Bernd Wolfvelde Thesis

EINDWERK:

Twinson

O - FenceStudiegebied Industrile Wetenschappen en Technologie Opleiding Industrieel Ingenieur Optie Industrieel Ontwerpen Academiejaar 2006-2007

Bernd Wolfvelde

Voorwoord

Een zoektocht naar de geschikte stageplaats, de eerste contacten met het echte bedrijfsleven, samenwerken met nieuwe mensen, heropfrissen van verzonken talen, de uitwerking van een nieuw product, Een lang, leerrijk en uitdagend project. Hierbij zou ik dan ook graag de mensen bedanken die me doorheen dit project hebben geloodst. De mensen van Deceuninck NV en in het bijzonder mijn externe promotoren Erik De Maeyer en Jean-Marc Marcinkowski, die me doorheen het voorbije academiejaar de nodige technische kennis en ontwerpskills bijbrachten om dit project tot een goed einde te brengen. De mensen van product development die tijdens mijn stageperiode en wekelijkse consults graag wat tijd voor me vrijmaakten. Mijn interne promotoren Godwin Van Hooreweder en Willy Nel die me met raad en maquette - daad bijstonden gedurende mijn eindwerk. Daarnaast mag ik uiteraard het thuisfront niet vergeten, mijn ouders die me gedurende mijn opleiding als industrieel ontwerper op alle vlak steeds hebben ondersteund en mijn vriendin Maaike voor haar interesse in en enthousiasme over mijn werk.

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

1

Productfolder

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

2

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

3

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

4

Inhoudstafel1. INLEIDING1.1 Projectfiche 1.2 Huidig aanbod in Twinson 1.2.1 O - Terrace 1.2.2 O - Face 1.3 Opdrachtomschrijving

1314 17 17 18 19

2. INFORMATIEFASE2.1 Materiaalonderzoek 2.2 Wood polymer composites (WPC) 2.3 Materiaaleigenschappen 2.3.1 Dichtheidsmeting 2.3.2 Vochtgehalte 2.3.3 Heat Deflection Temperature (HDT) 2.3.4 Charpy test 2.3.5 Rek eigenschappen 2.3.6 Hardheidsmetingen Brinell 2.3.7 Zwelling en waterabsorptie 2.3.8 Buigingseigenschappen 2.3.9 Kruipgedrag 2.3.10 Lineaire thermische uitzetting 2.3.11 Brandgedrag - zuurstof index 2.3.12 Weerstand tegen bodembewonende micro organismen, rotten en micro schimmels 2.3.13 Vicat temperatuur 2.3.14 Slip weerstand 2.3.15 Schuurweerstand 2.3.16 Brandgedrag - reactie op vuur 2.3.17 Statische en dynamische wrijvingscofficint relatief aan deze van staal 2.4 Overzicht materiaaleigenschappen 2.5 Verwerking van de grondstof 2.6 Bewerkingsmogelijkheden

2021 21 23 23 23 24 24 25 26 27 28 29 30 30 31 31 32 32 33 33 34 35 38

3. EXPLORATIEFASE3.1 Voorstudie 3.2 Analyse van de mindmap; vertaling naar actuele problematiek 3.2.1 Tegels 3.2.2 Palen 3.2.3 Omheining 3.2.4 Fenestratie

3940 43 43 44 45 48

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

5

4. CONCEPTFASE4.1 Conceptkeuze 4.2 Home Improvement 4.3 Balustrade 4.3.1 Conceptdefinitie 4.3.2 Systeemvereisten 4.3.3 Lastenboek 4.4 Ergonomisch onderzoek 4.5 Benchmarks 4.5.1 Architecturaal 4.5.2 Design 4.5.3 Klassiek 4.5.4 Modulair 4.5.5 Glas 4.5.6 Concurrentie: composiet balustrades 4.6 Conceptuele analyse 4.7 Structurele analyse

5051 51 53 53 54 55 57 58 59 59 60 61 62 62 63 64

5. DEFINITIEVE CONCEPTKEUZE5.1 Probleemanalyse 5.1.1 Concept I 5.1.2 Concept II 5.1.3 Concept III 5.2 Conceptkeuze 5.3 Besluit

6566 66 67 68 69 73

6. UITWERKING6.1 Voorstudie van modulaire systemen 6.1.1 Voorstel 1 6.1.2 Voorstel 2 6.1.3 Voorstel 3 6.1.4 Voorstel 4 6.2 Voorstel 1: Systeemmogelijkheden 6.2.1 Modules 6.6.2 Klassieke opbouw 6.2.3 Andere toepassingen 6.3 Montageprincipe 6.4 Principeprototype 6.5 Ontwerprestricties

7475 76 77 78 79 80 80 82 83 85 89 91

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

6

7. TECHNISCHE UITWERKING7.1 Systeemcomponenten 7.2 Afstandshouder 7.2.1 Functiebeschrijving 7.2.2 Voorstudie 7.2.2.1 Voorstel 1 7.2.2.2 Voorstel 2 7.2.2.3 Voorstel 3 7.2.3 Voorstel 3: Testmaquette 7.2.4 Technische tekening 7.3 Paalprofiel 7.3.1 Vooronderzoek 7.3.2 Vormstudie 7.3.3 Profielaanpassing aan de afstandshouder 7.3.4 Sterkteberekeningen en versterkingsprofiel 7.3.5 Profielaanpassing aan het versterkingsprofiel 7.3.6 Optimalisatie 7.3.7 Technische tekening 7.3.8 Minifix 7.4 Planken als opvulelement 7.4.1 Vooronderzoek 7.4.2 Vormstudie en sterkteberekeningen 7.4.3 Technische tekening 7.5 Montagevoet 7.6 Afdekkapje 7.7 Afwerkingsprofiel

9495 96 96 97 97 98 99 100 102 103 103 106 108 108 111 112 113 114 116 116 117 119 120 122 124

8. PROTOTYPE 9. RESULTAAT9.1 Twinson O Fence 9.2 Montagevolgorde 9.2.1 Klassiek systeem 9.2.2 Modules

126 130131 133 133 134

10. ALGEMEEN BESLUIT10.1 Terugkoppeling aan het lastenboek 10.2 Vervolg 10.3 Slotwoord

136137 139 139

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

7

11. LITERATUURLIJSTLiteratuur Papers Magazines Databases Websites

140141 141 141 142 142

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

8

Lijst met tabellen en figurenFigurenFiguur 1: Twinson - The best of both worlds ................................................ 14 Figuur 2: Twinson O Terrace .................................................................... 17 Figuur 3: Twinson O - face.......................................................................... 18 Figuur 4: O - Face profielen ........................................................................... 18 Figuur 5: Testopstelling HDT.......................................................................... 24 Figuur 6: Grafische weergave - Horizontale: procentuele rek (). Verticale: spanning ()................................................................................................. 25 Figuur 7: Spanning - rek diagram, Twinson vs PVC ....................................... 26 Figuur 8: Ter vergelijking: schematische voorstelling van de vochtabsorptie van Twinson ten opzichte van hout.................................................................... 28 Figuur 9: Grafische voorstelling van de meetresultaten in verband met rekeigenschappen ......................................................................................... 29 Figuur 10: Grafische weergave van de testresultaten ....................................... 31 Figuur 11: Links: Opstelling van de kokers ...................................................... 35 Figuur 12: Rechts: De nodige 4 kokers............................................................ 35 Figuur 13: Het verwekingsgedeelte met bovenaan de ontgassing van de smelt .. 36 Figuur 14: De verschillende delen van de spuitkop met luchtlaag ...................... 36 Figuur 15: De afkoeleenheid met kalibers........................................................ 37 Figuur 16: Droging van het gextrudeerde profiel ............................................ 37 Figuur 17: Schematische voorstelling van mogelijke bewerkingen ..................... 38 Figuur 18: Mindmap - algemene categorien ................................................... 40 Figuur 19: Mindmap Buiten ......................................................................... 41 Figuur 20: Mindmap - Binnen ......................................................................... 41 Figuur 21: Mindmap - Verkeer........................................................................ 42 Figuur 22: Mindmap - Hout - PVC ................................................................... 42 Figuur 23: Categorie tegels ............................................................................ 43 Figuur 24: Categorie palen............................................................................. 44 Figuur 25: Paalprofiel - informatie .................................................................. 45 Figuur 26: Paalprofiel - afbakening/rampalen .................................................. 45 Figuur 27: Omheining - Afbakening domeinen ................................................. 46 Figuur 28: Omheining - Balustrade ................................................................. 46 Figuur 29: Omheining - Klimplantroosters ....................................................... 47 Figuur 30: Omheining - Tuinschermen ............................................................ 47 Figuur 31: Omheining - Windschermen ........................................................... 48 Figuur 32: Fenestratie Rolluiken .................................................................. 49 Figuur 33: Fenestratie - Dakgoten - Dakbedekking........................................... 49 Figuur 34: Links: Home Improvement - Twinson cladding.............................. 52 Figuur 35: Rechts: Home Improvement - Twinson decking ............................ 52 Figuur 36: Links: Home Improvement - voorlopige afwerking ........................... 52 Figuur 37: Rechts: Home Improvement - toekomstige afwerking ...................... 52 Figuur 38: Conceptdefinitie O - Fence ............................................................. 53 Figuur 39: Concept Balustrade ....................................................................... 54

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

9

Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur

40: 41: 42: 43: 44: 45: 46: 47: 48: 49: 50: 51: 52: 53: 54: 55: 56: 57: 58: 59: 60: 61: 62: 63: 64: 65: 66: 67: 68: 69: 70: 71: 72: 73: 74: 75: 76: 77: 78: 79: 80: 81: 82: 83: 84: 85: 86: 87;

