tegelijk met de verdeelplaten ver vaardigd uit hetzelfde plaatmateriaal (1mm

voor de boordlichten 112.5° en voor het heklicht 135°. Om de richtersplaten

dik, aluminium) door waterstraalsnijden. De afdekplaten worden achteraf

onder de juiste hoek in de mal te krijgen is er een verdeelplaat ontworpen.

nog in de juiste vorm gebogen door rubberpersen. Het toplicht heeft 4

De verdeelplaat is een schijf die uit 1mm dik aluminium plaatmateriaal

richtersplaten, 1 afdekplaat en 1 verdeelplaat om de juiste lichtrichting te

wordt ver vaardigd door middel van waterstraalsnijden. De schijf komt

bepalen. Ook de afdekplaat kan onder een vaste passing in de verdeelplaat

tussen het U-profiel en de LED en wordt ook meegegoten. De verdeelplaat

worden geschoven. (zie bijlage 5.E voor de inkoopspecificaties)

heeft een aantal uitsparingen van 0.5mm en 1mm, waar de richtersplaten

Afdekplaat toplicht: Richtersplaat:

en afdekplaat met een vaste passing onder de juiste hoeken in kunnen worden geschoven. De richtersplaten worden uit 0.5 mm dik aluminium plaatmateriaal ver vaardigd door middel van waterstraalsnijden en zijn allen dezelfde vorm en rechthoeki g. De werking van de richtersplaten wordt verderop in het verslag nader verklaard.

1mm dik



0.5mm dik

De onderdelen in elkaar geschoven:

42

MATERIALISATIEFASE Uiterste lichtrichting:

Met richtersplaten:

Een uitsparing in de afdekplaat (verkregen tijdens het waterstraalsnijden) om in de verdeelplaat te Uiterste lichtrichting:

kunnen schuiven. De afdekplaat wordt door rubberpersen gevormd.



5.3.1 Werking van de ‘lichtrichters’

Zonder richtersplaten:

De richtersplaten zorgen er voor dat er geen licht word toegelaten buiten de gewenste hoek van lichtrichting , hieronder is het verschil weergegeven. Zonder de richtersplaten wordt de SMD LED zichtbaar buiten de gewenste hoek.

Met richtersplaten:

zonder richtersplaten:

Door met alleen een afdekplaat het licht te richten, wordt het licht niet optimaal benut. Daarom zijn er richtersplaten ontworpen om samen met de afdekplaat te plaatsen in de verdeelring.

43

MATERIALISATIEFASE 5.4 Modulariteit

richtersplaten samen voor zowel het toplicht, als het heklicht en de

De opdracht voor dit afstudeertraject luidt, ontwerp een toplicht. Echter is

navigatie verlichting in de verdeel plaat komen.

er in de voorgaande fases duidelijk geworden dat naast een lage kostprijs,



modulariteit ook een meer waarde zou kunnen zijn voor het product. Er

Afdekplaat toplicht (wit, 225°)

is dus gedurende het ontwerpen rekening gehouden met een modulaire opbouw. De verdeelplaat is daarom zodanig opgebouwd dat het mogelijk is om; de navigatielichten (rood of groen), het ankerlicht, het toplicht, het heklicht en eventueel in de toekomst ook het zogenaamde carnavalslicht (rood/groen/wit) samen te stellen. Er word voor elk van de verschillende bootlichten een ander LED ingegoten voor het verkrijgen van de juiste kleur of sterkte van het licht. Voor het ankerlicht en het toplicht kunnen dezelfde LED ’s worden ingegoten, omdat ze weinig verschillen van elkaar.

Afdekplaat heklicht (wit, 135°)

De richtersplaten zijn verder bij alle bootlichten hetzelfde, ze kunnen



afhankelijk van het gewenste soort bootlicht in de juiste uitsparing worden geschoven.



