LUCRARE DE LICEN Design Industrial 2010

Cuprins

- 11 -Introducere

- 12 -1. NCADRAREA PRODUSULUI N CONTEXT

- 12 -1.1 Surs de inspiraie

- 14 -1.2. Bicicleta

- 15 -2.CERCETARE DOCUMENTAR

- 16 -2.1. Scurta istorie a bicicletelor

- 17 -2.2 Clasificarea bicicletelor i funcionalitatea lor

- 20 -2.3 Documentare tehnologica asupra realizarii cadrelor de bicicleta din material compozit

- 26 -2.4Legislaie privind circulaia pe drumurile publice

- 29 -3. ANALIZA OPORTUNITII FABRICRII PRODUSULUI

- 29 -3.1 Analiza necesitilor consumatorului

- 35 -3.2. Analiza competitorilor

- 39 -3.3. Stabilirea cerinelor de design

- 46 -4. PROIECTAREA CONCEPTUALA

- 46 -4.1. Specificaia int de proiectare

- 48 -4.2 - Generarea ideilor de design

- 50 -4.3 - Prezentarea conceptelor

- 52 -4.4 - Analiza comparativ a conceptelor

- 54 -4.5 Dezvoltarea conceptului

- 59 -4.6 Funcionalitatea i arhitectura produsului

- 65 -4.7- Dezvoltarea soluiilor constructive

- 67 -5. FUNDAMENTAREA SOLUIILOR TEHNICE

- 67 -5.1 Tehnologia fabricrii evilor din material compozit

- 70 -5.2 - Alte metode de fabricatie a cadrului de bicicleta

- 77 -5.3 Concluzii

- 79 -5.3 MEMORIU DE CALCUL

5.3.1 - 106 -Performantele atinse

- 108 -5.4 Reciclarea materialelor compozite i protecia mediului

- 119 -5.5 Studiu de culoare

- 122 -6.Bibliografie

- 123 -ANEXA 1

- 127 -ANEXA 2

- 130 -OPIS

Introducere

Lucrarea prezint modul n care este proiectat o biciclet ncepnd de la sursa de inspiraie, contextul actual care a dus la dezvoltarea acestui tip de biciclet, construcia ei n jurul dimensiunilor omului, modul n care se adapteaz mediului urban i cerinelor clientului pn la metodologia de construcie.

Am ales aceast tem datorit faptului c sunt pasionat de biciclete, mai ales de cele personalizate. Mai nti mi-am dorit s mi construiesc mie una i tot cutnd variante i moduri de realizare m-am hotrt s mpletesc curiozitatea cu lucrarea de licen. Tocmai de aceea tehnologiile alese sunt ct mai simple, pentru a o putea realiza cu un nivel minim de echipare, ori investiii financiare reduse, ori o metodologie sau un sistem de fabricaie care se poate improviza cu uurin.

Exist mai multe de metode de realizare ncepnd cu nfurarea manual a esturii de fibr de sticl pe un schelet construit n prealabil din eava de PEXAL (folosit la instalaii sanitare), sau realizarea cadrului printr-o singur operaie de turnare gravitaional, ori cu vid slab, ori cu presiune, utiliznd matrie din lut, ceramic, metal spraying cu aliaje cu puncte joase de topire. ns trebuia gsit o metod mai simpl, mai rapid, mai industrializat, pentru a putea transpune n serie mic sau mijlocie cadrul, altfel m-a fi limitat la un prototip.

Fabricarea de evi drepte n matri cu element elastic este soluia. Problema care o ridic aceast metod este cum se pot asambla cap la cap evile din fibr de sticl ca s formeze un cadru? O soluie ar fii fost elemente de prindere injectate, dar au rezisten slab i implic folosirea de matrie, ori formate n sac sub presiune, dar trebuie precizie ridicat i matrie rezistente la presiuni mari. Un lucru destul de dificil de realizat cnd vine vorba de un mic atelier de biciclete i investiii minime. Ulterior mi-a venit ideea s folosesc elemente de prindere realizate din bare de oel inoxidabil sudate. Diametrele exterioare capetelor utile, pe care urmeaz s se fac asamblarea cu barele din material compozit, sunt micorate n diametru cu valoarea grosimii peretelui barei de material compozit, pentru a rezulta o continuitatea a suprafeelor barelor dup asamblare; lungimea de strunjire reprezint suprafaa de contact (de lipire) dintre cele dou elemente.

Lucrarea aduce per total este o noutate deoarece nu schimb doar un anumit element ci aduce un nou tip de biciclet ca form, se formeaz prin ea o clas de biciclete care rspunde cerinelor urbane, ct despre metod de fabricaie o consider inedit datorit faptului c se poate adapta uor la forme noi implicnd costuri minime, plus c este o metodologie simpl de fabricare proiectat pentru un mic atelier de biciclete.

Un obiectiv important al lucrrii este acela de a utiliza fibr de sticl din motive evident economice dar i datorit calitilor sale superioare materialelor metalice. Fibr de carbon este un material bun, ns nu i justific preul datorit faptului c o biciclet care acioneaz n mediul urban nu este att de solicitat ca una de srituri, spre exemplu, nici mcar nu valorificm pe deplin greutatea specific redus cum ar fii n cazul bicicletelor de vitez. Ca o concluzie: fibr de sticl are proprieti mai bune dect duraluminiul dar mai slabe dect fibr de carbon ceea ce face c acest material s fie perfect pentru scopul lucrrii.

1. NCADRAREA PRODUSULUI N CONTEXT1.1 Surs de inspiraie

Produsul este o materializare n spirit nou a unei idei clasice. Surs de inspiraie pentru nou biciclet este motocicleta american a anilor 1960-1970 ncadrate n curentul numit chopper, ceea ce nsemna cioplite sau modelate dup bunul-plac al utilizatorului, ntr-un singur cuvnt sintetizator: personalizate.

Pentru a nelege contextul n care produsul acestei lucrri apare trebuie neles mai nti care a fost contextul n care au aprut chopperele, surs de insiparie a produsului actual.

Chopperele au aprut datorit moticiclistilor americani care erau nesatisfcui de ce producea Harley-Davidson i Indian n anii de dup cel de al-II-lea Rzboi Mondial. Nemulumirea lor s-a nscut n Europa, unde pe timpul rzboiului au descoperit motociclete mai rapide, mai mici n gabarit, deci i mai uoare i mai plcute la condus. Ajuni acas, nemulumii fiind, au nceput s i modifice motocicletele n propriul garaj. Scopul lor era s i fac motocicleta mai uoar, s-i reduc din gabarit i s-i dea o nou form. Aa s-au nscut caracteristicile noului curent, acestea fiind numitorul comun al imaginaiei i dorinei fiecrui individ. n lipsa unui productor ideile au circulat liber ntre ei, timpul a selectat doar ideeile care dau un aspect plcut i care aduc comfort i satisfacie ntr-o cltorie cu motocicleta.

n lista urmtoare sunt cteva din ideeile pe care ei le-au urmat i adoptat n cele din urm: au dat jos de pe mototcileta tot ce nu le era folositor: parbrizele contra vntului, semi-carena;

au tiat aprtorile roilor pn la jumtate;

au ales o furc mai lung pe fa i cu arcuri;

cauciucul de pe fa este mai subire dect cel de pe spate, i mai mare n diametru;

au fcut ghidoane mai lungi i mpreun cu modificrile furcii fa au dat o nou form motocicletei. Una care aduce un plus la comfortul cltoriei;

aua a mrit-o n dou feluri: fie banana, adic lung; fie foarte lat;

au micorat rezervorul de benzin i farurile i semnalizatoarele;Cea mai semnificativ imagine care prezint istoria i evoluia motocicletelor americane, de cnd au aprut i pn la choppere este un timbru:

Figura 1.1- Timbru Istoria motocicletelor americane [1]

1.2. Bicicleta

n sperana c s-a neles ideea clasic din care s-a nscut sursa de inspiraie a obiectului lucrrii, acesta nu este dect stilizare, o esenializare a formei i o adaptare pentru biciclete, care caut s aib celeasi caracteristici de forma i s fie rspunsul acelorai nevoi i nemulumiri trasnpuse ntr-o lume nemotorizata; i anume: diferenierea de pia actual prin forma i posibilitatea de personalizare, obinerea comfortului i a unei funcionaliti ridicate.

Contexteul n care aceast idee se nate este asemntor cu cel al sursei de inspiraie. n lume se fac foarte puine biciclete cu o form deosebit de cea clasic, care au la baza construciei dou triunghiuri, iar cel de-al doilea inconvenient este preul ridicat al acestora.

Lucrarea de fa cerceteaz modaliti de realizare a cadrelor de biciclet, ntr-o varietate mare de forme, cu tehnologii ieftine i uor de folosit, cu materie prim ieftin i cu implicare ct mai minim de cunotine. S poat fi realizate cu usurinta n propiul garaj sau ca i concepte dar i trasnpuse uor ntr-o serie mica sau mijlocie de fabricaie

O nfiare clasic nseamn bare cu seciune rotund. Forma obiectului este astfel influenat de acest concept de rotunjime care se poate mbina armonios cu poriuni drepte.

Bicicleta are o mare legtur cu conceptul de rotund datorit roilor sale, i nu numai. Pn i acestea pot avea cauciucuri cu profil rotund i vopsite pe margine cu alb, pentru a sublinia clasicul. Nu rmne dect cadrul cu ale sale proporii s fie un element de echilibru ntre conceptul de rotund i drept.

Cadrul va fii construit din bare drepte avnd seciunea rotund. Hain nou care o primete este materialul compozit. mbinarea lor se va face cu elemente de prindere realizate din bare sudate din otel inoxidabil. Astfel noul cadru va evoca clasicul prin prezenta otelului, iar in acelasi timp va arata trecerea spre o noua era a materialelor, prin prezenta barelor din material compozit, rezultatul combinatiei fiind unul inedit, cadrul fiind mai usor si mai rezistent.

2.CERCETARE DOCUMENTAR

Documentarea tematic i tehnologic este o etap foarte important n dezvoltarea de produse industriale i trebuie fcut n mod obligatoriu de ctre proiectant sau echipa de proiectare atunci cnd se dorete scoaterea unui produs pe pia, respectnd n acelai timp legea Drepturilor de autor. Documentarea tematic este un mod de informare asupra ultimilor tehnologii folosite n fabricarea de produse sau o informare asupra nivelului competitorilor direci produsului care urmeaz a fii proiectat.

Sursele de documentare sunt variate, unele dintre ele sunt obligatorii, cum ar fii legislaia naional i internaional n vigoare i standardele i normativele ce in de proiectarea pentru interschimbabilitate a pieselor componente ale noului produs. Alte surse ar putea fi orice material n format fizic sau electronic care poate furniza informaii veridice despre natura i caracteristici tehnice ale produselor concurente, pentru a tii care este nivelul de performan al competitorilor direci.

n ceea ce privete tehnologia de fabricaie se pot utiliza brevetotecile Statelor Unite ale Americi ct i cele ale Comunitii Europene, unde se pot gsii patente din diferite domenii, n care se explic, cu lux de amnunte, cu schie i desene relevante, modul de realizare a diferitelor produse i tehnologia care face posibil acest lucru.

n lucrarea de fa am utilizat brevetoteca SUA n privina realizrii cadrelor de biciclet din material compozit. Studiul despre biciclete, tipurile lor, performane, productorii, standardele folosite, a fost fcut pe internet, pe site-uri autorizate ale productorilor, pe forumuri de pasionai, sau site-uri ale gruprilor autorizate de bicicliti i pe site-uri specializate n vnzarea de piese.

n ceea ce privete proiectarea cadrului de biciclet am utilizat un manechin 2D n format electronic, cosntruit la scare dup proporiile corpului uman, iar forma cadrului am cutat-o n clasa de obiecte asemntoare, i anume motocicletele.

n paginele ce urmeaz va fi prezentat o scurt istorie a bicicletei, o clasificare dup funcionalitatea fiecrui tip de bicileta, iar n partea sunt prezentate brevetele n care se descriu metode de fabricare a cadrelor de biciclet din material compozit.