Antropometrisch model.................................................................. 57 Compilatie architecturaal................................................................ 59 Compilatie design.......................................................................... 60 Compilatie klassiek ........................................................................ 61 Compilatie modulair....................................................................... 61 Compilatie glas ............................................................................. 62 Compilatie bestaande composiet balustrades ................................... 62 Radar plot - Triz-methode .............................................................. 63 Structurele analyse basiscomponenten ......................................... 64 3 hoofdconcepten ......................................................................... 66 Concept 1..................................................................................... 67 Concept 2..................................................................................... 67 Concept 3..................................................................................... 68 Concept balustrade........................................................................ 69 Profieldoorsnede voorstudie ........................................................... 75 Verbinding modulair systeem ......................................................... 75 Voorstel profieldoorsnede 1............................................................ 76 Voorstel profieldoorsnede 2............................................................ 77 Voorstel profieldoorsnede 3............................................................ 78 Voorstel profieldoorsnede 4............................................................ 79 Compilatie modules ....................................................................... 80 Gesloten module gevuld met glas ................................................... 80 Mogelijkheden met gesloten modules.............................................. 81 Modules met opstaande latten........................................................ 81 Klassiek opbouw ........................................................................... 82 Detailafbeelding hoekuitwerking ..................................................... 82 Combinatiemogelijkheden met modulaire systemen ......................... 83 Visuele afscherming in bvb parken.................................................. 83 Klimplantrekken / tuinafschermer ................................................... 84 Klassieke opbouw voor analyse van het montageprincipe ................. 85 Montageprincipe............................................................................ 86 Vastzetting montagevoet ............................................................... 87 Links: overschuiven van het paalprofiel ........................................... 87 Rechts: vastzetting........................................................................ 87 Links: Tussenschotten worden ingeschoven en vastgezet ................. 88 Rechts: Afwerking met afwerkingsprofiel en afdekkapje................... 88 Basisprincipe minifix ...................................................................... 88 Principeprototype .......................................................................... 89 Structurele opbouw in MDF ............................................................ 89 Links: Opbouw modulair systeem ................................................... 90 Rechts : Opbouw klassiek systeem ................................................. 90 Links: Opbouw van een volledig gevulde module ............................. 90 Rechts: Afstandshouders in Aluminium / Hout ................................. 90 Alle systeemcomponenten.............................................................. 91 Montage van alle systeemcomponenten .......................................... 92 Ontwerprestrictie montagevoet....................................................... 93 Systeemcomponenten ................................................................... 95 Functies afstandshouder ................................................................ 96

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

10

Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur

88: Voorstel 1..................................................................................... 97 89: Detail clips voorstel 1..................................................................... 98 90: Voorstel 2..................................................................................... 98 91: Voorstel 3..................................................................................... 99 92: Detail voorstel 3............................................................................ 99 93: Testmaquette ............................................................................. 100 94: Links: Scharnierwerking 1 ............................................................ 100 95: Rechts: Scharnierwerking 2.......................................................... 100 96: Links: Ingebouwd scharnier open ................................................. 101 97: Rechts: Ingebouwd scharnier toe ................................................. 101 98: Technische tekening afstandshouder............................................. 102 99: Hoofdafmetingen paalprofiel ........................................................ 104 100: Minifix ...................................................................................... 105 101: Minifix uitgetest op principeprototype.......................................... 105 102: Vormstudie ............................................................................... 106 103: Vormstudie toegepast op principeprototype ................................. 107 104: Detail toegepaste vormstudie ..................................................... 107 105: Profielaanpassing aan de afstandshouder .................................... 108 106: Versterkingsprofiel 1 .................................................................. 109 107: Versterkingsprofiel 2 .................................................................. 109 108: Versterkingsprofiel 3 .................................................................. 109 109: Tussentijdse profieldoorsnede .................................................... 110 110: Laatste profielevaluatie .............................................................. 111 111: Profieloptimalisatie .................................................................... 112 112: Technische tekening paalprofiel .................................................. 113 113: Minifix in het paalprofiel ............................................................. 114 114: Technische tekening minifix........................................................ 115 115: Voorstel 1 ................................................................................. 117 116: Voorstel 2 ................................................................................. 118 117: Voorstel 3 ................................................................................. 118 118: Technische tekening planken...................................................... 119 119: Technische tekening montagevoet .............................................. 121 120: Technische tekening afdekkapje ................................................. 123 121: Gekarteld afwerkingsprofiel ........................................................ 124 122: Productgamma.......................................................................... 124 123: Technische tekening afwerkingsprofiel ........................................ 125 124: Uitwerking van het prototype ..................................................... 127 125: Assemblage prototype ............................................................... 128 126: Aanbrengen van de primer ......................................................... 128 127: Het resultaat ............................................................................. 129 128: Productimage O - Fence............................................................. 131 129: Kleuraanbod O - Fence .............................................................. 132 130: Klassiek systeem ....................................................................... 133 131: Modulair systeem ...................................................................... 134 132: De minifix in het horizontale paalprofiel....................................... 135

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

11

TabellenTabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel 1: Meetresultaten HDT ......................................................................... 24 2: Meetresultaten schuurweerstand ....................................................... 32 3: Meetresultaten Statische en kinetische wrijvingscofficinten............... 33 4: Overzicht materiaaleigenschappen ..................................................... 34 5: Keuzematrix concepten..................................................................... 51 6: Keuzematrix concept I ...................................................................... 70 7: Keuzematrix concept II..................................................................... 71 8: Keuzematrix concept III.................................................................... 72 9: Theoretische vergelijking Twinson / hardhout / naaldhout .............. 103 10: Vergelijkende tabel versterkingsprofielen........................................ 110

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

12

1. Inleiding

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

13

Genspireerd door de natuur en gedreven door technologie, brengt Deceuninck NV traditie en innovatie samen in een nieuw revolutionair concept. Ontdek Twinson. Een nieuw revolutionair materiaal, vervaardigd uit een mengsel van hout en pvc. Door de voordelen van beide materialen te verenigen in n nieuwe grondstof brengt Twinson het beste uit twee werelden samen: het natuurlijke en warme uitzicht van hout n de duurzaamheid en onderhoudsvriendelijkheid van pvc. Het Twinson gamma bestaat momenteel uit n terrasconcept en vier gevelpanelen. 1

Figuur 1: Twinson - The best of both worlds

1.1 ProjectficheProjecttitels: Studie van Twinson houtcomposiet - extrusie. Ontwerp van een nieuw product uit Twinson. Uitwerking van een prototype. Ontwerptitel: Twinson O - Fence Projecttype: Studie en ontwerp.

Deze inleiding is een vrije samenvatting van de informatie op volgende website: http://www.Twinson.be (20/10/2006)

1

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

14

Bedrijf: Deceuninck NV, afdeling Product Development Bruggesteenweg 164, 8830 Hooglede-Gits info@Deceuninck NV.com www.Deceuninck NV.com www.Twinson.be Projectteam: Bernd Wolfvelde, Erik De Maeyer, Jean-Marc Marcinkowski, Godwin Van Willy Nel Projecteigenaar: Deceuninick NV - Jean-Marc Marcinkowski Projectleider: Bernd Wolfvelde Projectleden: Erik De Maeyer - Godwin Van Hooreweder - Willy Nel Stakeholderanalyse: Hooreweder,

Doelstellingen: Studie van Twinson: materiaaleigenschappen Ontwerpen van een nieuw concept. Uitwerking van een nieuw product in het Twinson gamma.

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

15

Kwaliteitseisen: Wettelijke voorzieningen: n.v.t. Veiligheidsnormen: n.v.t. Milieuvereisten: n.v.t.

Input: Stage bij Deceuninck NV van 26/06/06 tot 20/07/06. Ontwerpdossier opgesteld tijdens stageperiode. Kennis, ervaring en raadgeving van de externe promotors Erik De Maeyer en JeanMarc Marcinkowski. Kennis, ervaring en raadgeving van het werkend personeel bij Deceuninck NV. Raadgeving en begeleiding van de interne promotors Godwin Van Hooreweder en Willy Nel. Studie en ontwerp door Bernd Wolfvelde. Cursus Projectmanagement van Norbert Peirs. Cursus Labo Concurrent Engineering (planning) van Olivier Rysman. Bronnen op het World Wide Web.

Output: Uitvoeren en realiseren van de geformuleerde doelstellingen. Een werkend prototype van het ontwerp. Een gebundelde tekst en een Cd-rom.

Belangrijke presentatie indicatoren: Extrusie technische haalbaarheid Technische opbouw: minimum aantal onderdelen Integratie van de materiaaleigenschappen Montagesnelheid Beantwoorden aan het opgestelde lastenboek Marktgerichtheid

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

16

Projectbeperkingen: Geen technische realisatie van het product. Geen uitgebreide studie van de extruder. Geen uitwerking van systeemcomponenten die niet door een extrusieproces kunnen gemaakt worden. Geen uitwerking van de producthandleiding - montagehandleiding productfolders

Mijlpalen: 12 oktober: Presentatie - projectfiche 20 december: Presentatie - definitieve gemotiveerde keuze 30 maart: Presentatie - technisch uitgewerkt concept + principeprototype 16 april: Indienen eerste versie bij promotor 21 mei: Indienen finale versie + bewijs afgewerkt prototype 22 juni: Proefvoorstelling thesis 25 juni: Thesisvoorstelling

1.2 Huidig aanbod in Twinson1.2.1 O - Terrace

Figuur 2: Twinson O Terrace

Van tuinpad tot vijverboord, van terras tot zwembadrand, O - Terrace biedt u de oplossing voor buitenvloerbedekking. De onderhoudsarme planken zijn waterbestendig, splintervrij en bestand tegen insecten. Ze voelen zacht aan en zijn in hun fysische vorm een absolute schoonheid. De omkeerbaarheid van de plank biedt de keuze uit twee

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

17

verschillende esthetische afwerkingen. Hierdoor kunt u kiezen tussen een fijn of grof geribbelde structuur.

1.2.2 O - Face

Figuur 3: Twinson O - face

Van voor- tot achtergevel, van dakgevel tot dakrand, O - Face biedt u de ultieme bekleding met het natuurlijke uitzicht van hout en de duurzaamheid van pvc. De onderhoudsarme Twinson O - Face profielen zijn onder andere waterbestendig, splintervrij en bestand tegen insecten. Verder staan ze garant voor een esthetische meerwaarde aan uw bouwproject. Twinson O - face bestaat momenteel uit n verticaal en drie horizontale gevelprofielen.

Figuur 4: O - Face profielen

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

18

1.3 OpdrachtomschrijvingDat houtcomposiet materialen in de lift zitten hoeft geen extra uitleg. Verschillende bedrijven gaan op zoek naar andere mogelijkheden om houtvezels met polymeren te combineren. Om sterk te staan op de markt van houtcomposieten gaat Deceuninck NV op zoek naar nieuwe producten. Hierin schuilt dan ook de opdracht van dit eindwerk: Ontwerp een nieuw Twinson product aanleunend bij het bestaande gamma. Om kennis te maken met dit voor mij onbekende materiaal volgde ik een maand lang opleiding bij Deceuninck NV. Tijdens deze stageperiode stelde ik een ontwerpdossier op waarin alle materiaaltesten werden bekeken en de producteigenschappen werden onderzocht. Dit ontwerpdossier vormde dan ook de basis voor het schrijven van mijn thesis.

