Naslov Konstruiranje i optimiranje konstrukcije višenamjenskog polimernog zatvarača
Naslov (engleski) Design and optimization of multi-purpose polymer shutter
Autor Jurica Semenić
Mentor Mirko Karakašić (mentor)
Član povjerenstva Sanja Šolić (predsjednik povjerenstva)
Član povjerenstva Mirko Karakašić (član povjerenstva)
Član povjerenstva Milan Kljajin (član povjerenstva)
Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj Sveučilište Sjever (Sveučilišni centar Varaždin) (Odjel za strojarstvo) Koprivnica
Datum i država obrane 2020-09-30, Hrvatska
Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana TEHNIČKE ZNANOSTI Strojarstvo Opće strojarstvo (konstrukcije)
Sažetak Zbog potrebe za očuvanjem svježine namirnica i jednostavnosti korištenja istih, došlo je do ideje izrade zatvarača. Nakon pregleda tržišta prepoznat je potencijal za zatvarač koji jedinstvenom konstrukcijom osigurava praktičnost upotrebe, manji broj dijelova, reciklabilnost te povoljan omjer uloženog i dobivenog u odnosu na trenutnu ponudu tržišta.
Rad je podijeljen na teorijski i praktični dio. Teorijski dio prati tri glavne teme: konstruiranje, optimiranje i polimere. U uvodnom dijelu prikazani su primjeri različitih izvedba zatvarača i prikaz udjela stvaranja plastičnog otpada kao rastućeg problema koji je potrebno uzeti u obzir već u procesu konstruiranja.
U drugom poglavlju rada detaljno je opisan proces konstruiranja s naglaskom na konstruiranje polimernih proizvoda. Prikazan je kratki opis i primjeri za lakše definiranje liste zahtjeva te izradu morfološke matrice. Pravila za tehnološko oblikovanje polimernih proizvoda kao i preporuke DFA operacija za polimerne proizvode iznimno su važne za oblikovanje i funkcionalnost konstrukcije pa su detaljno objašnjene u ovom dijelu rada. Prikaz teorijskih osnova LCA analize omogućava izradu kvalitativne LCA analize za konstrukciju višenamjenskog zatvarača.
Kako bi se pojednostavio proces optimiranja konstrukcije zatvarača izrađena je metodologija optimiranja konstrukcija. U trećem poglavlju su također prikazani najvažniji teorijski dijelovi važni za rješavanje problema optimiranja korištenjem MKE.
Teorijske podloge za konstruiranje, optimiranje i polimere su korištene za izradu početne i optimirane konstrukcije. Izrađena je lista zahtjeva na osnovu potencijalnih potreba kupca. Pomoću morfološke matrice dobivene su četiri koncepcijske varijante proizvoda od kojih je vrednovanjem odabrana optimalna varijanta. U skladu s pravilima tehnološkog oblikovanja i DFA preporukama oblikovana je početna konstrukcija višenamjenskog zatvarača. Određeno je kritično mjesto konstrukcije i najveće opterećenje. Prema tome oblikovan je proračunski dio konstrukcije, za kojeg je pomoću ANSYSa izrađen numerički proračun početne konstrukcije. Taj proračun će služiti kao osnova za optimiranje konstrukcije.
Optimiranje proračunskog dijela konstrukcije izvedeno je u ANSYSu izravnom optimizacijom metodom “Screening“. Ograničenja ulaznih parametara definirana su prema pravilima tehnološkog oblikovanja, a ograničenja optimiranja definirana su prema specifikaciji materijala. Nakon procesa optimiranja dobivaju se tri rješenja od kojih konstruktor odabire optimalno. Prema optimiranim vrijednostima parametara, oblikovana je optimirana konstrukcija višenamjenskog zatvarača i izvršena je usporedba mase te konstrukcije s masom početne konstrukcije kako bi se odredilo smanjenje mase.
Korištenjem aplikacije ECODESIGN izrađena je kvalitativna LCA analiza s ciljem dobivanja preporuka za strategije poboljšanja i prikaza višenamjenskog zatvarača od proizvodnje do zbrinjavanja i recikliranja, a ne stvaranja plastičnog otpada.
Sažetak (engleski) Because of the need to preserve freshness of food and simplicity to use it, the idea of making a bag clip came up. After market review the potential for bag clip which with its unique design ensures practicality of use, less number of parts, recyclability and favorable ratio of invested and obtained in relation to the current market offer has identified.
The thesis is separated into theoretical and practical part. The theoretical part follows three main topics: designing, optimization and polymers. In the introductory part are presented examples of different clips and share of plastic waste generation as a growing problem that needs to be taken into consideration already in the design process.
In the second part of thesis the designing process is described in details with emphasis on the designing of polymer products. A brief description and examples are presented for easier defining the list of requirements and making the morphological matrix. Rules for technological design of polymer products as well as recommendations of DFA operations for polymer products are extremely important for designing and functionality of the design, because of that they are explained in details in this part of thesis. The review of theoretical basis of LCA analysis enable making of qualitative LCA analysis for the design of multipurpose bag clip.
In order to simplify the process of optimizing the design of bag clip, methodology for optimizing the design is developed. In the third chapter are also presented the most important theoretical parts for solving optimization problems using FEM.
Theoretical bases for designing, optimization and polymers were used to make the initial and optimized design. A list of requirements was made based on the potential needs of customers. Using the morphological matrix four conceptual variants of the product were obtained from which the optimal variant was selected by evaluation. The initial design of the multipurpose bag clip was designed in accordance with the rules of technological design and DFA recommendations. The critical location of the design and the maximum load is determined. According to that the calculation part of design are made, for which a numerical calculation of the initial design was made using ANSYS. That calculation will serve as the basis for optimizing the design.
Optimization of the calculation part of design was made in ANSYS by direct optimization using the “Screening” method. Limitations of input parameters are defined according to rules of the technological design, and limitations of optimization are defined according to the material specification. After the optimization process, three solutions are obtained from which the constructor selects the optimal one. According to the optimized parameter values, the optimized design of the multipurpose bag clip was designed and mass of that design was compared with the mass of initial design to determine the mass reduction.
Using ECODESIGN application a qualitative LCA analysis was made with the aim of getting recommendations for improvement strategies and the presentation of a multipurpose bag clip from production to disposal and recycling rather than the generating plastic waste.
Ključne riječi
konstruiranje polimernih proizvoda
konstruiranje za montažu (DFA)
lista zahtjeva
morfološka matrica
ANSYS
numerički proračun
metoda konačnih elemenata
izravna optimizacija
LCA analiza
Ključne riječi (engleski)
designing polymer products
design for assembly (DFA)
requirements list
morphological matrix
ANSYS
numerical calculation
finite element method
direct optimization
LCA analysis
Jezik hrvatski
URN:NBN urn:nbn:hr:122:379632
Studijski program Naziv: Strojarstvo Vrsta studija: sveučilišni Stupanj studija: diplomski Akademski / stručni naziv: magistar/magistra inženjer/inženjerka strojarstva (mag. ing. mech..)
Vrsta resursa Tekst
Način izrade datoteke Izvorno digitalna
Prava pristupa Otvoreni pristup
Uvjeti korištenja
Datum i vrijeme pohrane 2020-12-07 13:14:21