2.1. Scurta istorie a bicicletelor

O biciclet poate fi definit n general ca fiind un vehicul rutier cu dou roi aezate n linie una n spatele celeilalte, pus n micare prin intermediul a dou pedale acionate cu picioarele.

n 1818 baronul german Karl Friedrich Drais Sauerbronn construiete dreziana, asemntoare cu celeriferul, dar care avea roata din fa orientabil, iar aua era plasat la jumtatea distanei dintre roata din fa i roata din spate.

n 1849 mecanicul german Heinrich Fischer a montat pedale la roata din fa orientabil, asigurnd astfel propulsia prin acionarea direct a vehiculului i nu prin atingerea pmntului, cum era la celerifer i la dreziana. Istoria acestei invenii este controversat. Unii spun c fraii Ernest i Pierre Michaux, rotari din Paris, aveau la reparat o dreziana i s-au gndit s monteze un sprijin pentru picioare. La nceput au folosit o prelungire a axului roii din fa, apoi, inspirndu-se dup modelul manivelei cu care ei acionau piatr lor de ascuit cuite, au montat nite pedale asemntoare cu cele de azi. n 1865 fraii Michaux inventeaz velocipedul, sau biciclul, care era o biciclet din lemn cu dou roi inegale, roata din fa, prevzut cu pedale, era mai mare dect cea din spate, iar aua era plasat deasupra roii mari.

n 1873 se inventeaz triciclul, care semna cu tricicleta de astzi utilizat de copii. Putem spune c aceast invenie este funcional i astzi, numai c este adaptat la dimensiunile copiilor de 2-3 ani.

Trecerea de la biciclu la biciclet se datoreaz englezului Lawson care, n 1879, a inventat roata din spate cu lan de trasmisie, cadrul cu pedalier i sistemul ghidon-furca, i compatriotului su J.K.Starly, care n 1885 construiete bicicleta cu roi egale i cadrul din tuburi metalice, avnd toate elementele bicicletelor moderne.

Ultima perfecionare esenial este realizat de John Boyd Dunlop, n 1877, prin utilizarea pneului de cauciuc. De atunci s-au realizat sute de mbuntiri, dar elementele de baz au rmas aceleai.

Ceea ce este uimitor este c oamenii nu au uitat niciodat de biciclet, n ciuda apariiei automobilului, mai mult dect att, au implicat-o n competiii sportive, de vitez, de anduran, de coborri montane, de srituri, competiii care au modificat configuraia fiecrei dintre biciclete sportive, aducnd noi caracteristici de form, n funcie de solicitrile la care trebuiau s reziste.[2]2.2 Clasificarea bicicletelor i funcionalitatea lor

n ziua de astzi exist cte un tip de biciclet pentru anumit tip de activitate cotidian sau sportiv, ceea ce nseamn c avem o multitudine de forme i configuraii, dup cum urmeaz:

Biciclete de strad (cursiera)

Figura 2.1 Cursiera [3] Biciclete de navet (semi-cursiera)

Figura 2.2 Semi-cursiera [3] Mountain Bike

Figura 2.3 Mountain bike [4] Biciclete Down Hill ( de coborare de pe munte)

Figura 2.4 Biciclet de coborare [2] BMX ( biciclete pentru sarituri)

Figura 2.5 Bicicleta BMX [5]

Cruiser

Figura 2.6 Cruiser [6] 2.3 Documentare tehnologica asupra realizarii cadrelor de bicicleta din material compozit

Figura 2.7 Formare cu elemente de prindere

Modul de realizareCadrul biciletei (fig.2.7) din inventie este format prin selectarea si unirea prin lipirea tuburilor fabricate si polimerizate in prealabil cu elementele de prindere fabicate si polimerizate in prealabil. Elementele de prindere polimerizate sunt formate separat din mai multe straturi de tesatura din fibra de sticla sau carbon impregnate cu rasina, asezate intr-o semimatrita si le acopera straturile din cealalta semimatrita. Intre cele doua semimatrite (fig.2.8) se afla un balon/element elastic care odata umflat obliga straturile de rasina care il inconjoara sa ia forma cuibului pe care acesta il umple, presand astfel straturile de tesatura de fibra de peretii matritei. Baloanele rezita la doua sute (200) de formari la resiuni de peste doua sute (200) pounds per inch2. Prin acest procedeu rezulta piese cu pereti subtiri si uniformi, compacte, dure. Fiecare element de prindere se termina cu o portiune (mos) care se potriveste la asamblarea cu orice teava (baba). Astfel de tevi sunt fabricate acoperind o semimatrita, este un procedeu similar elemetelor de prindere, in jurul unui fus si polimerizate, straturile de acoperire sunt obiectul unei presiuni prin comprimare astfel ca rezulta o teava cu pereti subtiri si foarte dura pentru a forma cadrul bicicletei [7]

Figura 2.8 Matrite de formare

Figura 2.9 Formare cadrului n matritModul de realizare

O metoda (fig.2.9 )de a face cadre de bicicleta include pasul in care se pregateste tesatura din fibra de carbon si baloanele goumflabile care sunt inserate in piesele initiale si impreuna sunt aranjate dupa dorinta. Aceste piese aranjate sunt ajezate in matrita care este incalzita la o anumita temperatura. Baloanele goumflabile sunt supuse unei presiuni de aer pentru a obliga tesatura de fibra de carbon sa ia forma cuibului matritei. Fibra de carbon se solidifica formand astfel prima parte a cadrului de bicicleta (fig. 2.10). Partea din spate a cadrului bicicletei sau intreaga bicicleta poate fi fabricata prin aceasi metoda [7].

Figura 2.10 Cadrul de biciclet

Figura 2.11 Asamblare prin filetare

Modul de realizare

Cadrul de bicicleta este realizat din bare interconectate impreuna prin conectori de metal la ambele capete (fig 2.11). Fiecare bara este din fibra de carbon si contine la ambele capete conectori de metal. Fiecare conector de metal este blocat in locasul sau prin conectori. Tevile se infileteaza de conectori din metal prin invartirea celor 2 gauri din manson (fig. 2.12), care este prevazut cu un gat filetat si care se infunda in teava de fibra de carbon cu un inel blocant. Mansonul si capatul conectorulu se poate suda pentru a nu se desface [7].

Figura 2.12 Asamblare2.4Legislaie privind circulaia pe drumurile publiceArt. 14. - n circulaia pe drumurile publice biciclet trebuie s fie:A) prevzut cu dispozitiv de frnare eficace;B) prevzut cu un sistem adecvat, funcional, de direcie;C) dotat cu sistem de avertizare sonor; se interzic echiparea i folosirea sistemelor de avertizare sonor specifice autovehiculelor;D) echipat n fa cu lumin de culoare alb sau galben, iar n spate cu lumin de culoare roie i cu cel puin un dispozitiv fluorescent reflectorizant, vizibil, de aceeai culoare;E) echipat cu elemente sau dispozitive care, n micare, formeaz un cerc continuu, fluorescent reflectorizante de culoare portocalie fixate pe spiele roilor.Art. 15. - Remorca ataat unei biciclete trebuie s fie echipat, n partea din spate, cu un dispozitiv fluorescent reflectorizant de culoare roie, iar dac lumina din spate a bicicletei este obturat de remorc, aceasta trebuie s fie echipat i cu o lumin de culoare roie.Utilizarea prii carosabileArt. 100. - Vehiculele trebuie conduse numai pe drumurile, prile carosabile, benzile sau pistele stabilite pentru categoria din care fac parte. n cazul n care pe drumurile publice nu sunt amenajate benzi sau piste speciale pentru mopede, biciclete i celelalte vehicule fr motor, acestea pot fi conduse i pe acostament n sensul de mers, dac circulaia se poate face fr pericol.Art. 142. - Se interzice oprirea voluntar a vehiculelor:K) pe pistele obligatorii pentru pietoni i/sau bicicliti ori pe benzile rezervate unor anumite categorii de vehicule, semnalizate ca atare;Reguli pentru ali participani la trafic1. Circulaia bicicletelor i a mopedelorArt. 160. + (1) Bicicletele i mopedele, atunci cnd circul pe drumul public, trebuie conduse numai pe un singur rnd.(2) Persoanele care nu posed permis de conducere pot conduce mopede pe drumurile publice numai dac fac dovada c au absolvit un curs de legislaie rutier n cadrul unei uniti autorizate de pregtire a conductorilor de autovehicule.(3) Dac pe direcia de deplasare exist o pist pentru biciclete, semnalizat ca atare, conductorii vehiculelor prevzute la alin. (1) sunt obligai s circule numai pe aceast pist. Se interzice circulaia altor participani la trafic pe pist pentru biciclete.(4) Se recomand ca, n circulaia pe drumurile publice, biciclistul s poarte casc de protecie omologat.Art. 161. - (1) Se interzice conductorilor de biciclete sau de mopede:A) s circule pe sectoarele de drum semnalizate cu indicatorul avnd semnificaia "Accesul interzis bicicletelor";B) s nvee s conduc biciclete sau mopede pe drumurile intens circulate;C) s circule pe trotuare, cu excepia cazului cnd pe acestea sunt amenajate piste speciale destinate lor;D) s circule fr a ine cel puin o mn pe ghidon i ambele picioare pe pedale;E) s circule n paralel, cu excepia situaiilor cnd particip la competiii sportive organizate;F) s circule n timp ce se afl sub influena alcoolului, a produselor ori substanelor stupefiante sau a medicamentelor cu efecte similare acestora;G) s se in de un vehicul aflat n mers ori s fie remorcat de un alt vehicul sau mpins ori tras de o persoan aflat ntr-un vehicul;H) s transporte o alt persoan, cu excepia copilului pn la 7 ani, numai dac vehiculul are montat n fa un suport special, precum i a situaiei cnd vehiculul este construit i/sau echipat special pentru transportul altor persoane;I) s circule pe partea carosabil n aceeai direcie de mers, dac exist o cale lateral, o potec sau un acostament practicabil, ce poate fi folosit;J) s transporte sau s trag orice fel de obiecte care, prin volumul ori greutatea lor, stnjenesc sau pericliteaz conducerea vehiculului ori circulaia celorlali participani la trafic;K) s circule pe aleile din parcuri sau din grdini publice, cu excepia cazurilor cnd nu stnjenesc circulaia pietonilor;L) s circule pe timp de noapte sau cnd vizibilitatea este redus, fr s ndeplineasc condiiile prevzute la art. 14 i 16;M) s circule atunci cnd partea carosabil este acoperit cu polei, ghea sau zpad;N) s circule cu defeciuni tehnice la sistemele de frnare sau cu un vehicul care nu este prevzut cu avertizor sonor;O) s traverseze drumurile publice, pe trecerile destinate pietonilor, n timp ce se deplaseaz pe biciclet sau pe moped;P) s circule pe alte benzi dect cea de lng bordur sau acostament, cu excepia cazurilor n care, nainte de intersecie, trebuie s se ncadreze regulamentar pentru efectuarea virajului la stnga;R) s circule fr a purta mbrcminte cu elemente fluorescent-reflectorizante, de la lsarea serii pn n zorii zilei sau atunci cnd vizibilitatea este redus;S) s conduc vehiculul fr a menine contactul roilor cu solul.(2) Pe timpul circulaiei pe drumurile publice, conductorii de biciclete sunt obligai s aib asupra lor actul de identitate, iar conductorii de mopede sunt obligai s aib, n plus, certificatul de absolvire a cursurilor de legislaie rutier i certificatul de nregistrare a vehiculului.[16]3. ANALIZA OPORTUNITII FABRICRII PRODUSULUI

3.1 Analiza necesitilor consumatorului

Definirea consumatorilor int

Bicicleta ca produs nu impune o limit de vrsta utilizatorilor, numai designul acesteia poate decide dac o persoan de o anumit vrst se regsete sau se simte bine utiliznd o astfel de biciclet. n linii mari, bicicleta este adresat n special clasei tinerilor cu vrste cuprinse ntre 15 i 25 de ani, dar i celor care depesc aceast varst.