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

19

2. Informatiefase

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

20

2.1 MateriaalonderzoekDeceuninck NV heeft maar liefst twee jaar besteed aan de ontwikkeling van Twinson. Om er verder voor te zorgen dat Twinson aan de hoogste kwaliteitseisen voldoet, worden de productiegrondstoffen nauwgezet geselecteerd. Deceuninck NV doet steeds verder onderzoek naar het verband tussen het materiaal en zijn eigenschappen. Hiervoor zijn er twee types onderzoek mogelijk: Destructief onderzoek Bij destructief materiaal onderzoek wordt een proefstaaf gemaakt van het te onderzoeken materiaal. De opgetreden vervorming van het materiaal wordt opgemeten. Dit soort proeven is grotendeels genormaliseerd. Niet-destructief onderzoek Bij niet-destructief onderzoek wordt het materiaal niet of nauwelijks beschadigd. Met niet-destructief onderzoek bekijkt men andere materiaaleigenschappen dan bij destructief onderzoek. Er wordt bijvoorbeeld met ultrasoon- of rntgenapparatuur gekeken naar scheuren of holtes in het materiaal.

2.2 Wood polymer composites (WPC)Twinson bevindt zich in de WPC familie, een nieuwe familie van materialen. Zoals de naam reeds zegt: een mengsel van natuurlijke vezels en een mix van polymeren. WPC materialen kunnen niet beschouwd worden als houtsoort nog als polymeer. Het moet beschouwd worden als een eigen nieuw materiaal met zijn persoonlijke eigenschappen. Omdat deze nieuwe WPC materialen een groeiende markt kennen in Europa, is er een gebrek aan harmonie binnen de verschillende testmethodes die nodig zijn om de materiaaleigenschappen te definiren en producten van de nodige specificaties te voorzien. Tot nu toe had elke tak van de industrie zijn eigen testmethodes. Het spreekt

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

21

voor zich dat er nood was aan een Europese technische specificatie om de kennis betreffende dit nieuwe materiaal vast te leggen. Hiervoor richtte Deceuninck NV een werkgroep op. Hun bedoeling is een document op te stellen dat universeel kan gebruikt worden voor het testen van WPC materialen. Het bestaande document (CEN TC 249 WG 13) bestaat uit 3 delen: Deel 1 Hierin worden de verschillende testmethodes gedefinieerd samen met de relevante parameters en testcondities die nodig zijn om de materiaaleigenschappen van het WPC materiaal te achterhalen alsook de eigenschappen van de finale producten. Het bevat ook de omschrijving van alle gebruikte EN ISO normen en de uit te voeren testen. Voor deze testen worden individueel de fysische eigenschappen en omstandigheden beschreven. Voor de precieze opstelling van de test zelf, dient men de EN ISO normen door te nemen (dimensie proefstuk, temperatuur,). Deel 2 Hierin worden de vereiste en optionele eigenschappen van het WPC als materiaal gedefinieerd aan de hand van uitgevoerde testen volgens de EN ISO normen beschreven in deel 1. Deel 3 Hierin worden de vereiste en optionele eigenschappen van WPC producten gedefinieerd aan de hand van uitgevoerde testen volgens de EN ISO normen beschreven in deel 1. Deze producten worden apart besproken. Het is uiteraard de bedoeling om dit document in de toekomst om te vormen naar een Europees vastgelegde norm.

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

22

2.3 MateriaaleigenschappenIndien anders vermeld in de relevante norm wordt gebruik gemaakt van een proefstuk dat uitgezaagd, uitgefreesd en afgeschuurd wordt teneinde volgende dimensies te bekomen: 50mm x 50mm x 4mm. De numerieke waarden die vermeld staan, worden berekend uit een gemiddelde van testwaarden en kunnen dus als representatief genomen worden.

2.3.1 Dichtheidsmeting

2

In vochtvrije ruimte en met behulp van het Archimedes principe wordt de dichtheid van het materiaal berekend. Door het vergelijken van het soortelijke gewicht in lucht en ondergedompeld in water. resultaat: 1.398g/cm De dichtheid van een stof is een referentie voor de aanwezige massa van deze stof per volume-eenheid. Met zijn waarde van 1.398g/cm bevindt Twinson zich in het doorsnee gebied van de kunststoffen (waarden tussen 0.1 - 1.5). Om even een beeld te scheppen: Titaan:5g/cm, Lood: 10g/cm.

2.3.2 Vochtgehalte

3

Door gewichtsbepaling, bepaalt men het aanwezige vochtgehalte in het materiaal. resultaat: 0.18% Onder het vochtgehalte van een stof, verstaat men de gewichtshoeveelheid water aanwezig in de stof, uitgedrukt als een percentage van het drooggewicht van deze stof. Hout (hydrofiel) heeft een vochtgehalte van 8 tot 12%. Dergelijke vochtgehaltes gaan gepaard met het krimpen van de houtsoort bij blootstelling aan hoge temperaturen. PVC (hydrofoob) heeft een vochtgehalte van 0%.

2 Test uitgevoerd volgens NBN EN ISO 1183-1, Kunststoffen - Methoden voor het bepalen van de dichtheid van niet-geschuimde kunststoffen - Deel 1: Dompelmethode, vloeistof pyknometermethode en titratiemethode 3 Test uitgevoerd volgens ISO 16979, Houtachtige plaatmaterialen - Methode voor het bepalen van het vochtgehalte

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

23

Het vochtgehalte van Twinson is redelijk laag en dit is te danken aan de aanwezigheid van PVC. Het PVC gaat de houtvezels inkapselen waardoor vocht moeilijker bij de houtvezel kan komen.

2.3.3 Heat Deflection Temperature (HDT) 4HDT is een referentie voor de temperatuur waarbij doorbuiging optreedt onder een bepaalde aangelegde belasting. Hoe hoger de HDT hoe beter het materiaal bestand is tegen doorbuiging op hoge temperatuur. Een standaard teststuk (80mmx10mmx4mm) wordt onderworpen aan een drie puntsbelasting. De platte kant wordt constant belast zodat een buigend moment optreedt. De temperatuur waarbij een doorbuiging van 0.2% voorkomt wordt opgemeten, hiervoor gebruikt men drie verschillende methodes.

Figuur 5: Testopstelling HDT

A (1,80MPa) B (0,45MPa) C (8,00MPa) Evenwijdig aan de extrusie 76.3C 82.5C 62.7C Loodrecht aan de extrusie 73.3C 80.0C 58.9CTabel 1: Meetresultaten HDT

Het is duidelijk zichtbaar dat er een minimaal verschil is tussen de proefstukken genomen uit de verschillende extrusierichtingen.

2.3.4 Charpy test

5

Het proefstuk (80x10xmateriaaldikte) wordt horizontaal aan de uiteinden ondersteund. In het midden van de lengte ligt de impact lijn. Met een slingerbewegingTest uitgevoerd volgens NBN EN ISO 75, Kunststoffen - Bepaling van de doorbuigingstemperatuur onder belasting - Methode A: Algemene beproevingsmethode, Kunststoffen - Bepaling van de doorbuigingstemperatuur onder belasting - Methode B: Kunststoffen en eboniet met lange versterkte composieten, Kunststoffen - Bepaling van de doorbuigingstemperatuur onder belasting - Methode C: : Thermohardende laminaten met een hoge sterkte. 5 Test uitgevoerd volgens NBN EN ISO 179-1, Kunststoffen - Bepaling van de slagsterkte volgens Charpy Deel 1 : Niet-genstrumenteerde slagbeproeving4

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

24

gaat men tegen het materiaal slaan. De energie die de slinger nodig heeft om het materiaal te breken is een referentie voor de impact sterkte.

Proefstukken evenwijdig aan extrusie: 8.80kJ/m Proefstukken loodrecht aan extrusie: 5.36kJ/m Bovenstaande waarden zijn zeer laag, waardoor Twinson kan beschouwd worden als een zeer bros materiaal. Als constructiemateriaal is dit uiteraard een slechte eigenschap. PVC heeft een waarde van 40 waardoor het veel sterker/taaier is.

2.3.5 Rek eigenschappen

6

Bepaling van de weerstand van het materiaal bij een aangelegde spanning door trekproeven in een trekbank. Uit het verband tussen rek en spanning kan de elasticiteitsmodulus bepaald worden. Tijdens de analyse wordt een onderscheid gemaakt tussen elastische en plastische vervorming. 7 Dit kan grafisch worden weergegeven. Via de wet van Hooke elasticiteitsmodulus berekend worden.8

kan de

Figuur 6: Grafische weergave - Horizontale: procentuele rek (). Verticale: spanning ()6 7

Test uitgevoerd volgens NBN EN ISO 527 type 1B, Kunststoffen - Bepaling van de trekeigenschappen Elastische vervorming treedt op bij kleine spanningen. Wanneer de spanning verdwijnt, keert het materiaal terug naar zijn begintoestand. Boven een bepaalde elastische rek, treedt er blijvende vervorming op. Het materiaal keert niet meer terug, we spreken van plastische vervorming. 8 Intervalmeting: E = (- )/( - )

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

25

Het proefstuk wordt met constante snelheid uitgerekt langs zijn grootste longitudinale as totdat breuk optreedt of totdat de spanning een bepaalde waarde bereikt. Gemiddelde waarden worden genoteerd: Spanning: 35.95MPa Rek bij breuk: 0.90% Elasticiteitsmodulus Young: 6.01878 GPa Opmerkbaar is het uiterst kleine rekvermogen. Twinson heeft slechts een maximale rek van 0.90%, in vergelijking met PVC die een waarde heeft van 180%. Bijgevolg beschikt Twinson NIET over een plastisch gebied en kan dus enkel in het elastische gebied bestudeerd worden. Door zijn grote stijfheid en brosheid zal Twinson al breken in zijn vloeipunt waardoor dus het bereiken van de plastische fase onmogelijk wordt.

Figuur 7: Spanning - rek diagram, Twinson vs PVC

2.3.6 Hardheidsmetingen Brinell

9

De hardheid van een materiaal is de weerstand dat het materiaal biedt tegen blijvende belasting. Vaak wordt ervan uitgegaan dat de hardheid van een materiaal tegelijk ook een maat is voor de slijtvastheid en de duurzaamheid. Bij de hardheidsmetingen volgens Brinell wordt een kogel met een bepaalde diameter in het materiaaloppervlak gedrukt, vervolgens wordt met behulp van optische9

Test uitgevoerd volgens NBN EN 1534, Hout- en parketvloeren - Bepalen van indrukweerstand (Brinell)

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

26

meetapparatuur de diameter van de resulterende blijvende indrukking gemeten. Zo kan men de Brinell hardheid (HB) definiren. resultaat: 174.18= 174 HB Twinson is bijgevolg een uiterst hard materiaal en kan qua hardheid geplaatst worden tussen zacht staal en RVS.