5.4.1 Verschillende afdekplaten

De afdekplaat is alleen van toepassing voor de bootlichten die onder een bepaalde hoek geen licht mogen vertonen. Hieronder vallen; de navigatielichten (rood of groen), het toplicht en het heklicht. De



Afdekplaat Navigatielicht 112.5°)

afdekplaten worden na het op maat snijden voor de diversen boordlichten onder verschillende hoeken geperst door een rubber stempel. Een matrijs maken voor het rubberpersen is aanzienlijk goedkoop en kan uit eenvoudig te bewerken materialen zoals bijvoorbeeld hout. In de hieronder volgende afbeeldingen is schematisch afgebeeld hoe de afdekplaten en de 44

MATERIALISATIEFASE

45

Materialisatiefase

17

MATERIALISATIEFASE 5.5 Productie





-Positieve mal 1x

5.5.1 Onderdelen toplicht;

5.5.2 Productieonderdelen;

Het ‘Easylight ’ toplicht is vrij eenvoudig te produceren. Zo lang de

-Houten frame 1x

ver vaardiging volgens de juiste stappen verloopt kan er vrij weinig

-Silicone mal 1x

mis gaan. De volgende onderdelen zijn nodig voor de opbouw van het

-LED geleider 1x

toplicht;

-Centreerpennen 2x

-U profiel, 1x -Verdeelring 1x

Om de onderdelen voor het toplicht op de juiste manier in elkaar te zetten

-SMD LED 18 1x

voordat er kan worden gegoten worden de volgende stappen ondernomen;

-Richtersplaat 4x -Afdekplaat 1x

1. Maak een silicone mal

-Moer 1x



-Plaats de positieve mal binnen het houten frame

-Bout 1x



-Giet de silicone in het houten frame

-Verloop-montageplaat 2x



-Schroeven mast 4x

2. Stel de in te gieten onderdelen voor het toplicht samen.

-Snoer 1x



-Schuif de richtersplaten en de afdekplaat in de verdeeplaat





-Plaats de LED geleider onder het u profiel

-Polyurethaan transparant



-Positioneer de richtersplaat en LED en lijm deze vast

-Polyol pigment, zwart



Materialen behuizing;

3. Positioneer de in te gieten onderdelen in de silicone mal Naast de onderdelen waaruit het toplicht is opgebouwd zijn er ook



productieonderdelen. Deze zijn onder andere n odig voor de opbouw, maar



zorgen er ook voor dat er weinig tot niks fout kan gaan tijdens de productie.



-Centreer de in te gieten onderdelen met twee pennen die rusten op uitsparingen in het houten frame

4. Giet de drie lagen flexi bel polyurethaan in de mal

47

MATERIALISATIEFASE

5.5.3 Het gietproces

Het product word in drie lagen gegoten. de buitenste twee lagen krijgen een zwart pigment toegevoegd in het Polyol.

Uitsparingen in het m idden van de centreerpennen, centreren het product voor het gieten. 48

MATERIALISATIEFASE



5.5.4 De LED en verdeelplaat positioneren

Het is van belang dat de SMD LED en de verdee lplaat op de juiste manier in het u profiel worden geschoven. Dit wordt mogelijk gemaakt door de zogenaamde LED geleider. De Bay 15D LED heeft onderaan wederzijds twee pennetje s uitsteken. Deze pennetjes zijn voor de klemverbinding met de fitting , maar gezien er geen fitting zal worden gebruikt voor dit product kunnen de uitstekenende pennetjes worden gebruikt om de LED ’s te

De wederzijds uitstekende pennetjes geleiden alleen door de uitspaing:

positioneren alvorens het gieten. Zowel de LED als de verdeelplaat worden vastgelijmd aan het U-profiel voordat ze worde n ingegoten.

De LED en verdeelplaatgeleider is een aluminium blokje die onder het U profiel kan worden geschoven om de LED te positioneren. De led past vrij nauwkeurig door een gat aan de kopse kant van het U-profiel. De LEDgeleider zorgt voor een kleine uitsparing aan wederzijds van het cilindrische gat van het

Het opstaande randje schuift voor

U-profiel , zodat de LE D niet verkeerd in het U

een deel in de uitsparing van de

profiel kan worden geschoven. Het LEDgeleider-

verdeelplaat. De onderdelen passen

blokje centreert ook gelijk de verdeelplaat.

maar op 1 manier in elkaar.