Sondaje i cercetri de pia

Sondajele i cercetrile de piaa sunt important n faza primar a dezvoltrii oricrui produs, scopurile acestei faze fiind:

Identificarea cerinelor i nevoilor clienilor (vocea clientului).

nelegerea i transpunerea n aplicaii tehnice a acestora.

Asigurarea c produsul lansat va satisface nevoile i cerinele clienilor.

Asigurarea unei baze care s justifice caracteristicile necesare ale produsului.

Crearea unei arhive de nregistrri necesar n activitatea echipelor de proiectare/dezvoltarea a produselor.

n vederea obinerii unor produse de succes pe pia trebuie s existe acest canal de comunicare ntre clasa de consumatori int de pe pia i designerii de produs. Astfel, cei din urm, pot stabilii detaliile viitorului produs. Inclusiv inginerii i designerii industriali, trebuie s interacioneze cu consumatorii i s experimenteze mediul n care va fi folosit produsul. Fr aceast experien direct, concluziile tehnice s-ar putea s nu fie cele corecte, s nu fie descoperite soluiile inovatoare care s rspund la nevoile consumatorului, iar produsul proiectat i fabricat s nu aib succesul scontat.

Faza de identificare a nevoilor clienilor este nceputul unui ntreg proces complex de proiectare/dezvoltarea i este o faz premergtoare spre generarea de concepte, alegerea conceptului care satisface n cea mai mare msur cerinele clienilor i conduce la stabilirea caracteristicilor i performanelor viitorului produs (figura 3.1)

Figura 3.1 Procesul de proiectare/dezvoltare al produselor.

Identificarea nevoilor consumatorului este n sine un proces, care se poate desfura n cinci pai. Pe termen lung aceast structur faciliteaz practicile de dezvoltare a produsului, aplicarea ei nefiind un proces rigid ci mai degrab un punct de la care se poate continua mbuntirea i rafinarea produsului.

Cei cinci pai sunt:

1. Colectarea datelor iniiale de la consumatori. (cerine nevoi prin sondaje, interviuri)

2. Interpretarea datelor iniiale n termenii nevoilor consumatorilor i transpunerea n aplicaii.

3. Stabilirea unei ierarhii a nevoilor principale, secundare i tere.

4. Stabilirea importanei relative a acestor nevoi.

5. Reflectarea asupra rezultatelor obinute i formularea concluziilor.

Cerinele i nevoile clienilor pot fi colectate prin dou metode, astfel c avem posibilitatea de a formula un chestionar care s conin ntrebri cheie ale cror rspunsuri s dezvluie gradul de mulumire/insatisfacie i s permit libera opinie, care va dezvlui necesitai/nemulumiri legate de o anumit clasa de obiecte. Aceste se poate multiplica ntr-un numr de exemplare i distribui unei echipe care s acioneze pe teren sau pe internet i care ntr-un interval de timp s aduc informaiile necesare, sau metoda interviurilor, n aceeai manier se face un top al subiectelor de urmrit, de exemplu: designul bicicletei, gradul de confort, regimul de viteze, uurin de manevrare, calitatea materialelor, ntreinerea; se pot folosii ntrebri ajuttoare pe marginea temei pentru a scoate intervievatul din starea dificil n a formula rspunsuri. Ca locuri de intervievare se poate folosii sediul echipei de proiectare n care persoanele sunt aduse dup ce i-au dat acordul c vr s participe la interviu, sau n locuri de ntruniri a cluburilor de bicicliti sau manifestaii.Exemplu de chestionar:

Formular numrul:

Nume i prenume:

Sex:

Vrsta:

Ocupaia:

Venit lunar:

Locaie:

Experiena ca biciclist

Suntei posesor de biciclet?

De ct timp?

Ce tip de biciclet avei?

n ce scop folosii bicicleta?

Ci km parcurgei n medie cu bicicleta pe zi?

Cte ore pe zi o folosii?

Pe ce fel de terasament o folosii?

Confort i ergonomie

Ct de ru obosii folosind bicicleta?

O not de la 1 la 10 n ordinea gravitaii oboselii?

Avei dureri n anumite pri ale corpului

dup folosirea bicicletei?Dac da, unde?

Ct de confortabil este poziia care o avei pe biciclet?

O not de la 1 la 10 pe msura satisfacie?

Regimul de viteze

Regimul de viteze v este convenabil?

Care este viteza medie cu care v deplasai?

Schimbai des vitezele?

Ce combinaie foaie pinion folosii pentru mersul n mediul urban?

Ce cadena avei? Not de la 1 la 10 viznd efortul?

Pornii uor de pe loc? Not de la 1 la 10 viznd efortul?

Suntei mulumit de vitez maxim atins? Not de la 1 la 10.

Ci km la or credei c ai atins, ca vitez maxim?

Ct timp ai meninut aceast vitez? Sau pe ce distan?

Ce combinaie foaie pinion folosii la urcarea podurilor?

Urcai pantele de pe poduri cu uurin?

O not de la 1 la 10 pe msura creterii greutii?

ntreinere i manevrare

Locuii la cas sau apartament?

Dai o not de la 1 la 10 corespunztoare strii n care se gsete bicicleta dvs. (10 este pozitiv)

Unde v inei bicicleta cnd nu o folosii?

Din ce este confecionat cadrul bicicletei dvs?

Dac locuii la apartament, ct de greu este s urcai bicicleta pe scri?

O not de la 1 la 10 pe msura greutii.

Cte kg, cu aproximare, are bicicleta dvs?

Ct de mulumit ai fi dac ai avea aceeai biciclet cu diferenierea

cadrului care ar fii din material compozit?

O not de la 1 la 10 pe msura satisfaciei.

Exprimare liber

Avei vreo firm productoare de biciclete preferat?

Dac da, de ce?

Avei vreo firm productoare de piese preferat?

Dac da, de ce?

Ce parare avei despre bicicletele ale cror cadre seamn cu motocicletele?

Ai achiziiona una?

Ce sum ai fii disponibil s pltii?

Chestionarul conine ntrebri la care se poate rspunde cu o cifr din intervalul 1-10, dar i ntrebri cu rspunsuri scurte. ntrebrile urmresc obinerea de informaii n legtura cu confortul oferit i uurina cu care bicicleta este folosit,i modul de exploatare i de depozitare. Informaiile sunt mai valoroase pe msura n care persoana intervievat are o experien mai mare n folosirea bicicletei.Ierarhizarea cerinelor clientului

Dup faza de colectare a cerinelor clienilor acestea au fost introduse n softul QUALICA QFD, unde au fost interpretate din punct de vedere al limbajului tehnic ingineresc (What) i au fost adoptate soluii tehnice (How).

Figura 3. 2 Vocea clientului i interpretarea n termeni tehnici captur soft Qualica QFD

n coloana Who este scris cine exprim aceast cerin. Client nu ar fii fost un sens att de cuprinztor pentru c un client nu este neaprat i utilizatorul final. Chiar i fabricantul sau designerul poate avea cerine n vederea realizrii noul produs.

Figura 3.3 ndeplinirea cerinelor captur soft Qualica QFD

Sortarea a fost realizat cu ajutorul programului Qualica QFD, rezultatul sortrii fiind n figur de mai jos.

Figura 3.4 Ierarhizarea cerinelor clienilor captur soft Qualica QFD3.2. Analiza competitorilor

Project 346 : Basman [8]

Figura 3.5 Bicicleta Basman 107SLDotri:

Cadru din oel inoxidabil;

Pedalier cu 7 viteze SHIMANO; Frn pe fa; Roi: Schwalbe fat frank tires de 26 x 2.125, jante duble de 47mm; Furc dubl; a model T cu arcuri; Aprtori fa i spate; Pre: 1086 Euro;Electra Bicycle Company: HellBilly 3i [9]

Figura 3.6. Bicicleta Electra HellBilly 3 iDotri:

Cadru din Aluminiu cu bar de sus hidroformata; Pedalier Electra cu 3 viteze interne; Frne Coaster pe fa; Roi de 24 x 3 cu jante din Aluminiu; Furc: Uni-Crown Straight Blade; Sa model T ; Aprtoare scurt spate; Pre: 960 Euro;Nirve Bicycles: Cannibal [10]

Figura 3.7 Bicicleta Nirve CannibalDotri:

Cadru din Aluminiu; Pedalier cu 3 viteze; Frne cu disc pe fa; Roti 24 x 3 pe spate i 26 pe fa; Furc dubl Chopper fork; Sa model T cu arcuri; Aprtori fata i spate; Pre: 600 Euro;PG- Bikes: Sweeper Reliner [11]

Figura 3.8 Bicicleta PG-Bikes Sweeper RelinerDotri:

Cadru din Oel inoxidabil

Pedalier BMX cu 3 viteze

Frne V fata

Roti 26 x 3

Furc dubl scurt

Sa model T cu arcuri

Fr aprtori Pre 950 Euro

Project 346 i PG-bikes sunt firme productoare de bicilete europene din Olanda, respectiv Germania. Electra B.C. i Nirve sunt firme din S.U.A. Toate firmele au propria linie de produse personalizate ncepnd de la mnerele de ghidon, pedale, pn la aprtori i ei. Toate firmele ofer o garanie pentru biciclete pe diferite perioade de timp. Project 346 i PG-Bikes sunt singurele firme care trimite bicicleta prin curier rapid sub form de kit de asamblare i au forum de discuii pentru ajutor la montaj online.

Caracteristici generale desprinse din studiu competitorilor:

Toate sunt fabricate din Oel sau Aluminiu prin tehnologia de sudare.

Toate au o singur frana pe fata cu disc, cu saboi (coaster) sau v normale.

Toate au cauciucuri late, cel puin 2.125.

Unele biciclete au 3 viteze integrate n butucul spate su maxim 7 viteze (Basman)

Toate au a n model T cu arcuri datorit comfortului oferit.

Toate prefera ca jantele s aib multe spie (72).

Nici o biciclet din cele prezentate nu are furc cu arcuri, dar sunt i modele de astfel de furci.

Toate au o lungime ce o depesc pe cea a bicicletelor uzuale.

Gradul de finisare este foarte ridicat, pot fi personalizate la comand.

Project 346 i PG-bikes fabric bicicletele manual.3.3. Stabilirea cerinelor de design

Biciclet urban Scop

Scopul specificaiei de design este acela de a dezvlui ideile n jurul crora v lu fiin produsul i de a clarifica anumite detalii legate de produs pentru a nelege mai bine necesitatea acestuia pe pia i n viaa de zi cu zi.Contextul dezvoltariin urma studiului efectuat pe piaa bicicletelor cu scopul de a dezvolta un mijloc de transport urban eficient, s-a constatat c nu exist o biciclet care s fie proiectat n funcie de mediul urban.

Este uor vizibil c strzile oraelor devin din ce n ce mai aglomerate, chiar dac aproape fiecare productor de maini dezvolt maini cu ampatament redus pentru mrii fluiditatea traficului din marile centre urbane. Orict de mult s-ar strdui nu s-ar rezolva problema locurilor de parcare, a gradului ridicat de poluare din zonele centrale sau a vitezei medii foarte sczute pe unele tronsoane din trafic.

