Conceptrapport Groep 2
26-09-2013
Davey Roobol Gerbrand Braaksma Sinyo Dekkers Jasper Hop Max van der Jagt Koen Lagerberg
Page | 8
INHOUDSOPGAVE Inhoudsopgave ...............................................................................................................................................1 Inleiding ..........................................................................................................................................................2 1.Analyse .........................................................................................................................................................3 Interview opdrachtgever ............................................................................................................................3 Deskresearch uitlaten en dempers .............................................................................................................6 Patentenonderzoek ....................................................................................................................................8 Interview garage .........................................................................................................................................9 2.Pakket van eisen en wensen ......................................................................................................................10 3.Concepten ..................................................................................................................................................11 4.Morfologisch onderzoek ............................................................................................................................14 5.trade-off .....................................................................................................................................................15 Appendix 1:morfologisch overzicht ................................................................................................................0
Page | 1
INLEIDING Dit rapport is gemaakt door het bedrijf Gebakken Lucht engineering. Gebakken Lucht engineering is een nieuw bedrijf gevormd door zes gemotiveerde ontwerpers.
Dit rapport gaat over een ontwerp van een uitlaat. Dit ontwerp is gemaakt om de geluid van een sportwagen aan te passen. De sportwagen heeft een turbo systeem waardoor het geluid van de sportwagen minder sportief klinkt. Het ontwerp van de uitlaat dat in dit rapport beschreven staat kan het geluid zo vervormen dat het hoge turbo geluid wordt weg gefilterd en het lage geluid blijft. Hierdoor klinkt de sportwagen weer sportief. Dit ontwerp is gemaakt in opdracht van Costum Concepts. Een bedrijf gespecialiseerd in high-end tuning onderdelen.
Page | 2
1.ANALYSE Interview opdrachtgever Wat zijn is precies de verbetering die wij aan het uitlaat systeem moeten toevoegen/ontwerpen ? (Bij turbomotoren worden de geluidsgolven gebroken door de turbo, hierdoor mist je de grom in de uitlaat (welke door eindklanten zo graag wordt gehoord bij een sportauto) Ik zoek eigenlijk een losstaande "doos" welke ik aan elke willekeurige uitlaat kan monteren om een auto met turbo te laten grommen als sport auto een atmosferische motor.
2. Wat zijn precies de eisen waar het systeem van het nieuwe ontwerp aan moet voldoen ? De eisen zijn dat deze in 90% van alle sportuitlaten te monteren is op een rechte buis met aansluitingen van 50mm tot max 73mm buisdoorsnede.
3. Ligt onze scoop op het ontwerpen van een geheel uitlaat systeem of alleen op het verbeteren van het huidige ontwerp? Nee, het gaat enkel om de turbomotor uitlaat "versterker/klankkast"
4. En zitten daar ook de kracht berekeningen bij ? Nee
5. In geval van het gehele ontwerp
- zouden wij de 3D CAD tekening kunnen gebruiken voor de
dimensies waaraan ons ontwerp aan moet voldoen? Er zijn geen CAD files aan leverbaar.
6. Hoeveel mag de productie van het ontwerp kosten? Deze snap ik niet helemaal, bedoel je wat 1 unit als kost of verkoopprijs mag kosten. Zo ja, ik denk dat een kostprijs van 250,00 excl. BTW per stuk reëel is.
Page | 3
7. Hoeveel van deze uitlaten versterker verwacht u te produceren? Er zitten in de meeste sportauto's een dubbele uitlaat. Dus per sportauto 2 stuks. Voor NL verkopen wij 2 sportuitlaten per maand. Echter ik wil dit product op de markt zetten met een uitlaatproducent nadat het is getest. Ik verwacht er een 20-50 stuks per maand reëel kan zijn een jaar na introductie.
8. Moet de uitlaat versterker zo ontworpen worden zodat het geluid ook weer verminderd kan worden. Nee, dat hoeft in principe niet. Redenen: 1. De meeste mensen willen maximaal geluid en de door ons geleverde uitlaatsystemen kunnen al gedempt worden met een klem.