Indien de onderdelen zijn vastgelijmd kan het

Hierdoor worden de fouten tijdens

blokje weer worden gebruikt voor een volgende

de productie geminimaliseerd.

opbouw. De LED en verdeelplaat geleider wordt

Indien de juiste stappen worden gevolgd kan er vrij weinig misgaan.

eenmalig (CNC gestuurd) ver vaardigd en kan vele malen worden gebruikt. Hiernaast zijn in de afbeelding de 3 verlijmde delen weergegeven.

49

OPTIMALISATIEFASE

6.0 Optimalisatiefase

6.2 Rubberstrips

Nu er is vastgelegd hoe het product er uit komt te zien en wordt

Gezien de mast nooit exact dezelfde vorm zal hebben als de verloop-

geprduceerd, kunnen de kosten van de productie worden berekend. Ook

montageplaten is het verstandig om een buffer materiaal tussen beiden

is er gekeken naar verdere optimalisatie voor het product. De mogelijke

te plaatsen. Hierdoor beschadigt de mast niet en heeft het product ook

aanpassingen worden verder toegelicht

een betere grip op het te bevestigen opper vlak. Er zijn rollen te koop van 10.000x50x5mm (zie bijlage 5. J voor de verdere specificaties) die geschikt

6.1 Spanningscorrosie

zijn als buffer. De rol wordt opgedeeld in de gewenste strookjes en deze

Spanningscorrosie is een aspect waar rekening mee moet worden gehouden.

komen aan de achterzijde van de verloop-montagebeugels.

Blootgesteld aan water of erger nog zout water, kan er spanningscorrosie ontstaan tussen verschillende materialen die elkaar aanraken. Een edel metaal zal het in deze ‘strijd’ winnen van een minder edel materiaal. Hierdoor kan een minder edel materiaal ‘wegrotten’. De bouten waarmee het U-profiel aan de verloop-montageplaten kan worden gemonteerd zijn van RVS en het U-profiel daarentegen van aluminium. Er bestaat een grote diversiteit aan legeringen van verschillende soorten aluminium en RVS. Over het algemeen is RVS het meest edel. Dit betekent dat het aluminium zou kunnen worden aangetast na verloop van tijd, dit absoluut niet gewenst. Om spanningscorrosie in het product te voorkomen zijn nylon ringen tussen de verschillende materialen geplaatst. Zie bijlage 3.F en 3.G voor verdere informatie.

50

KOSTEN EN AANBEVELINGEN

6.3 Kostprijsberekening

6.4 Aanbevelingen

Alle materialen met de daarbij horende specificaties zijn te vinden in

Onder de aanbevelingen vallen de aspecten die niet binnen de gestelde

bijlage 5.H. Daarnaast zijn de kosten voor de ver vaardiging van 3 producten

tijd van het afstudeerprojectt mogelijk zijn gebleken. De volgende punten

berekent. De volledige kostprijsberekening is ook terug te vinden in de

kunnen nog nader worden onderzocht in de toekomst voor de optimalisatie

bijlage (5. J). Er is uitgegaan van 3 matrijzen voor een optimale productie.

van het product;

Met 3 matrijzen duurt de productie voor een seriegrootte van 100 stuks,

-Test het product op lange termijn op invloeden zoals erosie, corrosie en

34 dagen. Vanuitgaande dat er elke dag 3 producten worden ver vaardigd.

UV-straling (Hang het product bijvoorbeeld aan een paal bij het strand voor

Dit heeft te maken met de droogtijd van de polyurethaan. Voor de

een jaar en kijk of de materialen worden aangetast).

kostprijsberekening is er uitgegaan van 20,- aan arbeidskosten per uur

-Test de levensduur bij verschillende omgevingstemperaturen en meet het

en er is voor het waterstraalsnijproces een gemiddelde genomen van 70,-

gemiddelde aantal branduren.

per uur. Het ontwikkelen van 1 product kost € 17.82(materiaalkosten)+ €

-Test op lange termijn of het aluminium van de montageplaten niet verzwakt

6.83(Matrijskosten)+ € 3.90 (kosten ver vaardiging)= € 28.55. Voor een serie

tussen de overbrug ging.

van 100 producten zijn de kosten: (€ 17.82 x 100)+(€ 20.49)+

-Verdere optimalisatie van de rest van de producten voor de product-

(€ 390.67)= € 2193.16. In bijlage 5A-J zijn alle inkoopspecificaties terug te

familie.

vinden van de verschillende materialen.