S-a mai constatat c viteza medie de deplasare a autovehiculelor n oraele aglomerate este egal sau mai mic dect viteza medie cu care un biciclist parcurge acelai traseu. Cu alte cuvinte bicicleta este mai rapid dect un taxi.

Traficul aglomerat face ca participanii la trafic s fie foarte solicitai att fizic, ct i nervos, de aceea este nevoie de confort i de o proiectare ergonomic a bicicletei pentru o acionare ct mai simpl, care implic efort minim. Un exemplu de solicitarea ar putea fi mersul cu ntreruperi periodice n care biciclistul nu se poate stabilii pe un raport de transmisie pentru c imediat trebuie s frneze ca dup un timp s accelereze, forndu-se astfel s plece rapid pentru a nu enerva participanii la trafic cu accelerri slabe.

1. Funcionalitatea

Produsul va fii folosit pentru deplasarea economic i eficient a unei singure persoane n spaiul urban.

Sarcina admis - 200 Kg Viteza 50km/h Panta 10% Urc borduri de h=200mm2. Performane

Valoarea inta a greutii cadrului se dorete a fi sub greutatea bicicletelor realizate din bare de Aluminiu. Justificarea fiind micorarea efortului uman la deplasare.

Cadrul va fi realizat din material compozit avnd valoarea duritii cadrului superioar cadrelor realizate din bare de Aluminiu datorit condiiilor de circulaie pe drumurile naionale dar i a terenurilor neamenajate sau denivelate uor. n plus materialul fiind de origine organiza nu ntmpin efectul de oxidare. Durata de existen a produsului are de ctigat.

Confortul este mbuntit datorit poziiei pe care biciclistul o are n timpul utilizrii. Aceast poziie a fost dezvoltat cu ajutorul softurilor specializate i a unui manechin ale crui proporii corespund tipului de om Caucazian avnd statur medie european(1,75m).

Dotri Pentru optimizarea forei de deplasare s-a optat pentru un butuc cu viteze interioare marca NuVinci produs de FallBrook Technologies. S-a optat pentru acest produs deoarece se poate adapta uor oricrui stil de pedalat datorit faptului c nu are rapoarte fixe.

Pentru mrirea siguranei n deplasare att a biciclistului ct i a participanilor la trafic s-a optat pentru frne pe disc, deoarece eficacitatea lor este foarte mare.

Pentru ca aderena s fie maxim s-a optat pentru cauciucuri late cu suprafaa neted, cu striaii rare i puin adnci i seciune rotund, pentru aderen superioar i pe poriunile virajate; n plus datorit netezimii suprafeei cauciucurilor i adncimii mici a striaiilor, gradul de stropire scade.

Pentru mbuntirea confortului n timpul utilizrii s-a optat pentru o s lat n forma literei T, cu arcuri care au rolul de a amorsa denivelrile mici. Avantajul acest tip de sa este acela c nu las dureri dup utilizare ndelungat.

3. Ergonomicitatea

Este n primul rnd realizat prin forma cadrului care ofer biciclistului o poziie cu spatele drept uor aplecat n fa; n plus aceast poziie ofer posibilitatea biciclistului de a purta un ghiozdan n spate, neexistnd riscul ca acesta s provoace dureri de umeri sau s loveasc peste ceaf biciclistul n momentul frnrii

Reglarea eii pe orizontal face ca distana dinte a i pedalier s se micoreze sau s se mreasc n funcie de necesiti.

aua n forma literei T aduce confort datorit eliminrii susinerii i n mini ( cum este de exemplu la cursiera) care aduce dureri de gt i umeri.

Schimbatul, ajustarea corect a vitezei, optimizarea forei de pedalare sunt rezolvate de noul butuc NuVinci.

4. Esteticul produsului, nfiarea i finisajul

Forma cadrului bicicletei va avea trsturi de motociclet, sursa de inspiraie fiind motocicletele americane

Cadrul va fii disponibil n culorile alb, negru, albastru , rou mat sau gel-coat colorat i transparent pentru a se vedea estur.

Dect cadrul va fii fabricat, restul componentelor vor fii furnizate5. Calitate i fiabilitate

Sentimentul de calitate ridicat trebuie s fie vizibil asupra ntregului produs

Se acord garanie la cadru pe o perioad de 1 an, timp n care dac cadrul cedeaz este nlocuit gratis

Suprafaa rezultat n urma procesului de fabricare este inspectat la fiecare cadru n parte.

6. Dimensiuni i gabarit

1200mm x 200mm x 900mm 7. Materiale

Pentru realizarea cadrului s-a ales material compozit (fibr de sticl si rasina epoxidica) datorit raportului greutate specific supra rezisten specific superior materialelor metalice clasice.

Restul componentelor sunt confecionate din Oel inoxidabil (furca fa, elementele de prindere), Aluminiu(jantele roilor, spie), piele(aua, mnerele), cauciuc, diferite tipuri de materiale plastice (elemente semnalizatoare); unele elemente fiind cromate.

8. Mediul

Mediul influeneaz numai prin umiditate n faza de formare, dup polimerizare evile de material compozit nu mai sunt influenate de condiiile de mediu.

Elementele de prindere, care sunt confecionate din bare de oel, se recomand a fi supuse ct mai puin la condiii umede.

9. ntreinere

Se recomand a fi lefuite i curate cu aceton a barelor din material compozit.

se recomand ca partea metalic s fie protejat de zgrieturi.10. Durata de via

evile confecionate din material compozit nu oxideaz i nu sunt influenate de temperatur.

11. Reciclare

Fiind un material termorezistent nu se pot reintroduce n circuitul, dar se pot mcina i introduse ca material de adaos n diferite materiale folosite n construcii civile.

12. Concurena

Un concurent direct internaional este dat de productorul olandez Project 346 care are o variant Basman dotat cu butuc NuVinci i cost 1350 Euro.

Un cadru de biciclet Basman cost 400 Euro

Pe piaa din Romnia nu sunt prezente astfel de biciclete.

13. Pre

Preul bicicletei dotate complet se dorete a fi sub concurentul direct furnizat de olandezii de la Project 346

n cazul pasionailor de biciclete personalizate, care doresc s i construiasc propria variant, neavnd astfel nevoie de piesele furnizate de noi, se poate comercializa dect cadrul, la care se aduga o tax de 50% din valoarea sa final. Deasemenea inta acestui pre se dorete a fi sub cea a concurenei.

Fiecare pies comandat separat se taxeaz cu 10% din valoarea ei n plus fa de preul de achiziie.

14. Utilizatorul

Utilizatorul int are vrsta cuprins ntre 16-80 de ani, cu salariu/venit la nivel mediu sau peste aceast medie. Sunt oameni crora le place s fac sport, care iubesc natura i care au ca pasiune bicicleta i/sau personalizarea acestora.15. Sigurana

Bicicleta este dotat cu sisteme de frnare pe disc, ultima tehnologie din domeniul frnelor de biciclet

Cauciucurile sunt deasemenea adaptate mediului urban, adic mersului pe strad, acestea oferind o aderen optim n condiii climaterice bune. n cazul unui carosabil umed sau polei se recomand atenie sporit sau alegerea altui mijloc de transport.

Cadrul bicicletei este realizat din material compozit tocmai pentru c ofer o rezisten superioar.

Este recomandat ca utilizatorul s cunoasc drepturile i obligaiile pe care un biciclist le are n trafic. Este obligat s cunoasc i s respecte regulile i semnele de circulaie, s cunoasc legea acordrii prioritii. Ca biciclist participant la trafic trebuie s cunoasc regulile semnalizrii inteniilor i s posede pe biciclet elemente reflectorizante vizibile pe timp de noapte.16. Testarea

Testarea virtual se va face nc din stadiul realizrii prototipului 3D prin analiz pe element finit dar i metode precum FMEA

Testarea se va face o dat pe zi la un model ales n mod aleatoriu.

Se va ncrca pe a o greutate egal cu cea pentru care a fost proiectat cadrul (150kg)

Pe parcursul unui traseu se vor schimba vitezele de la mic pn la mare

Se vor testa frnele acionnd cu intensiti diferite, fiecare roat n parte

Se va observa comportamentul bicicletei n curbe

Se va analiza amnunit cadrul i modul n care a fost fcut asamblarea

17. Patente

Dintr-un total de 20 de patente au fost prezentate i studiate amnunit 3 dintre acestea, care ofereau soluii diferite de realizare, i care se ncadrau pe direcia confecionrii i folosirii de elemente de prindere i a barelor din material compozit, indiferent ce seciune, sau realizarea cadrului (a unei pri din el) dintr-o singur operaie.

18. Standarde

EN 14764 City and trekking bicycles Safety requirements and test methods EN 15532 CyclesTerminology Instalarea/Reglare

Se va asigura o documentaie adecvat pentru produs. Documentaia nu face subiectul acestor specificaii i nici al proiectului

Reglarea se poate face de ctre oricine cu condiia s fie fcut conform documentaiei.

19. mpachetare i livrare

Cadrul mpreun cu braele pedalierului, fr pedale, se nfoar n folie de nylon pentru a fi protejat de zgrieturi; cauciucurile montate pe jante, trebuind numai umflate, iar restul pieselor fiind livrate n ambalajul original; totul ntr-o cutie de carton de form paralelipipedic umplut cu bilue de polistiren.

Livrarea se poate face prin firme de curierat internaional n urma unei comenzi primite prin telefon sau e-mail

20. Fabricarea

Componentele cadrului trebuie s fie potrivit pentru o producie de serie

Toate componentele, n afar de cadru care este obiectul lucrrii, vor fii achiziionate de la furnizori n regim engros pe baz de contract i/sau vor fi furnizate pe baz de comand.21. Cantitate/seria de fabricaie/tehnologii de realizare Datorit tehnologiilor alese seria de fabricaie va fii una mijlocie

22. Vnzarea i promovarea

Vnzarea se va face prin ncheierea de contract prin care magazinul ctig statutul de dealer i dreptul de a comercializa produse omologate sub aceast marc. Aceste magazine pot fi specializate pe profilul de biciclete, specializate pe articole sportive, pe haine i accesorii pentru tineret, pe haine de lux pentru brbai;

Dealer-ul poate cere personificarea propriei variante n funcie de profilul firmei.

Firmele pot folosi produsele firmei creia i este dealer n reclame i invers

Ca modalitate de reclam se pot face postere care sunt date dealerilor

Se poate face un site oficial al firmei productoare de biciclete care s conin informaii i forum de discuii cu personalul care lucreaz pe linia de producie

Se pot face filmulee demonstrative i up-loadate pe site-uri unde pot fi vizualizate 4. PROIECTAREA CONCEPTUALA

4.1. Specificaia int de proiectare

Cerinele tehnice reprezint metodele tehnice prin care sunt rezolvate cerinele formulate de clieni prin vocea clientului.

n tabelul de mai jos, n partea din stnga sunt cerinele clienilor, iar n partea din dreapt sunt cerinele tehnice:Tabelul 4.1. Cerinele tehnice

Vocea clientuluiCerinele tehnice

S nu fie obositoare n exploatareUn cadru inspirat din motociclete construit n jurul unei poziii umane confortabile

S fie sigur n exploatareCadru din material compozit (fibr de sticl)

S aib viteze uor de folositMontarea unui butuc cu viteze interioare (NuVinci)

S fie ieftin i uor de fabricat(cadrul)Procedee de formare cu balon i tehnologia sudrii

S fie uoarFolosirea de fibr de sticl

S fie pentru uz urbanPrin designul cadrului, montarea de cauciucuri speciale, frne pe disc

Performane ateptate

Aceste valori apar n urma cercetrii de pia i a analizei competitorilor. n urma studierii celor spuse mai nainte, realizm c o biciclet din aceast clas nu poart o lupt cu competitorii pentru ctigarea unor dimensiuni reduse sau a greutii, dar se poart o lupt n satisfacerea confortului utilizatorului.