9. Is elektronische versterking toegestaan Nee, ik zoek een "mechanische" unit zonder bewegende delen (omdat dit stuk kan gaan)
10. Welke machines of gereedschappen zijn aanwezig in het bedrijf waar de uitlaat geproduceerd gaat worden. Alles wat je voor kan stellen bij een uitlaatfabrikant in maatwerk uitlaten. Zie video!!!http://www.youtube.com/watch?v=caEo7mltXxg
11. Moet het aan de internationale eisen voldoen voor het weg gebruikt. Het mag niet de wagenhoogte beïnvloeden
12. Hanteert u een bepaalde levensduur waaraan het product sowieso moet voldoen (in jaren, uren, km’s)? Levensduur is sterk afhankelijk van het materiaalgebruik, daarom graag ontwerp in of T304 of T309 RVS. Het moet echt minimaal 3 jaar meegaan, liever langer en geen bewegende delen.
13. Heeft u een bepaald ontwerp dat u wilt (qua vorm, kleur…)? Zo compact mogelijk i.v.m. de inbouwmogelijkheden. Je kunt het chassis van een auto niet aanpassen, dus zo universeel mogelijk 14. Hoe moet het geluid gaan klinken? Heeft u vergelijkingsmateriaal? Page | 4
Nee, heb ik niet. Omdat dit product nog niet op de markt is.
Page | 5
Deskresearch uitlaten en dempers Functies uitlaatFuncties Een uitlaat heeft drie functies namelijk: Het afvoeren van verbrandingsgassen Het afvoeren van de hitte die door de motor wordt geproduceerd Het dempen van geluid
Het afvoeren van verbrandingsgassen: Door het in de motor verbranden van brandstof ontstaan gassen. Bij een volledige verbranding zouden er geen giftige gassen ontstaan, maar de verbranding in de motor is niet altijd volledig, waardoor er giftige gassen ontstaan. Deze giftige gassen mogen geen gevaar opleveren voor verkeersdeelnemers. De uitlaat zorgt er voor dat de giftige gassen daarom worden afgevoerd
Het afvoeren van de hitte die door de motor wordt geproduceerd: Bij de verbranding in de motor ontstaat hitte. Een uitlaat moet zorgen dat de hete gassen worden afgevoerd en tegelijkertijd moet de uitlaat zorgen dat de temperatuur van deze gassen niet hoger is dan 800°C als ze de uitlaat verlaten
Het dempen van geluid: De gassen verlaten de motor met hoge druk en zetten direct uit als ze de motor uit zijn. Dit zorgt voor veel geluid. De uitlaat moet zorgen dat het geluid gedempt wordt.
RVS uitlaat Er zijn veel soorten RVS en elke soort heeft zijn eigen eigenschappen. In de uitlaatindustrie worden twee RVS soorten gebruikt namelijk: AISI 409 en 304. 409 is flexibeler dan 304 en zeer goed bestand tegen hitte. Het nadeel is dat het niet mooi blijft en er kan oppervlakroest ontstaan. Hierom wordt over het algemeen 409 gebruikt voor de voorpijp van de uitlaat. 304 is wat harden en zal in tegenstelling tot 409 niet veel roesten. Daarom wordt voor de rest van de uitlaat 304 gebruikt, ook voor de demper
Page | 6
Verschil standaard uitlaten en sport uitlaten Standaard uitlaten bestaan uit een spruitstuk, een tussendemper, een katalysator en een tussen demper. Deze zijn verbonden aan een aantal pijpen. Omdat standaard uitlaten nauwer zijn dan sportuitlaten wordt er minder geluid geproduceerd. Dit niet alleen, in standaard uitlaten is de tegen druk ook hoger. Hierdoor gaat er pk verloren en dus is er minde koppel en vermogen in een standaarduitlaat vergeleken met een sportuitlaat
Reflectie demper Een reflectie demper zorgt dat diepe tonen wegvallen. Dit doet hij door geluidsgolven gedeeltelijk tegen elkaar te laten wegvallen. De reflectie demper heeft als demping tussenschotten. Het effect is het beste bij een laag toerental.