2.3.7 Zwelling en waterabsorptie

10

Materialen hebben een bepaald vochtgehalte, dit is representatief voor de hoeveelheid water standaard aanwezig in de stof. Hiernaast nemen materialen ook water op wanneer ze terecht komen in vochtige ruimtes. Grote vochtopname kan ernstige gevolgen hebben betreffende vervorming van het materiaal, het gaat namelijk opzwellen en uitzetten. Procentuele toename van de dikte in mm en het gewicht in gram van het proefstuk (50x50x4), na 24 uur onderdompeling in water van 20C. dikte: 1.44% gewicht: 1.06% Dergelijke waarden zijn uiterst klein waardoor de vochtopname als nihil kan beschouwd worden. Merk echter op dat het hier om een kleine tijdspanne gaat. Tevens dient opgemerkt te worden dat vochtopname zal gebeuren langsheen de zijwanden. Daar op de boven en onderkant van het teststuk een minder doordringbare PVC laag aanwezig is.

10

Test uitgevoerd volgens NEN 317, Spaanplaat en vezelplaat - Bepaling van de diktetoename door zwelling na onderdompeling in water

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

27

Figuur 8: Ter vergelijking: schematische voorstelling van de vochtabsorptie van Twinson ten opzichte van hout

2.3.8 Buigingseigenschappen

11

Het berekenen van de weerstand van het materiaal tegen een constant aangelegd buigend moment. De meting kan men terug grafisch uitzetten. Ook hier wordt op de horizontale as de procentuele rek uitgezet en op de verticale as plaats men de buigspanning.12

Na meting worden de gemiddelde waarden genoteerd: Spanning: 65.59MPa Rek bij breuk: 1.30% De elasticiteitsmodulus kan terug berekend worden. Extrusie richting: 5854.63MPa Loodrecht aan de extrusie richting:4578.03MPa Merk op dat bij de test van de rekeigenschappen enkel metingen werden gedaan met stukken in de langsrichting. Dit komt omdat de dimensies beschreven in de bijhorende norm niet uit een bestaand Twinson product konden gehaald worden. De verkregen waarde (6018.78 MPa uit charpy test) is dus vergelijkbaar met de hierboven vermelde waarde.11 12

Test uitgevoerd volgens NBN EN ISO 178, Kunststoffen - Bepaling van de buigeigenschappen Zie figuur 5

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

28

Terug dient het geringe rekvermogen opgemerkt te worden. Qua spanningsopbouw bevindt Twinson zich tussen de doorsnee kunststoffen (ABS/PS/PO).

2.3.9 Kruipgedrag

13

Deze test bestaat uit het bepalen van de weerstand van het materiaal bij een langdurige elastische belasting van een proefstuk(10mmx5mmx120mm). Om dit weer te geven wordt de verlenging (in mm of in %) van het stuk uitgezet in functie van de tijd.plastisch gebied 1.00 0.90 0.80 0.70 0.60 kruip (%) 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 verwachte breuk = 1% dit komt overeen met 1E+19 uur elastisch gebied

1.E-03

1.E-01

1.E+01

1.E+03

1.E+05

1.E+07

1.E+09

1.E+11

1.E+13

1.E+15

1.E+17

1.E+19

1.E+21

tijd (uur)

Figuur 9: Grafische voorstelling van de meetresultaten in verband met rekeigenschappen

Tijdens de test van de rekeigenschappen maximale waarde bereikt.

14

werd de maximale procentuele rek

vastgelegd op 0.90%. Het proefstuk zal dus theoretisch breken wanneer het deze

Om dit punt te benaderen, werd de kruipcurve gextrapoleerd tot een maximale rek van 1%. De tijd die hiermee overeenkomt is 1019 uur, op voorwaarde dat er zich geen verdere knikpunten meer voordoen. Bij deze berekening wordt uiteraard geen rekening gehouden met klimatologische omstandigheden (warmte, vochtigheid, ) die het kruipgedrag sterk negatief kunnen benvloeden.13 14

Test uitgevoerd volgens Kunststoffen - Bepaling van het kruipgedrag - Deel 1: Kruip onder trekspanning Zie 2.1.5. Rekeigenschappen

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

29

2.3.10 Lineaire thermische uitzetting

15

Dimensieverandering van het materiaal onder invloed van temperatuursverandering kan drastische gevolgen hebben. Bijvoorbeeld kan bij montage het materiaal uitzetten en tegen elkaar aan komen te liggen waardoor er inwendig grote spanningen kunnen optreden die vormveranderingen tot gevolg hebben. De opgemeten dimensieverandering van een proefstuk in functie van de temperatuur en dit bij een temperatuurinterval van 80C (-20C / +60C): Volgens de extrusie richting: 0.02297 mm/mC Loodrecht aan de extrusie richting: 0.04803mm/mC Dikte variatie: 0.08407mm/mC Bovenstaande cofficinten tonen aan dat de lineaire uitzetting loodrecht aan de extrusierichting 2 maal zo groot is (per eenheid = mm/mC) als deze evenwijdig eraan en dat de diktevariatie 3 maal zo groot is. (per eenheid = mm/mC).

2.3.11 Brandgedrag - zuurstof index

16

Bepaling van de minimum concentratie aan zuurstof (in menging met stikstof) die zorgt voor het in stand houden van de verbranding van een smal verticaal proefstuk. resultaat: 26.7% Hoe hoger deze index, hoe brandveiliger het materiaal want er moet immers veel meer zuurstof aan toegevoegd worden. Dat hout hierop slecht scoort spreekt voor zich. PVC echter heeft zelfdovende eigenschappen en dit door de aanwezigheid van de chloor in de PVC. Het gebruik van PVC vermindert dus de kans op brand en vermindert tevens de snelheid waarmee de brand zich verspreidt. Met zijn score van 26.7% bevindt Twinson zich op de grens van de zelfdovendheid. Op zich is dit geen slechte waarde door de aanwezigheid van hout. Toch

Test uitgevoerd volgens NEN-ISO 11359-2, Kunststoffen - Thermomechanische analyse (TMA) - Deel 2: Bepaling van de lineaire thermische uitzettingscofficint en de verglazingstemperatuur16

15

Test uitgevoerd volgens NBN EN ISO 4589-2, Kunststoffen - Bepaling van het brandgedrag met de zuurstofindex - Deel 2 : Beproeving bij omgevingstemperatuur

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

30

dient deze waarde in de toekomst nog te stijgen om te voldoen aan de hedendaagse brandvereisten in de internationale bouwindustrie.

2.3.12 Weerstand tegen bodembewonende micro organismen, rotten en micro schimmels 17De test bestaat uit het testen van de natuurlijke duurzaamheid van het materiaal tegen rottende werking en dit gedurende meerdere weken. Aan de hand van de test opstelling wordt een x-waarde18

berekend.

Figuur 10: Grafische weergave van de testresultaten

Met zijn x-waarde kleiner dan 0.1 na 32 weken, behaalt Twinson een duurzaamheidklasse 1. Welke garant staat voor een hoge duurzaamheid. Hierdoor is de verwachte levensduur bepaald op 25 jaar.

2.3.13 Vicat temperatuur

19

Test uitgevoerd volgens prCEN/TS 15534-1, Wood-plastics composites (WPC) - Deel 1: Test methode voor de eigenschappen van WPC materialen en producten 18 X-waarde: het gemiddelde gewichtsverlies van het proefstuk in verhouding met het gemiddelde gewichtsverlies van het referentiestuk 19 Test uitgevoerd volgens NEN EN ISO 306, Kunststoffen - Thermoplastische materialen - Bepaling van de Vicat-verwekingstemperatuur (VCT)

17

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

31

Bepalen van de verwekingtemperatuur van het materiaal. Vanaf deze temperatuur kan het materiaal plastisch verwerkt worden. Niet gelijk aan extrusietemperatuur! resultaat: 90.1C

2.3.14 Slip weerstand

20

Test uitgevoerd in natte omstandigheden op een ruw oppervlak. Hierbij worden de USRV- waardes gemeten (unpolished slip resistance value). Twinson bevat een hoge slipweerstand. Dit is een groot voordeel ten opzichte van veel gebruikte houtsoorten die een lage slipweerstand hebben.

2.3.15 Schuurweerstand

21

Via een soort schuurband, met speciale wieltjes worden alledaagse bewerkingen gesimuleerd. Men gaat na welk schurend effect deze op het materiaal hebben. Hieruit kan men het toepassingsgebied van het materiaal gaan verkennen. Wiel nr. CS10 Wiel type Veerkrachtig Samenstelling Rubber en schurende korrels Rubber en schurende korrels Gevuld met glas AL2O3 Gewicht 500g 1000g 500g 1000g 500g 1000g 500g 1000g Schurend effect Matig In de praktijk Kuisen Polijsten, poetsen Normale handelingen Normaal verkeer Voetgangers Intensief zwaar verkeer Hogedrukslaminaat

CS 17

Veerkrachtig

Normaal

H 18 S 42

Nietveerkrachtig Nietveerkrachtig

Matig Hevig

Tabel 2: Meetresultaten schuurweerstand

Bovenstaande waarden zijn aanleunend bij waarden van harde houtsoorten.

Test uitgevoerd volgens NBN EN ISO 1339, Betontegels - Eisen en beproevingsmethoden Test uitgevoerd volgens NEN ISO 9352, Kunststoffen - Bepaling van de weerstand tegen slijtage met een slijpwiel21

20

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

32

2.3.16 Brandgedrag - reactie op vuur

22

Er wordt getest welke bijdrage het materiaal heeft in de uitbereiding van een ontstaan vuur. Franse klassering: M1 - M2 - M3 - M4 Belgische klassering: A0 - A1 - A2 - A3 - A4 Score: M3 en A3 Met zijn matige score bevindt Twinson zich op de rand om gebruikt te worden als bouwmateriaal.

2.3.17 Statische en dynamische wrijvingscofficint relatief aan deze van staalMeten van de weerstand tegen het starten van glijden en het blijven glijden over een stalen plaat. Een soort cofficint voor de moeilijkheid waarmee het oppervlak van het materiaal zal glijden over een aanliggend oppervlak. (hier staal) Bij verschillende temperaturen worden de cofficinten gemeten.

C 15C 25C 35C

s

k

Gem.