51

EINDE

6.5 Evaluatie

6.7 Bronnenlijst

Het werken bij Composail is mij erg goed bevallen. De samenwerking met

Informatief

de begeleiders en andere studenten was inspirerend. Ik ben blij meer te

- v aarbewi j ze n.nl

weten over de botenbouw en mogelijkheden van composieten. Naast het

- htt p:/ / w w w.m ax i u s . n l/b in n env a a rt p olit iere g lem e nt

leren werken met composieten, is er praktische en theoretische kennis

- htt p:/ / w w w.snel j ev a a rb ewijs h a len . n l

opgedaan over het ingieten van LED ’s en electronica in hars. Dit lijkt een

- htt p:/ / w w w.l o po lig ht . com /

opkomende techniek die voor ontwerpers zeer interessant is. Ik ver wacht

- htt p:/ / w w w.t rans p ort .wa . g ov. a u /im a rin e/19198. a s p

in de toekomst profijt te hebben van de opgedane er varingen met met

- htt p:/ / w w w.panbo. com

transparante gietharsen. Aangezien mijn voorkeur voor het ontwerpen

- htt p:/ / w w w.i ndust rielijm e n . in fo/

uitgaat naar grafisch en vormgeving aspecten, was deze opdracht zeker

- htt p:/ / w w w.fato l . n l

een nuttige er varing voor mij. De technische kant van de opdracht was niet

- htt p:/ / w w w.l ed.l in e a r1. org

altijd even makkelijk voor mij gebleken, maar het was zeker een leerzaam

- htt p:/ / w w w.l edgloeila m p . n l/web log /tec h n is c h e- le d - a rt ikele n

proces. Verder is de gestelde planning redelijk aangehouden gedurende het

Forums

proces, en er is veel terug gekoppeld tussen de verschillende fases.

- htt p:/ / fo rum .wo od en b oa t . com /s h ow t h rea d . p h p ? 114709- Ma st h ea d - lig ht - htt p:/ / zei l en.nl / w a te rs p ort foru m /a rc h ief- tec h n iek

6.6 Verklarende woordenlijst

- htt p:/ / w w w.m o delb ou w foru m . n l/foru m s /m od el- ele kt ron ica

1. Carnav al s l i cht

- htt p:/ / w w w.panb o. com /a rc h iv es /2009/02/s a ilin g _wit h _a n _a irm a r_p b 200_- _p a rt _ii_. ht m l

H et carnaval sl i cht i s ee n vakter m voor een com b i n ati e va n h et h e kl i c ht e n d e n av i gat i e l i c hte n

Overige

ro od en groe n, sa m e n i n ee n ontwer p .

- htt p:/ / w w w.be bi - elec t ron ic s . com /

2. S MD L E D

- htt p:/ / w w w.sk i f f y. com

( s u r face mounte d di o de ) Een s a m en stel l i n g va n LE D ’s gem o ntee rd o p ee n p r i nt p l a at .

- htt p:/ / w w w.bkcgr oot h a n d el. n l

3. Polyol

- htt p:/ / m etaal wi n ke l- m eta len . n l

Ee n polyol i s ee n va n de twee com p on enten va n h et p ol y u ret h a a n . D i t i s h et co m p o n ent

- htt p:/ / w w w.bo o t hob by. n l

wa ar kleursto ffe n aan to e ku n n en word en gevoegd i n d i en gewen st . D i t geb e u r t vo o rd at d e

- htt p: / / w w w.l eds- bu y. com

co mponenten wo rde n ge m en gd .

52