I årets EXPO presentasjon har det blitt designet og rendert en video i 3DS Max for å vise hva vi som gruppe B20M02 har utviklet som monteringsløsning for Bartec Technor AS. Videoen er i tillegg ment som en anvisning til installasjon som kunden og installatører kan benytte ved montering av sensoren.

Designer: Fabian Camillo Eitzen

Etter at stagbraketten og limbraketten var ferdig stilt, ble en emballasje designet for at Bartec skal kunne sende produktene samlet til kundene. Emballasjen er designet for sikker og hensiktsmessig forsendelse slik at produktet ikke blir ødelagt eller får reduksjon i levetiden på grunn av forsendelsen.

 

Etter at fase 1 var over gikk prosjektet videre over i fase 2 som bestod av å gjøre nødvendige beregninger og analyser for å finne et egnet materialet. Parallelt med analysene gikk design prosessen, der faktorer som brukervennlighet, sikkerhet og dimensjonering stod sentralt. Fokuset i design prosessen var å lage et produkt rettet mot festing på dør-stag med vekt på standardmål på Ø34 mm. Her ble det utviklet totalt 5 konsepter hvorav 2 gikk videre til utvikling. Ett av disse vises nedenfor, der bildet er fra en tidlig fase. For det andre produktet (lim-brakett) var et enkelt design allerede klart til analyse både av manuelle beregninger og ved bruk av Ansys (Se vedlagte bilder).

 

 

Etter flere møter med oppdragsgiveren ble det gjort løpende endringer på konseptet som vises av bildet over. I dag er det det utviklede konseptet som stammer fra skissen over som har blitt til det endelige produktet. Gruppen har hatt et høyt fokus på at det er kunden og oppdragsgiverens ønsker som er i fokus, og har derfor vært med på store deler av design prosessen. Dette har ført til at vinkelkonseptet ble avskaffet grunnet ønske om økt sikkerhet, og erstattet av et lokk med to vingemuttere som festemetode av sensoren. Videre har en ny utvikling av festemekanismen blitt gjort i tråd med at det var ønskelig med en stag-brakett som var mer universell ved å kunne monteres på stag med små variasjoner i størrelse. Grensen som ble satt var dimensjoner mellom Ø24-Ø34. Materialet som benyttes i det endelige produktet er satt til å være AISI 316 Stainless Steel (Deler i grått på bildet) og POM-C (Orange deler på bildet), hvilket er godt egnet for det røffe offshore klimaet. Det endelige stagproduktet vises av bilde under.

 

 

Etter manuelle beregninger for lim-braketten, ble det gjort grundige material analyser ved bruk av Granta CES Edu-pack. Ved bruk av store mengder innsamlet data og krav spesifikasjoner fra oppdragsgiveren, kunne analysens søkeområde begrenses til et dusin antall materialer. Noen av de viktigste parameterne som ble satt var kravene til mekanisk styrke basert på beregninger fra de fire casene, materialets egenskaper ved UV-stråling og brannegenskaper, samt kostnaden til materialet. En annen viktig parameter var plastens evne til å binde med teknisk lim, da ikke alle er egnet til dette. Et utklipp av analysen er gitt av bildet under:

 

 

 

Videre, etter grundige undersøkelser falt valget på materialet; PC (50% Long Glass Fiber). Dette materialet møtte alle kriteriene satt, og videre i prosessen kunne lim braketten bli analysert i Ansys. I denne delen av prosessen ble det gjort grundige undersøkelser av de fire belastningstilfellene. Målet var å sammenligne de numeriske resultatene opp mot de manuelle beregningene for å kvalitetsikre resultatene. Grunnet at deler av konstruksjonen var av komplisert geometri som førte til store numeriske avvik, måtte gruppen gjøre flere tester for å finne en optimal innstilling av den numeriske tilnærmingen.

Etter 4 gjennomførte tester av lim braketten ble det besluttet at tre av de fire casene ikke ble godkjente for produktet. Dette var henholdsvis alle de tre vertikale belastningstilfellene. Derfor ble det gjort et re-design av produktet for å redusere spenningen. Da det nye designe var gjort ferdig ble det gjennomført nye tester hvor resultatene viste til en signifikant reduksjon på hele 50% hvilket førte til at 3 av de 4 belastningstilfellene ble godkjente. Dette er å anse som et ønsket utfall da det siste belastningstilfellet som ikke ble godkjent, var å anse som ødeleggende for selve sensoren. Basisgrunnlaget for de numeriske analysene var for å sikre at sluttproduktet holder kravene som er satt av DNV 2.7-1. Bilde under viser en av de siste analysene gjort i Ansys, hvor en kan se spenningsfordelingene  over deler av geometrien.

 

 

Da et av produktene, her snakk om lim braketten, hadde potensiale til å bli konstruert i termoplast måtte en matematisk modell for skjærspenning bli utviklet med hensyn på termisk ekspansjon. Ettersom plast-komponenter har særskilt evnen til å utvide seg ved temperatur svingninger, kunne dette føre til utmatting i lim-flaten over en periode på 10 år hvor temperatur sonen er blitt satt til å variere mellom -40 til +80 grader celsius. Et uønsket resultat ville vært små sprekk-dannelser som hadde etterhvert ført til brudd i hele eller deler av lim flaten og derfor en potensiell feiling av produktet. Derfor ble det gjort nøye undersøkelser ved å benytte den matematiske modellen til å anslå en verdi som senere ble sammenlignet med det selekterte lim-typen. Derav kunne gruppen sikre at kunden fikk et fungerende produkt.

 

Prosessen videre i vår bacheloroppgave måtte evalueres på nytt da corona-krisen inntraff. I tiden rett etter krisen var det ikke mulig med fysisk gruppearbeid og vi måtte derfor kommunisere over nett. Dette har vist seg å fungere bra, tiltross for at arbeidet ble litt mer oppdelt.

I forkant av krisen var det planlagt å utføre prototype-testing på skolens lab og verksted. Testene som skulle blitt utført var en slagtest, pull-off test for å blant annet teste, lim styrke, produkt design samt en temperaturtest av limet (iht. herdetid). Målet med testingen var å forsikre produktenes integritet ovenfor kundens sikkerhet mot at sluttproduktene innfrir kravene. Ettersom krisen førte til at skolens område ble stengt, var vi nødt til å avvikle de fysiske testene for produktene, og det ble derfor vektlagt mer på datasimulering i ANSYS  for å simulere de fysiske testene. Videre har livsløps analyse (LCA) av produktene blitt en større del av oppgaven vår, ettersom fokuset på miljøpåkjenninger i samfunnet har blitt et viktig tema, der vi skal ta for oss energibruk og CO2-utslipp.

 

Vi er en bachelorgruppe på tre personer fra Høgskolen i Østfold. Prosjektet har vi fått fra Bartec Technor AS, som har sine lokaler i Stavanger.

Oppgaven vår går ut på å konstruere en festemekanisme for en offshore sensor. i løpet av perioden vil vi utføre grundig informasjonsinnhenting, designe og skissere løsningsalternativer samt gjennomføre konstruerte tester. De ulike faktorene vi må ta hensyn til vil være standarder og regelverk knyttet til offshoreindustrien. Videre tar vi hensyn til at festemekanismen må  kunne festes på alle mulige containertyper uten å måtte gjøre fysiske endringer på containerne.

Utfordringene og undersøkelsene som blir gjort i dette prosjektet samt den videre prosessen, vil bli lagt ut på denne bloggen.