Nu se poate compara n lungime cu un Mountain Bike, deoarece l depete ca lungime, bicicleta de munte trebuie s fie foarte robust, dotat cu suspensii care s absoarb ocurile cele mai dure, o biciclet de ora nu are nevoie s ndure astfel de tratamente.

Nu se poate compara n vitez i greutate cu o cursiera. Nu greutatea i este punctul forte, se dorete intr- adevr o greutate sczut, dar nu cea la care au ajuns cursierele din fibr de carbon, ci o greutate cu 2-3 kg mai mic dect un cruiser fabricat din Aluminiu.

Nici viteza nu este un punct fore. Limit de vitez n mediul urban este de 50km/h pentru autovehicule. Aceast limit permite oprirea n timp util n cazul apariiei unor obstacole, este o vitez care are ca scop sigurana. Scopul acestei clase de biciclete nu este depirea acestei limite, ci s menin constant viteza de deplasare; s poi atinge 35-40km/h cu uurin i mai mult de att s poi merge 3-4 km fr s devin obositor.

Ca i problem de rezisten a cadrului, nu este luat n considerare dect cea care vizeaz durata lui de via. Fiindc astfel de biciclete nu sunt supuse unor tratamente rele n utilizare, orice tip de material din care s-au fcut pn n prezent biciclete este suficient de bun. Mai mult afecteaz proasta ntreinere dect tratamentele dure aplicate, astfel cadrele din oel, datorit zgrieturilor pot oxida mai repede. De aceea folosirea de materiale compozite este binevenit, att n problema greutii, ct i n problema duratei de via i a rezistenei cadrului.

Punctele forte ale acestui tip de biciclet sunt ergonomicitatea, confortul i adaptabilitatea la un mediu de folosin.

Pentru c dezvoltarea unui produs presupune atingerea de noi inte, tabelul urmtor va cuprinde valorile metrice pentru produsul - biciclet urban Komman Biciclete Street Cruiser

Tabelul 4.2. Valorilor metrice i performanelorNr. MetricMetricValoareUnitate

1. Gabarit cadru(Lxlxh)1200x200x900mm

2. Sarcin admis200Kg

3. Greutate net16Kg

4. Vitez50Km/h

5. Mrime foaie mare54dini

6. Mrime foaie mic42dini

7. Mrime pinion17dini

8. Raport inferior butuc0.5rotaii

9. Raport superior butuc1.75rotaii

10. Dimensiune cauciuc26x2.125mm

11. Dimensiune disc frn160mm

12. Lungimea braului pedalier180mm

13. Lungime arc sa30mm

14. Gard la sol150mm

15. Urc borduri100mm

16. Diam exterior al barelor cadrului28mm

4.2 - Generarea ideilor de design

Adaptarea bicicletei la mediul urban

Mind map 4.1. Adaptarea bicicletei la mediul urban

Metode de fabricatie a cadrului bicicletei

Schema 4.2. Mind map pentru metode de fabicatie4.3 - Prezentarea conceptelor

Figura 4.1- Varianta nr.1

Figura 4.2 - Varianta nr.2

Figura 4.3 - Varianta nr. 3

Figura 4.4 - Varianta nr. 4

4.4 - Analiza comparativ a conceptelor

Aceast faz este una dintre cele mai importante pentru viitorul produs, deoarece i definete forma. Modul n care se ia o asemnenea hotrre este unul logic i simplu: se deseneaz mai multe variante ale viitorului produs, n cazul nostru 3 variante, se analizeaz toate 3 n acelai timp sub aspectul satisfacerii cerinelor clientului. nvingtoare iese acea variant care satisface ce-a mai mare parte din cerinele formulate de client, acestea din urm avnd o pondere mai mare sau mai mic n funcie de importan sa rezultat n urma ierarhizrii (pasul anterior).

Varianta nr.1

Sursa de inspiraie a fost modelul Olandez produs de Project 346. Datorit curburilor evilor este foarte greu de adaptat metodei prezentate n Mind Map-ul 4.2.

Varianta nr. 2

Are aparent o form interesant dar prezint i dezavantaje, cum ar fii poziia incomod a picioarelor, acestea solicit excesiv muchii abdominali; n plus este foarte lung i ar ridica probleme n cazul n care utilizatorul dorete s o pe scrile unui bloc;

Varianta nr. 3

Are un design simplu i atrgtor, cu mici ajustri se poate ncadra n conceptul de proiectare prezentat n Mind Map-ul 4.2.2. Aceast variant a ieit nvingtoare i n urma analizei Folosind modulul PUGH al programului Qualica QFD (fig. 4.5)

Varianta nr. 4

Nu este o nou variant, ci adaptarea celei de a 3-a n jurul conceptului de proiectare cu scopul de a crea un produs competitiv i uor de realizat (fig. 4.6),(ANEXA 1)

Figura 4.5 Alegerea conceptului (captura Qualica QFD)

Figura 4.6 Transpunerea metodei de fabricaie

n figura de mai sus este schiat ideea metodei de fabricaie. Segmentele colorate n rou reprezint evi avnd aceasi lungime (230mm); segmentele colorate n negru reprezint evi de lungime egal(390mm); nici unul dintre segmente nu intr n contact direct deoarece aceste sunt asamblate prin elemente intermediare realizate din evi de oel indoiete i sudate. Att evile de oel ct i cele realizate din material compozit au acelai diametru de 28mm.

Din punct de vedere economic, este de preferat consumm mai mult eava de oel dect s aveam nevoie de cte o matri pentru fiecare eav din material compozit.

Asamblarea evilor din material compozit de elementele intermediare se realizeaz astfel:

Figura 4.7 Schia pentru asamblarea elementelor

eava de oel se strunjete cu adncimea corespunztoare grosimii peretelui evii din material compozit i pe lungimea determinat de rezistena la dezlipire; ntre cele 2 elemente se afl rina epoxidic, astfel asamblarea are loc prin lipire. Suprafaa rezultat prin strunjire poate fi supus unei strunjiri de filetare, este mai rapid dect suma operaiilor prin care se realizeaz canale paralele, aceasta cu scopul realizrii unui canal care s fie umplut cu rin epoxidic.4.5 Dezvoltarea conceptului

Dup ce am aflat cerinele clienilor, le-am neles i reformulat n termeni inginereti (VOCT), le-am ierarhizat folosind modulul AHP, pe baza acestora au fost schiate concepte menite s rspund cerinelor formulate de clieni, la rndul lor aceste concepte au fost analizate ntre ele, iar cel care s-a dovedit a rspunde ntr-un procentaj ridicat, va merge mai departe ntr-o etap de dezvolatre superioar.

Pentru moment avem trsturile/caracteristicile definitorii viitorului produs la nivel de desen. Este tiut faptul c nici un produs nu ajunge n producie exact n forma pe care acesta o are n desen, deoarece, ori sunt modificate/condiionate de tehnologia de fabicatie, ori trebuiesc corectate anumite dimensiuni funcionale importante, care n momentul schirii scap cu uurin din vedere. Cel mai important lucru este acela de a pstra caracteristicile produsului, i trsturile de form.

Etapa prin care un produs desenat pe o hrtie trece la dimensiuni real, adaptate omului paote fi numit etape de scalare la realiate. Pentru a putea scala obiectul desenat avem nevoie de cel puin un punct comun a crui dimensiune o cumoastem cu siguran, sau se poate msura; n cazul unei biciclete este roata. Astfel avem: 24(inch)=6096mm diametrul unei roi la un Mountain Bike; 26=6604mm diametrul unei roi pentru o cursiera.

Pentru a putea aduce roata de pe desen la dimensiunea unei roi reale am folosit programul Corel X4 i am lucrat la o scar de 1:10 mm.

Figura 4.7 Etapa de scalare [captura soft Corel X4]

Cu ajutorul programului Corel i folosind manechinul 2D se poate face cu uurin o analiz asupra poziiei biciclistului. n mod special se urmrete poziia spatelui, a gtului i capului su nivelul pn la care se ridic genunchii. Poziiile aparin astfel : stnga mountain bike; centru cursiera; dreapta - chopper

Figura 4.9 Analiza pozitiilor [captura soft Corel X4]

Pasul urmtor dimensionrii cadrului pe baza roii, se ia manechinul i se aeaz n poziie de pedalare peste imagine, dup care se construiete cadrul din bare simple, ulterior acest cadru i poate modifica forma trgnd de nodurile barelor. Scopul acestei faze este gsirea i mbinarea esteticului cu utilul n aspectul unui cadru, totul n acord cu trsturile din desen (fig.4.10 crearea cadrului).

Figura 4.10 Crearea cadrului [captura soft Corel X4]

Figura 4.11 Teste [captura soft Corel X4]

n cazul oamenilor cu nlime mai mic sau mai mare de 1,75m, ct are manechinul dup care s-a proiectat ergonomia cadrului de biciclet, distana s-pedalier se modific deplasnd aua pe braul orizintal (fig. 4.12 Sistem de reglare) de care este fixat cu ajutorul unui colier cu urub.

Figura 4.12 Sistem reglare [3]

Modelul 3D este construit n aa fel n ct s poat fi modificat dup rezultatele calculelor de dimensionare (grosimile pereilor), lungimile evilor componente i forma cadrului rmn neschimbate conform analizei mai sus efectuate.

Figura 4.13 Cadru biciclet 3D lateral [Randare PhotoView 360]

Figura 4.14 Cadru bicciclet 3D spate [Randare PhotoView 360]4.6 Funcionalitatea i arhitectura produsului

Pentru a nelege i a proiecta cu un scop bine definit (orientat) funcionalitatea i arhitectura oricrui produs, orice designer trebuie s se foloseasc de instrumente specializate, cum este de exemplu Qualica QFD. Acest program conine i implementeaz o logic n analiza i dezvoltarea de produse. Utilizatorul trebuie s urmeze o serie de etape a cror rezultate sunt transferate n urmtoarea etap, astfel ajut la formarea unei percepii bine definite asupra produsului.

Figura 4.15 Ierarhizarea caracteristicilor tehnice

Soluionarea problemelor (TRIZ)

Metoda TRIZ ajut la gsirea de soluii n cazul perechilor de caracteristici tehnice care se afl n conflict. Descoperirea acesor perechi se face n acoperiul matricei House of quality. Sub triunghiul numit acoperi se afl linia de optimizare a caracteristicilor tehnice.

Fiecare caracteristic este luat separat i analizat cum influeneaz pe celelalte, dac sunt pe aceasi linie de dezvoltare se noteaz cu semnul +, dac proprietile lor de optimizare sunt opuse ca manifestare atunci apare un conflict i se noteaz cu semnul -.

Primul pas n apicarea acestei metode este identificarea perechilor de caracteristici aflate n conflict. Pasul al doilea este regsirea acestor caracteristici n cei 38 de parametri inginereti. Pasul al trei-lea este s cutm vectorii de soluionare folosind matricea contradiciilor; la intersecia celor doi parametrii inginereti va fii o csu care va conine n set de cifre(vectori de soluionare); i pasul al patru-lea este s mergem pn la tabelul n care aceti vectori de soluionare sunt explicai i s cutm direcia de rezolvare a naturii problemei. Sunt prezentate soluii cu un grad mare de generalizare, unele nu se potrivesc n tocmai cu subiectul problemei ns cu siguran altele dau o linie de urmat la captul creia se afl soluia ingenioas de rezolvare.