Absorptie demper Een absorptie demper is een geperforeerde pijp met daar omheen een laag geluiddempende staalwol, basalt wol of glaswol en werk zeer goed bij een hoog toerental. Een absorptie demper zorgt er voor dat je de scherpen klanken gedempt worden. De maten hiervan kun je beïnvloeden met de diameter van de pijp, de dikte van de laag van absorptie-materialen en de lengte van de demper Nadeel van deze demper is dat ze in de loop van de tijd luider kunnen worden omdat het geluid dempende wol kan wegbranden Een absorptie demper gaat vaak in combinatie met een reflectie demper, omdat bij de reflectie demper de diepe klanken worden gedempt en bij de absorptie demper de scherpen klanken worden gedempt
Page | 7
Patentenonderzoek Voor het patentenonderzoek hebben wij gebruik gemaakt van de internationale octrooi database: “espacenet”. Omdat wij opzoek waren om met alleen een demper het uitlaat geluid te versterken hebben we zoektermen ingevoerd als: acoustic resonanse en acoustic amplification. De resultaten lieten vaak te wensen over maar op het moment dat een ontwerp in de buurt kwam van wat wij zochten was het mogelijk om de IPC(International Patent Classification) code in te voeren zodat je in de sub sectie komt waar vergelijkbare patenten zitten. Hierin hebben wij het volgende patent gevonden:
Het is een techniek om een resonantie kamer te creëren en hiermee geluid te versterken en holler over te laten komen. Het is zeer jammer dat deze en meerdere patenten die veelbelovend leken niet in het Engels zijn geschreven zodat wij de techniek en theorie achter het ontwerp over kunnen nemen.
Page | 8
Interview garage Om extra informatie te verzamelen hebben we een paar vragen gesteld aan iemand die verstand heeft van auto’s en uitlaten, namelijk iemand van een garage. De garage die bezocht werd is het Autoschadehuis te Alphen aan den Rijn. De eerste vraag was of deze man iets wist over het aanpassen van het uitlaatgeluid. Het antwoord hierop was dat het geluid kan worden veranderd doormiddel van aanpassing van de vormgeving. Dat wil zeggen meer of minder bochten in het systeem te maken, maar dan zit je met het probleem met de ruimte voor het systeem. Ook kon het volgens hem doormiddel van een andere demper te monteren, dit is een stuk makkelijker. Als toevoeging op de vraag vertelde hij dat het vormogen wel wordt aangepast zodra je het uitlaatsysteem gaat veranderen. De vraag die volgde is hoe je het fluitende of hoge geluid uit het uitlaatgeluid kan filteren. Hierop wist hij geen antwoord alleen dat je het geluid over het algemeen zwaarder kon maken doormiddel van een andere demper. Als laatste was de vraag of er standaard diameters, bouten of klemmen werden gebruikt. Hierop werd het duidelijk gemaakt dat dit niet het geval is. Wel is het zo dat tegenwoordig naar zijn weten alleen maar metrische maten worden gebruikt in tegenstelling tot enkele tientallen jaren geleden. Kortom, het geluid kan worden aangepast door het uitlaatsysteem anders vorm te geven, maar dit is lastig door beperkte ruimte, of door een andere demper. Hoe het “turbogeluid” weggewerkt kon worden is niet duidelijk geworden. En tot slot, alle metrische maten kunnen gebruikt worden in het uitlaatsysteem.
Page | 9
2.PAKKET VAN EISEN EN WENSEN In deze paragraaf van het plan van aanpak zullen de eisen die aan het te ontwerpen product gesteld worden opgesomd. Op het moment dat we deze lijst opstellen is er om praktische nog geen gesprek geweest met de klant. Er kunnen daarom nog enkele eisen ontbreken ons excuses hiervoor. Eisen: De te ontwerpen uitlaatversterker dient op 90% van de auto modellen toegepast te kunnen worden. Het ontwerp dient vervaardigt te worden uit RVS T304 staal. De maximale kostprijs is: €250,-. De versterker moet minimaal 3 jaar mee gaan. De versterking moet mechanisch zijn. De buisdikte moet tussen de 50mm en 73mm zitten.