0,20 0,27 0,23 0,23

0,19 0,19 0,20 0,195

Tabel 3: Meetresultaten Statische en kinetische wrijvingscofficinten

22

Test uitgevoerd volgens NF P 92-501, Kunststoffen - Beproeving volgens de Franse epiradiator methode en NBN S 21-203, Kunststoffen - Beproeving volgens de Belgische ipiradiator methode

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

33

2.4 Overzicht materiaaleigenschappenDensity Moisture content HDT cfr Vicat Flexural impact Tensile properties waarde eenheid 1,398 g/cm 0,18 % 60 - 85 C 8,8 KJ/m 5,36 KJ/m 35,95 Mpa 0,9 % 6000 MPa 174 HB 1,44 % 1,06 % 65,95 Mpa 1,3 % 5854 MPa 4587 Mpa grafisch voorgesteld 0,022 mm/mC 0,048 mm/mC 0,084 mm/mC 26,7 % grafisch voorgesteld

// E dikte gewicht E // E //

Resistance to indentation Swelling and water absorption Flexural properties

Tensile creep Linear thermal expansion

Burning behavior Resistance against soil inhabiting, rotting, fungiTabel 4: Overzicht materiaaleigenschappen

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

34

2.5 Verwerking van de grondstofDat Deceuninck NV ook bij de productie van Twinson kiest voor het extrusieproces spreekt natuurlijk voor zich. Kennis inzake extrusie van PVC kan worden overgedragen op de productie van Twinson. Toch zijn er in het productieproces enkele grote verschillen. Bij de extrusie van WPC materialen maakt men gebruik van PUSH - extrusie. Hierbij worden de profielen voortgestuwd enkel door de druk afkomstig van de drukopbouw in de spuitkop. Er is dus geen trekeenheid aanwezig. Enkele proceskenmerken: Het ingekleurde granulaat is op voorhand gemengd en wordt gravimetrisch in de kokers gevuld. Deze 423

kokers bevinden zich op een platform boven de spuiteenheid.

Figuur 11: Links: Opstelling van de kokers Figuur 12: Rechts: De nodige 4 kokers

De extruder bestaat uit een dubbele schroef. Halverwege deze dubbele schroef is er een ontgassingsopening waar de smelt ontgast wordt door middel van een vacumpomp.

23

1 koker voor het hoofdgranulaat, 1 koker voor recuperatie en 2 kokers voor kleurpigmenten

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

35

Tijdens de extrusie mag de drukopbouw niet te bruusk verlopen, dit omwille van de brosheid van het materiaal. De geleverde druk tijdens de extrusie dient laag te blijven en dit door de aanwezigheid van de houtvezel.

Figuur 13: Het verwekingsgedeelte met bovenaan de ontgassing van de smelt

Tussen de verschillende delen van de spuitkop is er een luchtlaag voorzien. Deze dient als isolator zodat de overgang tussen de warme spuitmond en de koude kalibers niet te bruusk verloopt. Een bruuske overgang zou immers de kans op breuk sterk vergroten.

Figuur 14: De verschillende delen van de spuitkop met luchtlaag

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

36

Afkoeling van het profiel gebeurt in de afkoeleenheden door middel van water en lucht. In dergelijke afkoeleenheden zijn er kalibers aangebracht die zorgen voor de vormgeving en de geleiding van het profiel.

Figuur 15: De afkoeleenheid met kalibers

Na het verlaten van de koeleenheid, wordt het profiel gedroogd in twee stappen. Dit met behulp van een vacumpomp.

Figuur 16: Droging van het gextrudeerde profiel

Bernd Wolfvelde

Twinson O Fence

37

2.6 BewerkingsmogelijkhedenWelke bewerkingsmogelijkheden nu precies van toepassing zijn op Twinson wordt duidelijk gemaakt in onderstaand schema. De eventuele resultaten van diverse materiaaltesten worden weergegeven bij de desbetreffende bewerking.

Figuur 17: Schematische voorstelling van mogelijke bewerkingen

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

38

3. Exploratiefase

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

39

Vanuit dagdagelijkse gebeurtenissen wordt een mindmap opgesteld. Hierbij wordt Twinson als centraal item gezet en onderverdeeld in 6 verschillende categorien: Buiten: alles wat met buitentoepassingen te maken heeft. Binnen: alles wat met binnentoepassingen te maken heeft. Verkeer: alles wat onder de noemer verkeer wordt verstaan. Hout en PVC: alle toepassingen die verwijzen naar het specifieke gebruik van hout of pvc Water Licht

3.1 Voorstudie

Figuur 18: Mindmap - algemene categorien

Per categorie worden onderwerpen toegevoegd en gerangschikt. Later worden de overkoepelende items samengenomen en vertaald naar een bestaande problematiek. Vanuit deze bestaande problematiek wordt er gezocht naar nieuwe concepten.

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

40

Figuur 19: Mindmap Buiten

Figuur 20: Mindmap - Binnen

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

41

Figuur 21: Mindmap - Verkeer

Figuur 22: Mindmap - Hout - PVC

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

42

3.2 Analyse van de mindmap; vertaling naar actuele problematiekOp de verschillende mindmaps worden de wederkerende elementen in kleur gezet. Deze worden samengevat en vertaald naar 4 hoofdcategorien namelijk tegels, palen, omheining en fenestratie.

3.2.1 Tegels

Figuur 23: Categorie tegels

Tegels die kunnen gebruikt worden voor de bekleding van wanden in vochtige ruimtes of opslagruimtes. Denk hierbij aan badkamers, saunas, stoombaden, zwembaden, De tegels kunnen ook gebruikt worden als roosters die de vochtige vloer scheiden van een droog oppervlak. Zo wordt slipgevaar vermeden. Denk hierbij aan roosters voor in douches, naast de douchecabine, naast het bad, looproosters voor in zwembaden,

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

43

Daarnaast kunnen met het concept tegels ook tuintegels uitgewerkt worden. Deze dienen voor het aanleggen van wandelpaden, paden rond vijvers, dijken aan het strand, paden in bossen, Bovenstaande toepassingen maken optimaal gebruik van de materiaaleigenschappen van Twinson. Voorbeelden hiervan zijn de geringe vochtopname, de hoge slipweerstand en zijn duurzaamheidklasse 1.

3.2.2 Palen

Figuur 24: Categorie palen

De extrusie van een universeel paalprofiel kan een antwoord bieden op de gevonden problemen bij buitentoepassingen. Terug gebruik makend van de materiaaleigenschappen van Twinson, bieden de palen een meerwaarde ten opzichte van bestaande toepassingen met houten palen. Enkele mogelijke toepassingen: Schommels Rampalen Wegwijzers Aanduiding van fietsroutes, voetgangerszones, Afbakening van weides, reservaten, eigendommen, Tuinpalen: waslijnen, composthopen, groeihelpers voor bomen en planten, Parkeerplaatsen Vijvers Verkeerstoepassingen: flitspalen, infopalen, verkeerslichten,

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

44

Figuur 25: Paalprofiel - informatie

Figuur 26: Paalprofiel - afbakening/rampalen

3.2.3 OmheiningHet concept afbakening, omheining, balustrade, grensafschermer komt vaak voor. Het afbakenen van domeinen zoals tuinen, landgoederen en priv terreinen zijn hier voorbeelden van.

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

45

Figuur 27: Omheining - Afbakening domeinen

Denk daarnaast aan het gebruik als balustrade die dient voor het afbakenen van een kleiner terrein zoals terrassen, balkons, vijvers.

Figuur 28: Omheining - Balustrade

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

46

Dergelijk concept kan breed uitgewerkt worden en kent vele toepassingen. Leg even de link met het uitgebreid toepassingsgebeid van Collstrop producten.

Figuur 29: Omheining - Klimplantroosters

Figuur 30: Omheining - Tuinschermen

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

47

Figuur 31: Omheining - Windschermen

3.2.4 FenestratieHet bestaand gamma aan Deceuninck NV producten in PVC kan uitgebreid worden met Twinson producten. Denk hierbij aan ramen en deuren maar ook rolluiken, dakgoten en dakbedekking.

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

48

Figuur 32: Fenestratie Rolluiken

Figuur 33: Fenestratie - Dakgoten - Dakbedekking

In

het

volgend

hoofdstuk

wordt

een

keuze

gemaakt

tussen

deze

4

hoofdcategorien.

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

49

4. Conceptfase

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

50

4.1 ConceptkeuzeAan de hand van een keuzematrix wordt een concept gekozen dat de basis vormt voor het onderwerp van dit eindwerk. De onderwerpen waartussen gekozen kan worden zijn de eerder gevonden 4 hoofdcategorien.

Integratie materiaaleigenschappen

Uitbreiding op Twinson Gamma

Tegels Palen Omheining Fenestratie

1 5 5 4

3 3 4 4

3 4 4 3

2 5 4 2

1 1 4 3

2 2 4 4

Uitdaging in het ontwerpproces 2 3 5 5

Extrusie-technische toepassing

Complexheid van het ontwerp

Meerder toepassingsgebieden

Massaproductie

14 23 30 25

Tabel 5: Keuzematrix concepten

Naast de beste score wordt de keuze van het concept omheining nog extra versterkt door het aspect Home improvement.

4.2 Home ImprovementEn van de doorslaggevende argumenten voor de keuze van het concept omheining schuilt in de term Home Improvement. Onder Home Improvement wordt het creren van een behoefte bij de klant om zijn huis volledig af te werken in Twinson verstaan. Via het aanbod van een uitgebreid gamma kan de producent deze behoefte invullen bij zijn klanten. Dit toegepast op het concept omheining: Als eerste stap wordt het huis bekleed met Twinson cladding. Daarna wordt een terras gelegd met de Twinson decking profielen.

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

51

Figuur 34: Links: Home Improvement - Twinson cladding Figuur 35: Rechts: Home Improvement - Twinson decking

Het resultaat is een huis met een volledig afgewerkte gevel en bijpassend terras.

Figuur 36: Links: Home Improvement - voorlopige afwerking Figuur 37: Rechts: Home Improvement - toekomstige afwerking

Door het aanbieden van een balustrade ontstaat de behoeft om het terras af te bakenen. Nadien ontstaat de behoefte voor het afbakenen van de volledige tuin.

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

52

4.3 Balustrade4.3.1 ConceptdefinitieOmdat natuurlijk niet op alles een antwoord kan geboden worden, wordt in samenspraak met Deceuninck NV het gekozen concept vastgelegd en exact gedefinieerd. Het nieuwe Twinson product dat uitgewerkt wordt is een balustrade en krijgt de officile naam Twinson O Fence. Dit in navolging van de reeds bestaande producten. Onder de productnaam O - Fence schuilt een systeem waarmee kleine ruimtes worden afgebakend. Denk hierbij aan terrassen, zwembaden, parkings, grasperken,

Figuur 38: Conceptdefinitie O - Fence

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

53

4.3.2 SysteemvereistenEnkele systeemvereisten waaraan het concept balustrade moet voldoen: Er moeten verschillende hoeken kunnen gevormd worden. De verschillende elementen moeten als een doorlopend geheel aan elkaar kunnen worden gekoppeld. Er moet een hoogteverschil kunnen overbrugd worden. Het systeem moet in hoogte aanpasbaar zijn. Het systeem moet in lengte aanpasbaar zijn. Het systeem moet op eender welke ondergrond kunnen bevestigd worden. Integratie van een handrail moet mogelijk zijn. Het systeem moet kunnen opgevuld worden met verschillende componenten.