Figura 4.16 Acoperisul TRIZn cazul de fa, conform imaginii de mai sus, exist dou perechi de caracteristici tehnice aflate n conflict. Aplicarea metodei TRIZ presupune realizarea tabelului urmtor, n care ultima coloan conine rezolvarea conflictului.Tabelul 4.3 Tabelul TRIZNr.

crtPerechi de caracteristici

aflate In conflictParametrii ingineresti TRIZVectori de solutionare TRIZSolutii concrete

(specifice)

1a. Franare

b. Viteza(1) Greutatea ob. in miscare

(9) Viteza 2, 8, 15, 388a - utilizarea franelor pe disc

15a se va ajusta viteza de croaziera la 40km/h

2a. Greutate

b. Rez. materialului(2) Greutatea ob. static

(14) Rezistenta28, 2, 10, 2727a utilizarea materialelor compozite

Planificarea functiilor produsului

Diagrama 4.3 Funciile bicicletei

Ierarhizarea caracteristicilor tehnice este un pas premergtor ctre planificarea funciilor produsului. Astfel, rezultatele obinute n aceast etap sunt introduse n etapa a 2-a, i anume House of quality 2 n care se stabilete impactul pe care l are n sistem fiecare funcie n parte, astfel, ca intrri avem caracteristicile tehnice de performan, funciile sunt analizate n raport cu acestea n cele din urm rezultnd impactul pe care fiecare din acestea l are (figura din stnga).

Ierarhizarea caracteristicilor tehnice este un pas premergtor ctre planificarea funciilor produsului. Astfel, rezultatele obinute n aceast etap sunt introduse n etapa a 2-a, i anume House of quality 2 n care se stabilete impactul pe care l are n sistem fiecare funcie n parte, astfel, ca intrri avem caracteristicile tehnice de performan, funciile sunt analizate n raport cu acestea n cele din urm rezultnd impactul pe care fiecare din acestea l are (figura din stnga).

Ierarhizarea caracteristicilor tehnice este un pas premergtor ctre planificarea funciilor produsului. Astfel, rezultatele obinute n aceast etap sunt introduse n etapa a 2-a, i anume House of quality 2 n care se stabilete impactul pe care l are n sistem fiecare funcie n parte, astfel, ca intrri avem caracteristicile tehnice de performan, funciile sunt analizate n raport cu acestea n cele din urm rezultnd impactul pe care fiecare din acestea l are (figura din stnga).House of quality 2

Figura 4.17 Ierarhizarea functiilor bicicletei

Planificarea modulelor produsului

Diagrama 4.4 Planificarea modulelor

House of quality 3

Figura 4.18 Planificarea modulelor bicicletei

Soluionarea problemelor aprute la modelul fizic

Dup ce seria zero este realizat, modelele sunt supuse testelor pentru a verifica dac acestea fac fa sarcinilor pentru care au fost proiectate. Piesa, modul de defeciune, efectul defeciunii, modul cu se poate remedia i ali factori sunt trecui ntr-un tabel, care are ca scop micorarea impactului defeciunilor, acel RPN, care este egal cu A(frecvena apariiei defeciunii) x S(Severitatea defeciunii) x D(dificultatea cu care se identific defeciunea). Dac aces RPN este mai mare de 125 trebuiesc luate msuri de eliminare sau minimizare a efectului/erorii, dealtfel, dac S>8 trebuiesc luate msuri de corecie.Tabelul 4.4 Tabelul Posibilelor defectiuni (FMEA)

4.7- Dezvoltarea soluiilor constructive

Butucul NuVinci

Comfortul cltoriei se realizeaz cu ajutorul butucului NuVinci. Acesta reprezint soluia optim de schimbare a vitezelor, fa de clasicul sistem cu mai multe pinioane. Se mai numete CVPT (Continuously Variable Planetary Transmission), ceea ce n traducere ar nsemna transmisie continu cu planetare variabile (n diametru), ceea ce presupune c viteza rezultat este produsul unor planetare ce i modific diametrul n timp, i nu al unor rapoarte fixe ce ar da natere la trepte de turaie.

Acest lucru usoreaza efortul depus de biciclist pe parcursul cltoriei sale, acesta putnd gsi propriul su ritm, n plus i poate gestiona efortul cu mai mult acuratee. Nu toat lumea poate menine un raport de vitez un timp ndelungat, deoarece i obosete picioarele i deregleaz ritmul respiraiei.

Figura 4.19 Seciune n butucul NuVinci

n figura 4.19, n care este prezentat un butuc NuVinci seciune, cele dou linii verzi reprezint jumtate din diametrul fiecrei planetare, iar traseul galben marcat cu sgei reprezint traseul pe care micarea de rotaie l parcurge.Mod de funcionareMicarea de rotaie este introdus prin pinion care este fixat de coroan care se nvrte liber n carcas n jurul axului roii. Coroana intr n contact cu bilele de antrenare al cror ax de rotaie este prevzut cu brae de balansare care cuprind piulia de accelerare. Datorit rotaiei suplimentare cu care se rotete urubul, piulia de accelerare urc sau coboar, fcnd astfel ca braele balansoare s ncline diferit bilele de antrenare, iar rezultatul fiind mrirea sau micorarea distanei dintre punctul de contact al coroanei cu bil i axul bilei, mulimea punctelor aflate succesiv n contact creaz o suprafa ce acioneaz ca o planetar. Ieirea micrii de rotaie se face prin contact cu buza coroanei care este prins direct de carcas micarea de rotaie fiind n continuare transmis prin spie jantei i cauciucului.

Sistemul de planetare, ambele complementare ntr-o bil, funcioneaz dup principiul vitezei periferice. Cu ct distana (raza) dintre axul de rotaie i punctul exterior aflat n contact se mrete, viteza crete.

5. FUNDAMENTAREA SOLUIILOR TEHNICE

5.1 Tehnologia fabricrii evilor din material compozit

Formarea tuburilor din materiale compozite n matri prin presare interioar cu element elastic tubular.

Acest procedeu are la baz formarea pieselor tubulare n matri nchis, mandrina fiind eliminat asa cum se prezinta in [11]. Locul acesteia este luat de un element elastic tubular asupra cruia i se aplic o presiune interioar. Astfel se realizeaz o presare a materialului compozit pe pereii matriei, (fig.5.1). Prin eliminarea mandrinei interioare avem posibilitatea obinerii unor tuburi cu grosimi a pereilor variabili n funcie de grosimea materialul de armare. Astfel sunt eliminate i problemele aprute la demularea tubului compozit de pe mandrin. Procedeul ne permite obinerea unor piese tubulare calibrate pe exterior de matria utilizat. Prin variaia presiunii aplicate asupra elementului elastic putem s obinem grade de armare diferit. n cazul acestui procedeu se utilizeaz un material de armare de form tubular. special conceput pentru obinerea pieselor tubulare.

Figura 5.1 Fabricarea tuburilor in matri cu presare interioaraEtapete obinerii tubului din material compozit sunt descrise mai jos.

Materialul de armare este introdus pe elementul flexibil tubular i impregnat cu matrice (fie. 5.2). n cazul de fa am utilizat un material tubular din fibr de carbon de 22.6 g/m care poate fi utilizat de ia un diametru de 10 - 26 mm. Aceast estur are la un diametru de 18 mm un unghi de 45a filamentelor fa de direcia longitudinal (fig. 5.3). Masa esturii tubulare este de I2g/m. n cazul de fat ani utilizat 2 straturi din materialul de armare tubular suprapuse pentru a obine grosimea peretelui tubului de 1 mm. n funcie de grosimea peretelui tubului dorit se pot suprapune mai multe straturi din materialul de armare tubular. Figura 5.2 Aplicare materialului de armare pe Figura 5.3 esatura tubular din elementul de plastic tubular fibra de carbon utilizat

Matricea utilizat a fost epoxidic de tip Epiphen RE/DE. Elementul flexibil utilizat a fost un furtun din cauciuc vulcanizat. Diametrul exterior al acestuia a fost de 15 mm iar grosimea peretelui de 1 mm. Acesta este prevzut la un capt cu un dop, iar la cellalt capt cu o pies de cuplare la o surs de presiune (fig. 5.1.).

Dup impregnare materialul compozit este aezat n concavitatea matriei. Matria se nchide prin intermediul unor uruburi dup care n elementul elastic se introduce presiune de la un compresor. Imediat dup aplicarea presiunii se observ c surplusul de rin este eliminat prin zona planului de separaie. Presiunea aplicat n cazul de fa a fost de 7 bar. Polimerizarea materialului se poate desfura n etuv sau prin racordarea la o surs de ap cald. n cazul de fa datorit dimensiuni reduse a matriei am utilizat pentru polimerizare o etuv termostatat (fig. 5.4.). Temperatura de polimerizare a fost de 60 C timp de 4 ore.

Figura 5.4 Etuva termostatata Figura 5.5 Tubul din material compozit demulat

Dup polimerizare matria se las s se rceasc lent pn ajunge la temperatura camerei. Se deconecteaz de la presiune elementul elastic, dup care matria se deschide. Tubul din material compozit se demuleaz de pe matri. Dup cum se observ i n figura 5.5 acesta prezint n zona planului de separaie un surplus de rin polimerizat. Acesta v-a fi nlturat uor printr-o prelucrare mecanic.

Urmeaz apoi demularea elementului elastic din interiorul tubului i prelucrarea capetelor acestuia. Tubul obinut are un aspect plcut, structura este compact, iar suprafaa exterioar lucioas. Nu se observ apariia bulelor de aer pe suprafaa acestuia.

n cazul tubului s-a obinut un grad de armare de 65%, iar grosimea peretelui de 1 mm.

Avantajele utilizrii acestui procedeu:

-piesele tubulare se obin uor manopera fiind redus,

-se obin piese calibrate pe exterior cu suprafaa neted,

-tuburile au o structur compact i omogen,

- se pot obine grade de armare diferite n funcie de presiunea aplicat n interiorul tubului elastic,

- se pstreaz arhitectura materialului de armare.

Dezavantaje:

- diametrul exterior este condiionat de dimensiunile matriei,

- diametrul interior nu este calibrat,

- materialul de armare trebuie s fie de form tubular,

- masa tubului este conditionata de masa materialului de armare [11].

5.2 - Alte metode de fabricatie a cadrului de bicicleta

Obtinearea tuburilor prin procedeul de presare cu element elastic

Obinerea tuburilor prin procedeul de presare cu element elastic are la baz procedeul de formare a tuburilor pe o mandrin prin formare manual dup care materialul compozit n stare nepolimerizat se preseaz pe mandrin prin intermediul unui element elastic. Prin presare se nltur surplusul de rin i odat cu acesta bulele de aer din materialul compozit.

S-a urmrit obinerea unor grade de armare ct mai ridicate comparabile cu procedeele prin presare sau vacumarc. De asemenea s-a urmrit obinerea unor suprafee netede lucioase att pe exterior ct i pe interior, aspectul fiind o calitate esenial a produselor. Eliminarea matrielor n procedeul de formare a fost tot o cauz pentru care s-a dorit adoptarea altor soluii mai simple, de presare a materialului. Costurile unei matrie, i necesitatea unui personal cu o nalt calificare ridic preul produsului.

Interfaa dintre materialul compozit i elementul elastic este preluat de o folie de polipropilen de nalt densitate de grosime de 0,2 mm. Folia este demulat de pe suprafaa tubului compozit dup polimerizare. Suprafaa exterioar a tubului copiaz suprafaa foliei aceasta fiind lucioas. Astfel se obine o suprafa neted lucioas bine compactizat.

Figura 5.6 procesul de formare a tuburilor prin presare cu element elastic

Principiul procedeului este redat n figura 5.6. unde s-a notat: 1 - mandrin, 2 - strat demulant, 3 - material compozit, 4 - folie de polipropilen, 5 - element elastic.

Pentru fabricaia tuburilor s-au utilizat, ca i material de armare, o estur biaxial echilibrat din fibre de carbon de 200 g/m2. Matricea utilizat a fost epoxidic de tip Epiphen RE 4020/DE4020.