Wensen: De versterker dient de “grom” van een niet turbomotor terug te krijgen. Graag geen bewegende delen(vooral i.v.m. levensduur). Zo universeel mogelijk (past het liefst onder alle chassis)
Page | 10
3.CONCEPTEN Aan de hand van het eisenpakket zijn er drie concepten bedacht waaruit de opdrachtgever zou kunnen kiezen. Concept 1: Dit is ons basisconcept, er wordt gebruik gemaakt van glaswol om de demperkast te isoleren zodat al het geluid exclusief door de uitlaatpijp naar buiten wordt gevoerd. De resonantiekamer is gevuld met RVS-wol om hoge tonen er uit te filteren en de leidingen zijn geperforeerd om het geluid binnen de demper te verspreiden. Voordeel: makkelijk te produceren Nadeel: conventioneel
Page | 11
Concept 2: In dit concept is gekozen om de buis te laten spruiten voor een gelijkmatige verdeling van het geluid in de demper. Ook is de weg die het geluid door het RVS wol moet afleggen in dit concept korter maar zit er nog een echo achteraan wat het geluid voller doet klinken.
Voordeel: mooie volle toon Nadelen: meer materiaal gebruik en complexere assemblage
Page | 12
Concept 3: Door het schot te sluiten kan de resonantiekamer kleiner worden gemaakt waardoor er minder demping plaatsvind. Door het schot open te zetten zal deze demper het geluid toch binnen de wettelijke normen laten vallen.
Voordeel: keuzevrijheid om de auto hard of zacht te laten klinken Nadeel: complexe assemblage en het volume van de demper neemt toe
Een combinatie van een of meerdere concepten is in de meeste gevallen ook mogelijk
Page | 13
4.MORFOLOGISCH ONDERZOEK Met behulp van een morfologische onderzoek zullen wij de mogelijkheden beschrijven die wij gebruikt hebben bij het samen stellen van onze concepten. Bij dit morfologische onderzoek zijn de volgende functies benoemt.
Dempen van hoge tonen
Versterken van lagen tonen
Afvoeren van hete gassen
Aansluiten op het uitlaat systeem
De morfologische overzicht kunt u vinden in appendix 1 welke zich bevind achter in het rapport.
Page | 14
5.TRADE-OFF In dit hoofdstuk van het concept rapport zullen wij van de 3 concepten de voor en nadelen benoemen. Dit zullen wij doen door middel van een trade-off tabel. Voor deze trade-off tabel hebben we de volgende eisen opgesteld. Aan de hand van deze eisen zullen we door middel van wegingen een onderbouwd resultaat concluderen. We geven scores tussen de 1 en de 5 Eisen
Weging
Zwaarder geluid (diepere tonen)
4
Levensduur
2
Kosten
3
Productie methode
2
Productie tijd
1
Onderhoudt tijd
2
Montage tijd
2
Compact
2
Hieronder zal de trade-off tabel getoond worden welken wij gaan gebruiken bij het keuze gesprek net onze project leider. Eisen Zwaarder geluid (diepere tonen) levensduur kosten productie methode productie tijd onderhouds tijd montage tijd compact Totale score Percentage
Weging (1t/m4)
Concept 1
4 2 2 3 2 1 2 2 2
4 4 4 4 3 3 4
Concept 2 8 5 8 12 8 4 6 6 8
60 66,666667
4 3 2 2 3 4 4
Concept 3
20 2 8 9 4 2 6 8 8 65 72,22222
3 2 4 4 2 3 2
Ideaal 8
5
20
6 6 8 4 4 6 4
5 5 5 5 5 5 5
10 15 10 5 10 10 10
46 51,11111
Page | 15
90 100
Glaswol
RVS Wol
Tegen geluid sonde
Dempen van hoge tonen
APPENDIX 1:MORFOLOGISCH OVERZICHT
Verbreden van leidingen
Vloeiende bochtstukken
Demper
Pijp
Koppelstuk
Pijpklem
Lage tonen versterken
Afvoeren van hete gassen
Lassen
Aansluiten op uitlaat systeem
Page | 8