Figuur 39: Concept Balustrade

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

54

4.3.3 LastenboekOm tijdens de uitwerking van het concept balustrade binnen de juiste grenzen te werken wordt in samenspraak met Deceuninck NV een lastenboek opgesteld. Materiaaleisen: Uiteraard is het hoofdmateriaal waarmee gewerkt wordt Twinson. Combinatie tussen verschillende materialen is mogelijk. Voor systeemonderdelen kan een beroep gedaan worden op andere materialen. Eventueel aluminium extrusie voor de moeilijkere producten wegens het goedkopere productieproces. Bij het aangeboden concept kunnen accessoires aangekocht worden in verschillende materiaalsoorten. Zo wordt een breed gamma aangeboden in verschillende prijsklassen. De gecombineerde materialen moeten duurzaam zijn, dit wegens de duurzaamheidsklasse 1 van Twinson. Systeemvereisten: Zie 4.3.2 Combineerbaar met verschillende soorten terrassen (plankenvloer, tegelvloer). Niet enkel terrassen in Twinson. Montage moet mogelijk zijn nadat het terras er al enige tijd ligt; een onafhankelijk systeem. Geen zware esthetische nadruk; Design maar zeer eenvoudig. Technische eisen: Een minimum aantal aan verschillende extrusielijnen. Geen speciale machines nodig voor de extrusie nabewerkingen. Minimaliseren van het aantal onderdelen. Het profiel moet geborsteld kunnen worden. De borstelmachine kan maximum 5 zijdes borstelen. Om een zo sterk en licht mogelijk profiel te bekomen moet er gewerkt worden met verschillende wanddiktes.

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

55

Montage-, demontage- en onderhoudseisen: Doelpubliek: Niet gericht naar professionelen. Het is niet de bedoeling een aparte dienstverlening te creren voor het plaatsen van de balustrade. De balustrade moet door de doorsnee hobbyist kunnen geplaatst worden met een minimum aan werktuigen. Het hoofdprofiel zal geleverd worden op een standaard lengte en dient door de consument zelf op lengte verzaagd te worden. Het systeem moet demontabel zijn. Het systeem moet gemakkelijk zijn in onderhoud. Afspuiten met een hogedrukreiniger zonder dat er elementen loskomen te zitten is een basisvereiste. Veiligheidseisen: Wettelijke voorzieningen en normen: Na een uitgebreide zoektocht door zowel de student als de mensen van Deceuninck NV werden geen voorschriften en normen teruggevonden. Wel bestaan er veiligheidsvoorschriften voor specifieke toepassingen. Bij het voorschriften ligt de verantwoordelijkheid bij de installateur voldoen aan deze

en niet bij Deceuninck NV. Transporteisen: De balustrade is opgebouwd uit verschillende elementen die eenvoudig handelbaar en verpakbaar zijn. De profielen verlaten Deceuninck NV op een standaardlengte van 6m. De profielen worden intern vervoerd op de geschikte paletten van 6m. Het profiel moet stapelbaar zijn op deze paletten. De onderdelen mogen niet beschadigd worden bij intern en extern transport.

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

56

4.4 Ergonomisch onderzoek 24De hoogte van de balustrade wordt gekozen door de persoon die het systeem plaatst. Om deze persoon de juiste informatie mee te geven in de productbrochure en om verhoudingsgewijs correcte beelden te renderen, wordt de meest geschikte hoogte van een balustrade gezocht. Uitgaande centimeter. van antropometrische modellen wordt de ellebooghoogte als

referentiepunt genomen. Hieruit blijkt dat de ideale hoogte gelegen is tussen 90 en 100

Figuur 40: Antropometrisch model

24

Informatiebron: www.dinbelg.be

DinBelg 2005 antropometrie tabel

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

57

4.5 Benchmarks 25Vooraleer over te gaan tot een definitieve conceptuitwerking en conceptkeuze wordt een marktonderzoek gedaan. Hierbij wordt gezocht naar de benchmarks van O Fence. Naast de functie van inspiratiebron dienen deze benchmarks ook als referentiepunt voor de verdere ontwikkeling van O Fence. Na een uitgebreide analyse wordt volgend onderscheid gemaakt: Architecturale systemen: de nadruk ligt op het rustieke en de architecturale vorm. Design: bij deze systemen ligt de nadruk op het design en niet zo zeer op het functionele. Klassiek: klassieke systemen bestaande uit een houten paal en houten opvulelementen. Modulair: alle systemen die in modules worden opgebouwd. Glas: Versterkte systemen waarbij de opvulelementen enkel bestaan uit glas. Rechtstreekse concurrentie: de markt van reeds bestaande composiet balustrades.

25

Voor grotere afbeeldingen: zie bijlage 1

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

58

4.5.1 Architecturaal

Figuur 41: Compilatie architecturaal

4.5.2 Design

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

59

Figuur 42: Compilatie design

4.5.3 Klassiek

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

60

Figuur 43: Compilatie klassiek

4.5.4 Modulair

Figuur 44: Compilatie modulair

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

61

4.5.5 Glas

Figuur 45: Compilatie glas

4.5.6 Concurrentie: composiet balustrades

Figuur 46: Compilatie bestaande composiet balustrades

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

62

4.6 Conceptuele analyseAan de hand van de Triz-methode26

wordt het concept van de balustrade verder

geanalyseerd. Hierbij worden bestaande balustrades getoetst aan voorkomende trends waaruit in een later stadium de innovatiemogelijkheden van het concept balustrade duidelijk worden. Deze trendanalyse wordt gevisualiseerd met behulp van een radar plot.

Figuur 47: Radar plot - Triz-methode

Vooral op het gebied van ruimte kan er gennoveerd worden. Deze innovatie richt zich vooral op Twinson als materiaal en is bijgevolg niet toepasbaar in dit eindwerk. Op het gebied van interface daarentegen kan er sterk gewerkt worden tijdens het ontwerpen van O - Fence. Het aantal montage stappen, de productkeuze, het design, zijn hier enkele voorbeelden van.

26

Triz-methode: zie bijlage 2 Gebruikte software: Creax Innovation Suite 3.1 - Trial version

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

63

4.7 Structurele analyseBij de structurele opbouw van een balustrade wordt een onderscheid gemaakt tussen de volgende componenten:

Figuur 48: Structurele analyse basiscomponenten

Afdichting van de paal: omdat er met extrusieprofielen wordt gewerkt, moet er een afdichtingskapje voorzien worden.

Fixatie van de tussenstukken: verschillende opvulmogelijkheden moeten aan de dragende paalstructuur kunnen bevestigd worden.

Fixatie van de paal: de bevestiging van het paalprofiel aan de ondergrond. Het paalsysteem: het paalprofiel zelf moet goed ontworpen zijn; denk hierbij aan materiaaldiktes, versterkingsribben, de voorziening van een holle ruimte voor een extra versterkingsprofiel,

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

64

5. Definitieve conceptkeuze

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

65

5.1 ProbleemanalyseHet lastenboek wordt vertaald naar drie hoofdconcepten die een antwoord bieden op de gestelde systeemvereisten 27 van O - Fence.

Figuur 49: 3 hoofdconcepten

5.1.1 Concept IHet klassieke systeem waar tussen 2 vaste palen verschillende opvulelementen kunnen geplaatst worden. Dit kunnen horizontale, verticale of diagonale elementen zijn 28. Daarnaast kunnen er ook volledige panelen gebruikt worden 29. De elementen of panelen worden gefixeerd met behulp van een haaks profiel. Op het bovenste element kan een afwerkingsprofiel of een handrail geklikt worden.

27 28 29

Systeemvereisten: voor meer informatie zie 4.3.2 Systeemvereisten Zie Ia op de figuur Zie Ib en Ic op de figuur

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

66

Figuur 50: Concept 1

5.1.2 Concept IIBij dit concept wordt een grondrail rechtstreeks op de grond gemonteerd. Na het voorzien van de nodige afdichtingen kunnen verschillende opvulpanelen in de grondrail geklikt worden. De grondrail en de opvulpanelen kunnen op verschillende lengtes worden verzaagd.


Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

67

5.1.3 Concept IIIEen modulaire oplossing waarin verschillende opvulelementen worden geschoven. Het geheel wordt gevormd door 1 basisprofiel dat onderling haaks wordt verbonden.


Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

68

5.2 ConceptkeuzeDe keuze tussen de verschillende concepten gebeurt in samenwerking met Deceuninck NV aan de hand van een beslissingsmatrix met wegingsfactoren. Hierin wordt een onderscheid gemaakt tussen de verschillende vereisten van het concept balustrade. Systeemvereisten 30: Toetsing aan de hand van het vooropgestelde concept balustrade.

Figuur 53: Concept balustrade

Ontwerpvereisten: Vereisten gesteld voor het ontwerpen in Twinson. Montagevereisten: Vereisten gesteld bij de montage van Twinson producten voor de vooropgestelde doelgroep in het lastenboek. Merchandising: Samenraapsel van enkele onderdelen in het lastenboek. Het ontwerpen: Persoonlijke vereisten gesteld bij het ontwerpen van een balustrade.30

Voor meer informatie zie 4.3.2 systeemvereisten

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

69

Systeemvereisten Hoek 4 Rechte hoek 5 Doorlopend 5 Trappen 3 Hoogte 4 Ruimte 3 Handrail 5

Concept I

29

Ontwerpvereisten Concept I Integratie van andere materialen? Optimale Twinson integratie? Technische haalbaarheid? 4 5 2 11

Montagevereisten Concept I 2 2 5 9

Montagesnelheid Montage-eenvoud Montage op alle ondergronden?

Merchandising Concept I 3 1 3 2 4 13

Eenvoudig design Innovatief karakter Omgevingsintegratie Meerdere toepassingsgebieden Modulariteit - transport

Het ontwerpen Concept I 2 2 5 9

DFA DFD Uitdaging

Totale score

71

Toekennen score

van 1 tot 5

Tabel 6: Keuzematrix concept I

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

70


Concept II

22

Ontwerpvereisten

Concept II Integratie van andere materialen? Optimale Twinson integratie? Technische haalbaarheid? 2 3 5 10

Montagevereisten Concept II 4 5 5 14


Merchandising Concept II 4 4 3 2 4 17


Het ontwerpen Concept II 3 3 4 10

DFA DFD Uitdaging

Totale score

73

Toekennen score

van 1 tot 5

Tabel 7: Keuzematrix concept II

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

71


Concept III

27

Ontwerpvereisten Concept III Integratie van andere materialen? Optimale Twinson integratie? Technische haalbaarheid? 4 3 4 11

Montagevereisten Concept III 3 3 5 11


Merchandising Concept III 4 3 5 5 4 21


Het ontwerpen Concept III 4 4 3 11

DFA DFD Uitdaging

Totale score

81

Toekennen score

van 1 tot 5

Tabel 8: Keuzematrix concept III

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

72

5.3 BesluitVoor de verdere uitwerking wordt gekozen voor het modulaire concept 3. Dit omdat, mits een goed uitgewerkte profieldoorsnede, het modulaire concept een antwoord kan bieden voor concept 1 en concept 3.