Etapele procesului dc formare a tuburilor prin presare cu element elastic sunt:

a. Depunerea materialului compozit pe fus (mandrin). Acesta poate fi depus prin rularea esturii pe fus sau utilizarea unei esturi tubulare. Matricea se introdus n exces n materialul de armare realiznd o bun impregnare a filamentelor (fig. 5.7 a.). Dup pstrarea acestuia cca. 10 min n materialul de armare aceasta se elimin prin intermediul unui material absorbant (hrtie absorbant) fig. 5.7.b. Fusul mpreun cu materialul de armare impregnat se nfoar cu o hrtie absorbant. Procedeul de nlturare a surplusului de rin se execut pn cnd hrtia absorbant dispus pe materialul compozit rmne uscat i nu mai absoarbe rin.

a. b.

Figura 5.7 Depunerea materialului compozit in stare nepolimerizata pe mandrina

b. Montarea pe suprafaa materialului compozit al unei folii din polipropilen de grosime de 0,2 mm. Se utilizeaz aceast folie deoarece este rigid i are o suprafaa lucioas. Prin intermediul acestei folii se realizeaz i presarea compozitului. Aceasta nu ader la suprafaa compozitului realiznd o demulare bun dup polimerizare. Folia se monteaz cu muchia dispus pe generatoarea fusului prin intermediul unei bande adezive, (fig. 5.8a.).

a. b.

Figura 5.8 Montarea foliei demulante si a elementului elastic

c. Montarea elementului elastic (fig. 5.8b). Elementul elastic utilizat este din cauciuc (latex) vulcanizat sub forma de fir de seciune dreptunghiular de dimensiune 3 x 1 mm. In cazul de fa am utilizat un fir de cauciuc produs de firma Pirelli sub denumirea de Champion Alfa. Acesta prin tensionare se alungete de cea. 9 ori la o tensiune aplicat de 35 N. Firul din cauciuc se rupe la o for maxim de 40 N, iar alungirea maxim este de 10 - II ori. La tensiunea de 35 N firul din cauciuc are o lime de 1 mm (prin alungire limea firului scade de la 3 la I mm).

Dispunerea firului n jurul mandrinei se realizeaz prin intermediul unui dispozitiv care realizeaz o micare de rotaie a fusului. Pentru a realiza micarea de rotaie a fusului am utilizat un strung orizontal de tip EMCO Maximal V10-P produs n Germania. Distana maxim ntre vrfuri in cazul acestui strung este de 1000 mm. Prin rotirea mandrinei firul din cauciuc pretensionat se depune spir lng spir (matisare) legnd folia demulant pe materialul compozit. Se realizeaza o presare a materialului compozit pe fus n funcie de elasticitatea firului si nivelul de pretensionare.

d. Dupa polimerizarea tubului se desface firul de cauciuc, se demuleaza folia depolipropilena, si este demulat de pe fus.

Prin aceasta metoda se obtin tuburi cu suprafata neteda si lucioasa atat la exterior cat si la interior si cu duritate ridicata.

Obtinerea elementelor de prindere prin procedeul de formare cu sac

Principiul de fabricareConst n aplicarea asupra materialului compozit a unei presiuni certe, fr a apela la un ansamblu dc matri (poanson-plac activ) montat pe o pres, figura 5.9

Formarea se realizeaz cu ajutorul aerului la presiune atmosferica. Pentru a obine presiunea dorit, prin intermediul unui sac flexibil, etan, sub acesta se realizeaz vid. Materialul compozit stratificat, fibre de sticl i rin, este aezat n cavitatea unei matrie deschise. Asupra sacului acioneaz astfel presiunea atmosferic.

Fig. 5.9 Principiul metodei de formare cu sac.Formarea cu sac se utilizeaz pentru obinerea pieselor complexe de seric limitat care practic nu se pot realiza sub presiune la prese clasice. In mod frecvent se realizeaz piese pentru industria aeronautic.

Sunt cunoscute trei procedee de formare cu sac:

Formare cu sac sub vid i variantele sale,

Formare cu sac sub presiune i variantele sale,

Formare n autoclav [12].

Formare cu sac sub vid

Tehnologia este simpl i cere puine investiii comparativ cu formarea n autoclav. Este necesar o semimatri, o singur pomp de vid t eventual o etuv pentru coacere (terminare a polimerizrit), figura 5.10

Procedeul const n realizarea unei semi matrie (poanson sau plac activ) peste care se formeaz stratificatul prin contact sau proiecie simultan.

O mulare succint a stratificatului este adesea suficient, eliminarea aerului i impregnarea complet este asigurat prin aplicarea ulterioar a vidului.

Figura 5.10 Formare cu sac sub vid

Aerul coninut n interiorul sacului este eliminat cu ajutorul unei pompe de vid, astfel c presiunea atmosferic este aplicat uniform pe suprafaa sacului etan aezat peste materialul stratificat.

Pentru a obine densiti mai mari ale materialului compozit (piesei) i a elimina ct mai complet aerul i produsele volatile secundare, tot ciclul de vidare se repet de 2-3 ori.

Semimatrita arata poate arata ca in imaginile de mai jos.

Figura 5.11 semimatrita pentru procedeul de formare cu sac [captura SW]

Un astfel de profil se poate realiza prin:

Un numar de faze de reliefare/ambutisare;

Prin pulverizare cu metal cu punct jos de topire pe un model master realizat prin prototipizare rapida(LOM);

Prin copierea formei (unui model master, o unor tevi sudate) cu ajutorul fibrei de sticla prin procedeul de formare manuala [13].Pulverizare de metal topit

Acest procedeu de acoperire a unui model RP prin pulverizare de metal topit este unul din cele mai utilizate metode de fabricare a sculelor flexibile.

Aplicarea stratului de metal se face cu o grosime de circa 2 mm. In continuare, spatele acestei cruste metalice obinute, se umple cu rini epoxidice. Alegerea unuia sau altuia din cele cteva procedee diferite de pulverizare metalic cunoscute n prezent, depinde de materialul modelului RP utilizat i deasemenea de aliajul metalic folosit.

Este important ca temperatura modelului RP s sc menin ct mai sczut posibil n timpul acoperirii prin pulverizare cu metal topit. Dac se depete rezistena termic a materialului modelului RP, atunci este grav afectat precizia sculei care se va obine.

Cele mai utilizate tehnici dc pulverizare de metal topit folosesc aliaje cu puncte sczute de topire cum ar fi cele pe baz de cositor i plumb. Se utilizeaz un pistol de pulverizare similar celui utilizat la vopsire.

Materialul metalic utilizat este sub form de srm, care este alimentat prin pistol, unde este topit prin arc electric. Tot acolo este introdus un gaz comprimat (printr-un furtun, de la un compresor), care atomizeaz metalul topit i l arunc sub form de spray, peste modelul RP.

Cu ct este mai ridicat temperatura dc topire a metalului utilizat, cu att mai greu este de meninut modelul RP la o temperatur sczut. De aceea este dificil s se pulverizeze peste modele RP, aliaje pe baz de zinc sau aluminiu. Este posibil s se depun cu spray metalic peste modele RP i aliaje cu temperaturi ridicate de topire, dar pentru aceasta este necesar puin mai mult creativitate.

O astfel de tehnic ar fi cea de acoperiri metalice prin depuneri electrolitice. Odat ce modelul RP a fost acoperit cu un strat subire metalic, acest strat va asigura transmiterea rapid a cldurii de-a lungul suprafeei.

O alt metod este aceea de depunere de spray metalic n mai multe etape. Intr-o primetap se pulverizeaz aliaje uor fuzibile peste modelul RP. n continuare se nltur modelul RP, dup care apoi se pot depune prin spray metalic i aliaje cu temperaturi mai ridicate de topire, n cavitatea metalic format n etapa anterioar. Evident este posibil s se continue aceast procedur, mergnd n sus pe scala temperaturii. Din pcate, repetnd aceast procedur, crete prea mult costul obinerii unor astfel de scule i deasemenea apare riscul ca unele detalii fine ale modelului RP, s nu mai poat fi reproduse cu fidelitate.

Ceea ce este greu de evitat n cazul fabricrii sculelor prin pulverizare de metal topit, sunt tensiunile interne. Exist deja metode de contracarare a acestui efect, ns acestea mresc timpul de fabricare.

Ceea ce este greu de evitat n cazul fabricrii sculelor prin pulverizare de metal topit, sunt tensiunile interne. Exist deja metode de contracarare a acestui efect, ns acestea mresc timpul de fabricare.

Depunerile prin spray metalic se folosesc deseori la modele de gabarit mare care au suprafee curbe complexe. Dac acestea au ns i ceva canale nguste sau guri de diametru mic, atunci acestea pot reprezenta serioase dificulti. n astfel de situaii se pot fabrica din alam sau bronz nite miezuri sau inserii pentru aceste trsturi speciale ale piesei. Aceste inserii se poziioneaz pe/n model i apoi se depune spray metalic n jurul lor. Dup ce se va nltura modelul RP, aceste inserii vor rmne fixate n crusta metalic. Inseriile de alam sunt mai tari dect nsi crusta metalic.

Sculele i matriele obinute prin depunere de spray metalic se pot utiliza pentru fabricarea unor serii de piese de circa 1000-5000 piese, n funcie de proces, de materialele utilizate, de complexitatea pieselor i fineea detaliilor.

Forele de strngere necesare fixrii i presiunile utilizate la injecia de mase plastice sunt evident mai reduse dect cele ce se folosesc n cazul utilizrii matrielor din oel sau aluminiu. Din aceast cauz, pot apare uneori efecte negative asupra pieselor fabricate prin injecie de mase plastice n matrie flexibile.

Conductivitatea termic a sculelor fabricate prin depunere de spray metalic este n general mai mic dect a celor fabricate prin achiere, din oel sau aluminiu. Aceste lucru ar putea afecta din nou, unele proprieti mecanice ale pieselor fabricate ulterior.

Depunere prin pulverizare cu metal topitSculele i matriele fabricate prin pulverizare de metal topit sunt folosite cu succes n multe aplicaii, inclusiv deformrile plastice la rece, injecia de mase plastice, turnarea sub presiune, turnare cu modele uor fiizibile etc.

Se pot fabrica astfel piese dintr-o mare varietate de materiale cum ar fi polipropilen, ABS, poliamid, precum i din materiale care sunt considerate dificile cum ar fi materialele compozite.

Durabilitatea sculelor acoperite cu metal pulverizat depinde de civa factori i anume:

Cu ct scula sau matria este mai complex i are mai multe detalii fine, cu att durabilitatea va fi mai mic. Se pot folosi inserii de aluminiu i bronz, acolo unde piesa are canale adnci sau detalii fine. Aceasta crete durabilitatea matrielor acoperite cu spray metalic, asigurnd o mai bun calitate a pieselor ce se vor fabrica cu aceste scule;

vscozitate i o temperatur sczut a materialului injectat vor mri durabilitatea matrielor respective. Seria de fabricaie ce se poate obine cu un set de matrie acoperite prin spray metalic poate fi foarte variat. Poate fi sczut, de 25...250 pentru polipropilen, sau ridicat, dc 1800 ...2500, pentru ABS. Durabilitatea matrielor poate fi mbuntit prin evitarea ocurilor termice ale acestora. Pentru aceasta se recomand ca, la prima utilizare, sculele s fie nclzite lent pn la temperatura de lucru dup care procesul poate continua fr ntreruperi;

Operatorul are un rol foarte important n determinarea durabilitii sculelor acoperite metalic. Ele trebuie manipulate cu grij, deoarece nu sunt la fel de robuste ca cele din oel sau aluminiu. Trebuie reduse forele de strgere la fixare pentru a evita strivirea.

Aceasta metoda nu a fost dezvoltata din cauza faptului ca presupunea un numar mare de astfel de matrite, ceea ce nu justifica investitia pentru o serie mica-mijlocie [14].

5.3 Concluzii

In cazul structurilor din materiale compozite un rol important il reprezint gradul de armare. Cu ct acesta este mai ridicat cu att cresc proprietile mecanice ale structurilor compozite.

Un factor esenial l constituie arhitectura materialului de armare. Direcia fibrelor trebuie s fie aceeai cu cea a solicitrii structurii. Solicitrile pe direciile fibrelor duc la rezistene mecanice maxime ale structurilor compozite. Gradul de armare al structurilor din materiale compozite este n strns legtur cu arhitectura materialului de armare. Nu este suficient un grad de armare ridicat daca materialul de armare nu este poziionat pe direcia solicitrilor mecanice ale structurii. Tehnologia de fabricaie a structurilor din materiale compozite influeneaz att gradul de armare ct i dispunerea corect a materialului de armare. Folosind diferite tehnologii de fabricaie a structurilor din materiale compozite vom constata anumite restricii i optimizari cu privire la gradul de armare al structurilor, dar i la arhitectura materialului de armare.

Tehnologiile de formare a plcilor nu se pot aplica in totalitate i in cazul formarii tuburilor. Dac tehnologia de formare cu sac sub vid n cazul plcilor a adus rezultate importante cu privire la caracteristicile mecanice obinute, aceast tehnologie n cazul tuburilor se aplic cu anumite restricii. Suprafeele exterioare ale tuburilor prezint denivelri i au un aspect neplcut. Dei, se obine un grad de armare ridicat materialul de armare nu respect arhitectura iniial impus de proiectant.

n cazul tuburilor obinute prin tehnologia de presare a acestora cu element elastic s-au obinut rezultate notabile. S-a eliminat matria care era o investiie important. Aceast tehnologie se poate adapta uor la o serie mare de tipodimensiuni ale tuburilor compozite fr investiii majore i permite realizarea unor produse de calitate superioar.

Prin utilizarea tehnologiei de metal spray n cazul obinerii unor matrie, s-a trecut la o nou etap modern de fabricare a acestora. Aceast tehnologie se preteaz foarte bine n cazul matrielor de laminare a materialelor compozite. nlocuind getcoat-ul de pe suprafaa activ a matriei cu un metal obinem o suprafa compact, dur, care se finiseaz uor. Toate acestea la un loc duc la obinerea unor piese de calitate i la obinerea unor suprafee ale cu un aspect plcut deosebit de estetic[12,13].5.3 MEMORIU DE CALCULConcluzii n urma calculelor efectuate

Figura 5.16 Cadrul bicicleteiBarele cadrului au fost solicitate la:

1. Compresiune + ncovoiere2. ntindere + ncovoiere3. ntindere + ncovoiere4. ntindere + ncovoiere

5. Compresiune

6. ncovoiere

7. Compresiune

Barele 1 si 2 au aceai for de solicitare egala cu Gh. Toate barele au trecut de verificarea la ntindere/compresiune

Barale 6, 1, 2, 3 i 4 au fost calculate la solicitarea de ncovoiere cu o valoare a forei dublata, solicitare ce ar putea aparea n cazul unei rele utilizari.

Rezultatele obinute permit alegerea fibrei de sticla, n condiiile n care orientarea fibrelor respect procentajul i modul de aranjare al fibrelor dupa direcia solicitarielor din bare. S-a constatat c barele au un comportament mai bun dac 20% din fibre sunt orintate la 0, 40% la 45 i 40% la -45. n urma acestei orientari t i a au urmatoarele valori pentru:

a. Fibra de Sticla - t= 170; t=239 Mpa

b. Fibra de Kevlar - t= 442; t=123 Mpa

c. Fibra de Carbon - t= 529; t=438 Mpa [ANEXA 2]Performantele atinse

Tabelul 5.1. Valorilor metrice i performanelor realizateNr. MetricMetricValoareUnitate

1. Gabarit cadru(Lxlxh)1300x228x792mm

2. Sarcin admis200 +Kg

3. Greutate net6.6Kg

4. Viteza max56Km/h

5. Mrime foaie mare54dini

6. Mrime foaie mic42dini

7. Mrime pinion13dini

8. Raport inferior butuc0.5rotaii

9. Raport superior butuc1.75rotaii

10. Dimensiune cauciuc26x2.125mm

11. Dimensiune disc frn160mm

12. Lungimea braului pedalier180mm

13. Lungime arc sa30mm

14. Gard la sol136mm

15. Urc borduri200mm

16. Diam exterior al barelor cadrului28mm

Calculul estimativ al preului produsului

Acest calcul estimativ va fi preul efectiv al produsului, fr partea financiar investit n tehnologie i consumul energetic i costul salariilor, ci doar costul materialelor i al componetelor deja fabricate importate pentru asamblare i definitizarea produsului.

Figura 5.17 Cadru de biciclet

Cadrul este compus din:

4 bare din material compozit de 230mm, 28mm ~15euro buc

5 bare din material compozit de 390mm, 28mm ~20euro buc

2 prinztori spate din tabl de oel cu aria=5434.4 mm2 (1buc) ~5euro buc

O plac sudat la pedalier cu aria=12549mm2 ~10euro buc

Bar de oel de diam 28 mm L=~2374mm ~20euro

Total

60+100+10+10+20=200euro cost materialele din care este construit cadrul.Piese care se import

Jante ~80euro

Cauciucuri ~50euro

Frne ~60euro

Set pedale+ foi, pinion i butuc Nuvinci ~600euro

Sa ~30euro

Ghidon ~30euro

Furc ~80euro Total 930 euro Piesele sunt luate en-detail i nu au nici u discount pentru cantitate.

Piesele nu au n pre taxele de expediere.

n plus sunt piese fabricate de productori renumii de biciclete.

O bun oportunitate pentru clieni este s poate achiziiona dect cadrul. Valoarea acestuia poate fi achitat cu o mai mare uurin n comparaie cu a ntregului produs, de cel puin 1130euro. n plus i poate personaliza biciclet dup bunul plac.5.4 Reciclarea materialelor compozite i protecia mediuluiReciclarea materialelor organice

Reciclarea materialelor organice macromoleculare este o operaie mai complicat dect n cazul materialelor tradiionale (sticla, hrtia, metalul), deoarece exist o varietate impresionant de polimeri, care n majoritatea cazurilor nu suni compatibili ntre ei, n eventualitatea unei reciclri globale.

Considerentele de ordin economic restricioneaz la ora actual aplicarea pe scar larg a procedeelor de reciclare a materialelor polimerice. Pe de alt parte, se pune acut problema protejrii mediului ambiant, motiv pentru care. firme importante promoveaz o politic activ de reintroducere n circuitul productiv a materialelor recuperate. In acest sens, n industria constructoare de autovehicule, nc din faza de proiectare a noilor automobile, are n vedere utilizarea unor materiale polimerice compatibile n procesele de reciclare. In aceast ramur a industriei se pune acut problema reciclrii ct mai eficiente a materialelor provenite din autovehicule ieite din uz. fiind vorba de o producie n serie foarte mare. De asemenea se propun soluii constructive care s permit o demontare i triere ct mai facil a elementelor constructive n scopul reciclrii pieselor sau componentelor uzate.

Pentru reciclarea materialelor polimerice exist mai multe soluii :

- Separarea constituenilor din amestecuri n vederea unei reciclri individuale a fiecrui component;

- Transformarea direct a amestecului fr trierea prealabila, n scopul micorrii volumului reziduurilor:

Din punctul de vedere al reciclrii, deeurile se pot clasifica astfel:

- Deeuri de fabricaie (10 % din totalul deeurilor) formate n principal dintr-un singur material. Deoarece nu sunt impurificate (sau sunt puin purificate) cu alte materiale, reciclarea acestora este mai facil. In mod obinuit, aceste deeuri sunt reintroduse n liniile de fabricaie.

Deeuri uor de separat. Acestea sunt formate din 1-2 sau mai muli polimeri (amestecai la scar macroscopic) impurificai cu materiale de alt natur (materiale de umplutur). Aceste materiale sunt, cel puin din punct de vedere teoretic separabile.

- Amestecuri microscopice sau intim legate (prin lipire, interpenetrare). Este cazul cel mai dificil de tratat, deoarece separarea constituenilor este dificil sau chiar imposibil, necesitnd operaiuni complicate. In aceast categorie se ncadreaz foarte bine materialele compozite cu matrice organic. Exemplul cel mai reprezentativ l constituie deeurile provenite din industria autovehiculelor. In acest caz, n amestec se vor gsi materiale (rini) termoplastice. duromere. amestecuri de polimeri, fibre, materiale de umplutur i materiale compozite multistrat.

- Materialele de reciclare, la ora actual se aplic n special primelor dou categorii menionate.

Reciclarea amestecurilor

Recuperarea sub form de amestec de componeni se impune n dou cazuri:

atunci cnd separarea componenilor de baz este imposibil sau foarte dificil;

cnd materialul este din start un amestec intim de polimeri sau polimeri cu alte materiale, comercializat ca atare.

In primul caz. prin procesarea acestor amestecuri se obin materiale cu proprieti mecanice inferioare celor ale materialelor originale.

Pentru procesarea amestecurilor de materiale compozite se impune o etap de mcinare ct mai avansat a deeurilor n scopul dispersrii ct mai fine a particulelor. Acest procedeu de mcinare este limitat de vscozitatea amestecului i de degradarea polimerilor prin mcinare, inconveniente care se pot depi prin adugarea unor ageni emulgatori. Procedeul este analog cu utilizarea unor ageni tensioactivi pentru realizarea unor emulsii ulei-ap.

In acest scop. aditivii sunt grefai la suprafaa homopolimerilor nemiscibili. In

consecin au un dublu rol:

s permit realizarea unei mai bune mruniri;

s formeze legturi chimice ntre diferitele faze prezente n amestec.

Utilizarea agenilor emulguiori se poate face prin dou tehnici principale:

aditivii preparai separat se adaug n amestecul de polimeri topii. ntr-o proporie pn la 5 %.

aditivii sunt preparai in situ, la aducerea n stare topit a amestecului. Aceast tehnic necesit adugarea n amestec a unor iniiatori sau a unor polimeri cu grupri reactive susceptibile de reacii cu componenii de baz ai amestecului. Prin acest procedeu se pot obine materiale noi ale cror proprieti depesc media proprietilor amestecului.

Reciclarea amestecurilor are un dezavantaj major: deoarece noile materiale obinute n urma reciclrii au compoziii i structuri complexe, se ajunge la un moment dat la necesitatea ntreruperii ciclului de utilizare-reciclare.

Reciclarea dup separarea amestecurilor

Reciclarea dup separarea amestecurilor este o metod mult mai interesant, deoarece trebuie s conduc, teoretic, la produi cu performan foarte apropiate de ale materialelor polimericc de baz. In practic, proprietile materialelor reciclate se apropie de proprietile iniiale ale materialului de baz. doar dac metodele de triere a deeurilor sunt foarte eficiente, iar deeurile nu au suferit degradri importante n timpul utilizrii.

Sortarea deeurilor se face n funcie de materialul polimeric de baz.

Succesiunea operaiunilor cuprinde n principal urmtoarele etape:

Mrunirea. n aceast etap, materialelor care trebuiesc recuperate li se micoreaz

dimensiunea pentru a fi mai uor de transportat i de manipulat.

Separarea metalelor se face prin metode bine puse la punct. Inlturndu-se din amestec toate fragmentele metalice existente (de exemplu prin metode electromagnetice).

Concasarea sau/i pulverizarea. Aceast etap este complementar primei menionate, n acest stadiu are loc i o operaiunea de splare a deeurilor. Etapa suplimentara de mrunir