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

73

6. Uitwerking

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

74

6.1 Voorstudie van modulaire systemenOnder de noemer modulaire systemen worden enkele voorstellen van

profieldoorsneden gedaan die een antwoord kunnen bieden op zowel het modulaire als het klassieke concept. Wanneer er gewerkt wordt met een profieldoorsnede gebaseerd op onderstaand principe dan kunnen er modulaire en klassieke systemen gebouwd worden.

Figuur 54: Profieldoorsnede voorstudie

Bij het plaatsen van planken in de linkse en de rechtse holte met het cijfer nummer 2 kunnen er klassieke systemen worden gebouwd. Wanneer er planken worden geplaatst in de holtes met nummer 1, kunnen er modules worden gebouwd. Om de module af te werken worden de basisprofielen in verstek gezaagd en haaks aangetrokken.

Figuur 55: Verbinding modulair systeem

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

75

6.1.1 Voorstel 1De planken worden in de driehoekige structuur geschoven. Bij de klassieke opbouw kan een hoek op verschillende manieren worden uitgewerkt. Indien de klant dergelijke uitwerking wenst, kunnen de modules ook aan elkaar geschroefd worden.

Figuur 56: Voorstel profieldoorsnede 1

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

76

6.1.2 Voorstel 2De integratie van 3 holtes in 1 profiel maken de assemblage van modules en klassieke opbouw mogelijk. De onbenutte profielholte wordt afgedekt met een strook die in de holte klikt.


Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

77

6.1.3 Voorstel 3Bij deze rechthoekige structuur wordt er gebruik gemaakt van hulpstukjes die in het paalprofiel worden geschroefd en waarin nadien de opvulelementen worden geklikt.


Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

78

6.1.4 Voorstel 4Dezelfde rechthoekige structuur als in voorstel 3 maar voor het bevestigen van de opvulelementen wordt gebruik gemaakt van bestaande pennen uit de meubelindustrie.


Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

79

6.2 Voorstel 1: SysteemmogelijkhedenVoor de verdere uitwerking wordt er gewerkt met voorstel 1. Vooraleer aan de technische uitwerking te beginnen, worden de verschillende systeemmogelijkheden in kaart gebracht. Aan de hand van deze studie wordt de beslissing genomen of er al dan niet verder gegaan wordt met dit voorstel.

6.2.1 ModulesSystemen die modulair worden opgebouwd en opgevuld met verschillende soorten opvulelementen. De aparte modules kunnen op verschillende ondergronden worden geplaatst. Indien gewenst, kunnen zij ook aan elkaar worden geschroefd.

Figuur 60: Compilatie modules

Met glas kunnen er volledig gesloten modules worden gebouwd.

Figuur 61: Gesloten module gevuld met glas

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

80

Figuur 62: Mogelijkheden met gesloten modules

Figuur 63: Modules met opstaande latten

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

81

6.6.2 Klassieke opbouwDoor de vormgeving van de profieldoorsnede wordt een antwoord geboden aan de vereisten van concept 1, namelijk de klassiek opbouw.

Figuur 64: Klassiek opbouw

Figuur 65: Detailafbeelding hoekuitwerking

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

82

6.2.3 Andere toepassingen

Figuur 66: Combinatiemogelijkheden met modulaire systemen

Figuur 67: Visuele afscherming in bvb parken

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

83

Figuur 68: Klimplantrekken / tuinafschermer

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

84

6.3 MontageprincipeNa de algemene goedkeuring van voorstel 1, wordt het lastenboek er nogmaals bijgehaald. Om te kunnen beantwoorden aan de technische-, montage- en demontageeisen wordt er een algemeen montageprincipe uitgewerkt. Bij de uitwerking van dit montageprincipe werd snel duidelijk dat wanneer er een antwoord kan geboden worden aan de montagevereisten voor de klassiek opbouw, dit antwoord ook van toepassing is voor de modules. De analyse van het montageprincipe gebeurt dus aan de hand van de klassieke opbouw.

Figuur 69: Klassieke opbouw voor analyse van het montageprincipe

In functie hiervan worden de volgende elementen onderscheiden: Het paalprofiel waarin alle elementen worden geschoven. De montagevoet met opgelast versterkingsprofiel in staal dat aan de ondergrond wordt vastgemaakt en waarover nadien het paalprofiel wordt geschoven.

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

85

De opvulelementen met afstandshouders die van bovenuit in het paalprofiel worden geschoven.

Het afdekkapje waarmee het holle profiel wordt afgesloten en dat zorgt voor het opspannen van de opvulelementen.

Afdekkapje Spuitgietstuk Tussenschot

Afstandshouder / Afwerkingsprofiel Afdekkapje Spuitgietstuk Montagevoet Staalprofiel

Figuur 70: Montageprincipe

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

86

Enkele montageprincipes in detail: De montagevoet wordt naar gelang de ondergrond met het nodige

bevestigingsmateriaal vast gemaakt.

Figuur 71: Vastzetting montagevoet

Het paalprofiel wordt over de montagevoet geschoven en met het nodige bevestigingsmateriaal vastgeschroefd.

Figuur 72: Links: overschuiven van het paalprofiel Figuur 73: Rechts: vastzetting

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

87

Nadien worden de opvulelementen in de holtes geschoven en vastgemaakt. Het geheel wordt afgewerkt met een afwerkingsprofiel en een afdekkapje.

Figuur 74: Links: Tussenschotten worden ingeschoven en vastgezet Figuur 75: Rechts: Afwerking met afwerkingsprofiel en afdekkapje

Het enige punt waarbij de modules zich van de klassieke opbouw onderscheiden, is het onderling haaks verbinden van de paalprofielen. Een mogelijke oplossing hiervoor is de minifix.

Figuur 76: Basisprincipe minifix

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

88

6.4 PrincipeprototypeOm de technische uitwerking te kunnen starten, wordt een principeprototype op ware grootte gemaakt in MDF. Het prototype doet dienst als mock-up en evaluatiemodel voor de visuele en verdere technische uitwerking.

Figuur 77: Principeprototype

Figuur 78: Structurele opbouw in MDF

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

89

Met het paalprofiel in MDF worden alle systeemmogelijkheden uitgetest.

Figuur 79: Links: Opbouw modulair systeem Figuur 80: Rechts : Opbouw klassiek systeem

Figuur 81: Links: Opbouw van een volledig gevulde module Figuur 82: Rechts: Afstandshouders in Aluminium / Hout

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

90

6.5 OntwerprestrictiesOm tijdens de verdere technische uitwerking alle beperkingen en mogelijkheden in beschouwing te nemen, wordt een technische tekening gemaakt die gebaseerd is op het montageprincipe 31. Deze technische tekening doet dienst als overzicht tijdens het uitwerken, aanpassen en assembleren van de verschillende systeemcomponenten.

Figuur 83: Alle systeemcomponenten

31

Zie 6.3 Montageprincipe

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

91

Figuur 84: Montage van alle systeemcomponenten

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

92

De ontwerprestricties: Het afdekkapje Het afdekkapje (groen) moet dubbel gebruikt worden. Enerzijds als afdekkapje bovenaan om het holle profiel af te dichten anderzijds als afschermingskapje om onderaan de montagevoet te verbergen. Het kapje moet mooi over het profiel en de montagevoet passen. Het afdekkapje beschikt over een rand om de opvulelementen te borgen.

Het paalprofiel Het paalprofiel beschikt over de nodige holtes om de opvulelementen in te plaatsen. Het paalprofiel beschikt over een interne holte voor een versterkingsprofiel.

De montagevoet Aan de montagevoet wordt het versterkingsprofiel gelast. Het afdekkapje moet over de montagevoet kunnen schuiven. Het paalprofiel moet over de montagevoet kunnen schuiven. Het versterkingsprofiel is aangepast aan de interne holte van het paalprofiel. De montagevoet beschikt over 2 verzonken ruimtes (zwarte stippellijn) om het geheel aan de grond te bevestigen zodanig dat het afschermkapje (groen) en het paalprofiel (rood) volledig tegen de montagevoet kunnen geschoven worden.

Figuur 85: Ontwerprestrictie montagevoet

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

93

7. Technische uitwerking

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

94

7.1 SysteemcomponentenVooraleer de systeemcomponenten n voor n te bespreken, worden ze nog even op een rijtje gezet.

Afdekkapje Spuitgietstuk Opvulelement

Afstandshouder / Afwerkingsprofiel Afdekkapje Spuitgietstuk Montagevoet Staalprofiel

Figuur 86: Systeemcomponenten

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

95

7.2 Afstandshouder7.2.1 FunctiebeschrijvingDe vormgeving van de afstandshouder is van cruciaal belang voor de uitwerking van het paalprofiel. Vertrekkende vanuit de driehoekige vorm van het paalprofiel wordt een oplossing gezocht voor de afstandshouder. Deze moet aan volgende eisen voldoen: De afstandshouder zorgt voor een vaste afstand tussen de opvulelementen. Hij doet dient als afscherming voor het niet gebruikte deel van de profielholte. Hij doet dienst als rotatie element voor het vormen van verschillende hoeken tussen de opvulelementen en het paalprofiel. De afstandshouder kan snel en eenvoudig ingebracht worden. De afstandshouder hoeft niet in hetzelfde materiaal te zijn als het paalprofiel. Dit werd ook vastgelegd in het lastenboek. Via deze weg kan er gespeeld worden met het design aspect van de balustrade.

Figuur 87; Functies afstandshouder

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

96

7.2.2 VoorstudieVerschillende afstandshouder. voorstellen worden gedaan voor de uitwerking van de

7.2.2.1 Voorstel 1Uitwerking van een clips in verenstaal die in de profielholte wordt geklikt. Enerzijds dient de clips als steunvlak voor de opvulelementen, anderzijds beschikt hij over een uitsparing waarin een staafje kan geplaatst worden die rotatie van de opvulelementen mogelijk maakt. Hoervoor moeten er in de opvulelementen op de juiste afstand gaten geboord worden.

Figuur 88: Voorstel 1

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

97

Figuur 89: Detail clips voorstel 1

7.2.2.2 Voorstel 2Er wordt terug gebruik gemaakt van dezelfde clips alleen wordt het staafje vervangen door een veersysteem dat in het opvulelement wordt geplaatst.


Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

98

7.2.2.3 Voorstel 3Door het aanpassen van de profielholte wordt de uitwerking van de clips overbodig. Deze afstandshouder in aluminium wordt eenvoudigweg in de holte gedraaid en vastgeklikt. (zie rechts op de figuur) Indien men een tussenschot onder een bepaalde hoek wenst te monteren dan wordt deze eerst aan de afstandshouder vastgeschroefd en in het paalprofiel geschoven. (zie links op de figuur)


Figuur 92: Detail voorstel 3

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

99

7.2.3 Voorstel 3: Testmaquette

Figuur 93: Testmaquette

Figuur 94: Links: Scharnierwerking 1 Figuur 95: Rechts: Scharnierwerking 2

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

100

Wanneer er een extra uitsparing wordt gemaakt in het paalprofiel is het mogelijk om met dezelfde afstandshouder een scharnierfunctie te integreren. Denk hierbij aan de integratie van een poortje.

Figuur 96: Links: Ingebouwd scharnier open Figuur 97: Rechts: Ingebouwd scharnier toe

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

101

7.2.4 Technische tekening

Figuur 98: Technische tekening afstandshouder

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

102

7.3 Paalprofiel7.3.1 VooronderzoekVoor de uitwerking van het principeprototype wordt gewerkt met volle MDF profielen. Om een idee te krijgen van de hoofdafmetingen van een Twinson paalprofiel wordt de vergelijking gemaakt met hardhout en naaldhout. 32 Theoretische vergelijking Twinson / hardhout / Naaldhout TwinsonE (N/mm) In vezelrichting Loodrecht op vezel Densiteit (kg/dm) 1.41 5000-7000 8500-10000 400-1000 0.8 8000-10000 400-600 0.55

Hardhout

Naaldhout

Tabel 9: Theoretische vergelijking Twinson / hardhout / naaldhout

Voor de berekening van de doorbuiging bij hout is de E-modulus in de lengterichting van doorslaggevende aard. Doorbuiging: Voor een verdeelde belasting, eenzijdig ingeklemd, geldt : Fmax = Q.L 8 E.I Dit benadert het geval voor een steunpaal bij windbelasting. Voor de berekening nemen we de waarde van E-modulus als het gemiddelde van de opgegeven waarden. Steunpaal Indien een paal uit naaldhout met een doorsnede van 90x90mm wordt vergeleken met een paal uit Twinson, kan gesteld worden dat voor een gelijke doorbuiging: Q.L 8 E(hout).I(sectie hout) = Q.L 8 E(Twinson).I(sectie Twinson) waarbij Q = q.L en Fmax bij Lmax

of E.I moet in beide gevallen even groot zijn.32

Uitwerking gebeurde in het RTC labo van Deceuninck NV. Onderstaande tekst is een samenvatting van het vrijgegeven rapport.

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

103

Gezien de E-modulus van Twinson en hout zich verhouden als 2/3, moet I (traagheidsmoment) van Twinson 3/2 zijn van dat van de houten paal. Voor een vierkante Twinson-paal met een wanddikte van 5mm of 6mm is dit :

Na bovenstaande analyse worden de hoofdafmetingen van het paalprofiel vastgelegd. Hierop worden verdere analyses en berekeningen uitgevoerd.

Figuur 99: Hoofdafmetingen paalprofiel

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

104

Joiner: een inwendige holte voor het inbrengen van haaks verbindingsstuk in combinatie met een minifix. Om deze functie te evalueren wordt onmiddellijk een test uitgevoerd op het principeprototype.

Figuur 100: Minifix

Figuur 101: Minifix uitgetest op principeprototype

16 mm for minifix: de minimale ruimte nodig om de minifix in te brengen. Reinforcement chamber: de interne holte voor het inbrengen van een versterkingsprofiel in staal.

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

105

7.3.2 VormstudieRekening houdend met de beperkingen van het extrusieproces wordt een vormstudie gedaan. De genomen beslissing wordt toegepast en gevalueerd op het principeprototype.

Figuur 102: Vormstudie

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

106

Er wordt gekozen voor de bovenste vormvariant:

Figuur 103: Vormstudie toegepast op principeprototype

Figuur 104: Detail toegepaste vormstudie

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

107

7.3.3 Profielaanpassing aan de afstandshouderDoor de keuze van de afstandshouder, moet de oorspronkelijke profieldoorsnede aangepast worden van een rechthoekige naar een ronde profielholte. Door de aanpassing naar de gekozen vormstudie verandert ook de plaatsing van de holtes voor de minifix.

Figuur 105: Profielaanpassing aan de afstandshouder

7.3.4 Sterkteberekeningen33 en versterkingsprofielOm over te stappen naar de technische tekening dienen de nodige

sterkteberekeningen worden uitgevoerd en teruggekoppeld aan de gekozen vorm. De sterkteberekeningen worden uitgevoerd in combinatie met een zoektocht naar het geschikte versterkingsprofiel. Voor dit versterkingsprofiel zijn er verschillende mogelijkheden:

33

Sterkteberekeningen uitgevoerd met Microstation V8 2004

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

108

Gebruik maken van standaard buisprofielen:

Figuur 106: Versterkingsprofiel 1

Gebruik maken van standaard I profielen.


Deceuninck NV laat zelf een profiel plooien.


Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

109

Profiel Buisprofiel I - Profiel Geplooid

70x30x4 IPE - 80 /

Ix 231 323 259

Iy 355 432 419

Tabel 10: Vergelijkende tabel versterkingsprofielen

Voor het opstellen van de technische tekening wordt verder gewerkt met een I profiel als versterkingselement 34. Eenmaal gekozen voor dit versterkingsprofiel wordt op basis van de gewichtsbepaling van de tussentijdse profieldoorsnede een vergelijkende kostprijsberekening 35 gedaan tussen Twinson en hardhout.

Figuur 109: Tussentijdse profieldoorsnede

34 35

Zie bijlage 3 voor de technische gegevens van het versterkingsprofiel IPE - 80 Zie bijlage 4 voor de kostprijsvergelijking

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

110

7.3.5 Profielaanpassing aan het versterkingsprofielEenmaal de volledig vorm vastgelegd en het versterkingsprofiel gekozen, wordt een laatste profielevaluatie gedaan.

Figuur 110: Laatste profielevaluatie

Hieruit blijkt dat: Er slechts 2 holtes vereist zijn voor de minifix in plaats van 3 36. De profielhoogte van 100mm nog kan verminderen. Er moet gewerkt worden met een verschillende profieldikte. Voor binnenwanden: 3mm Voor buitenwanden: 4mm Er overal moet gewerkt worden met minimale afrondingen om de extrudeerbaarheid van het profiel te optimaliseren. Deze afronding staat uiteraard in relatie met de minimale draaddikte van de vonkerosie-machine voor het eroderen van de spuitkop. De top van het profiel kan verlicht worden door gebruik te maken van 2 kleine steunvlakjes.36

Op basis van de uitgevoerde test in 7.3 Paalprofiel

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

111

7.3.6 OptimalisatieBovenstaande profielevaluatie wordt toegepast:

Figuur 111: Profieloptimalisatie

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

112


Figuur 112: Technische tekening paalprofiel

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

113

7.3.8 MinifixUit de gebruikerstest van de minifix toegepast op het MDF paalprofiel bleken de bekomen resultaten voor de stiften nog niet optimaal. Na overleg met de leverancier van dit onderdeel, wordt een eigen stift uitgewerkt. In vergelijking tot de bestaande stift: Zijn de beentjes van de eigen stift langer wat zorgt voor een grotere krachtenopvang bij een welbepaald aangelegd moment. Beschikt de eigen stift over groeven zodat de klant kan kiezen of hij de modules dichtschroeft of dichtlijmt.

Figuur 113: Minifix in het paalprofiel

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

114

Figuur 114: Technische tekening minifix

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

115

7.4 Planken als opvulelement7.4.1 VooronderzoekAnaloog als voor een paal geldt voor een verdeelde belasting opgehangen op 2 punten : Fmax = 5 Q.L waarbij Q = q.L en Fmax bij L/2 384 E.I Dit benadert het geval voor een plank bij windbelasting. Voor de berekening worden de waarde van de E-modulus als het gemiddelde van de opgegeven waarden genomen. Voor een plank kan dezelfde redenering worden gevold als voor een paalprofiel en een houten plank van 95x20mm vervangen door een Twinson equivalent.

Op deze voorstudie werd verder gexperimenteerd en momenteel kan men planken van 16x100mm extruderen, mits het voorzien van de nodige versterkingsribben.

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

116

7.4.2 Vormstudie en sterkteberekeningen37Als standaard opvulelement wordt er gewerkt met planken. Op de vormstudie worden onmiddellijk de nodige sterkteberekeningen uitgevoerd. Bij de montage van de balustrade die onder een hoek wordt geplaatst, worden de planken op de kopse kant aan de afstandshouder aangetrokken met schroeven. Om dit mogelijk te maken moeten er 2 tubuli voorzien worden in de planken.


37

Sterkteberekeningen uitgevoerd met Microstation V8 2004

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

117


Figuur 117: Voorstel 3 38

38

Bij voorstel nummer 3 wordt er gebruik gemaakt van een nieuw ontwikkeld verbindingssysteem in Twinson. Wegens de voorlopige geheimhouding van dit concept wordt het verbindingssysteem niet weergegeven op de afbeelding.

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

118


Figuur 118: Technische tekening planken

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

119

7.5 MontagevoetDeze systeemcomponent wordt uitbesteed en door een externe firma uitgewerkt op basis van de officile technische tekening. De montagevoet wordt gemaakt in roestvrij staal A2 en beschikt over 2 gaten waarmee hij met de nodige bevestigingsmaterialen aan de grond kan worden bevestigd. De boringen zijn voorzien op het gebruik van zowel houtbouten als zeskantbouten voor staalconstructies. Na de productie van de montagevoet wordt nadien door een externe firma het versterkingsprofiel op de montagevoet gelast.

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

120

Figuur 119: Technische tekening montagevoet

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

121

7.6 AfdekkapjeDeze systeemcomponent wordt uitbesteed en door een externe firma uitgewerkt op basis van de technische tekening. Het afdekkapje is een aluminium gietstuk en heeft een dubbele functie. Enerzijds staat het in voor het afdekken van het paalprofiel bij de klassieke opbouw, anderzijds zorgt het voor de camouflage van de montagevoet bij de klassieke en modulaire opbouw.

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

122

Figuur 120: Technische tekening afdekkapje

Bernd Wolfvelde

Twinson O - Fence

123

7.7 AfwerkingsprofielWanneer er gekozen wordt voor de klassieke opbouw dan moeten de uiterste paalprofielen kunnen afgewerkt

Bernd Wolfvelde Thesis

Documents

Transcript of Bernd Wolfvelde Thesis