Algemene constructieregels
- Zo min mogelijk onderdelen
- Zo min mogelijk verschillende onderdelen
- Gebruik standaard producten waar mogelijk
- Probeer zo weinig mogelijk mallen noodzakelijk te maken.
- Probeer toleranties zo groot als mogelijk te houden.
- Probeer zoveel mogelijk 2D bewerkingen i.t.t 3D bewerkingen te doen
- Probeer zowel voor het lasersnijden als -lassen, scherpe hoeken te voorkomen
- Als het mogelijk is, liever lassen zonder toevoegmateriaal dan lassen met toevoegmateriaal.
Voorbeeld van een compleet herontwerp
Onderstaand product werd vastgeklemd om een ronde buis door middel van de spanbouten. Bij het herontwerp is geprobeerd draai- en freesbewerkingen zoveel mogelijk te laten vervallen.
Bron: Faszination Blech
Bij het eerste herontwerp zoals getoond in onderstaand plaatje, zijn alle draai- en freesbewerkingen vervangen door lasersnijbewerkingen. Verder zijn massieve delen vervangen door plaatdelen. Het aantal onderdelen is wel aanzienlijk toegenomen. Het aantal verschillende onderdelen is echter beperkt gebleven tot 2.
Bron: Faszination Blech
Bron: Faszination Blech
Bij het tweede herontwerp, is het aantal onderdelen beperkt gebleven tot 2. Bovendien zijn beide onderdelen identiek. Beide onderdelen zijn gesneden uit plaat en er worden verder slechts buigbewerkingen toegepast om tot het uiteindelijke product te komen.
Bron: Faszination Blech
Zoals te zien is in onderstaand plaatje, is de buigzone vrijgesneden en zijn scherpe buitenhoeken afgeronden zodat het product snel gesneden kan worden en kans op verwonding wordt verkleind.
Bron: Faszination Blech
Statisch bepaald construeren
Statisch bepaald construeren heeft ermee te maken dat de constructie dusdanig is dat beweging in alle richtingen juist worden onderdrukt. Wanneer niet alle bewegingen zijn onderdrukt spreekt men van een statisch onderbepaalde constructie. Wanneer een of meerdere bewegingen meerdere malen zijn onderdrukt, wordt gesproken van een statisch overbepaalde constructie. Statisch onderbepaald en overbepaald worden samen ook wel statisch onbepaald genoemd.
Het nadeel van statisch onderbepaald construeren spreekt voor zich: de constructie is niet in alle richtingen stijf, wat meestal niet gewenst is. Het nadeel van statisch overbepaald construeren is dat er onnodig nauwe toleranties op de onderdelen zitten, wil het geheel in elkaar passen. In de praktijk komt het er vaak op neer dat constructies niet passen.
Onderstaande figuur toont een voorbeeld van een constructie die statisch onderbepaald is.
Sleuf 1 onderdrukt beweging in x en y richting, sleuf 2 onderdrukt de rotatie om de z-as. De lasverbinding onderdrukt beweging in de z-richting en rotatie om de x-as. Rotatie om de y-as is slechts zeer beperkt onderdrukt (ten eerste omdat de verbinding tussen de twee platen daar niet voor geschikt is en ten tweede omdat de rode plaat slap is voor rotatie om de z-as).
Om statische overbepaaldheid te voorkomen moet de lengte van slechts 1 sleuf passend zijn (in onderstaand plaat is dat sleuf 1), terwijl de ander iets groter gemaakt is (sleuf 2 in onderstaand plaatje).
In onderstaand plaatje zijn de bewegingen in alle richtingen juist onderdrukt. Doordat de lasverbindingen niet in één lijn gemaakt zijn, is het systeem ook bestand tegen rotaties om de y-as. Ook de plaat is niet meer rotatieslap in de y-richting vanwege de buiglijn.
Om statische overbepaaldheid te voorkomen, moet ervoor gezorgd worden dat verbindingen 1 en 2 ieder slechts één translatie onderdrukken. Er kan bijvoorbeeld voor gekozen worden om de lengte van sleuf 1 wat te groot te maken, zodat alleen de beweging in de x-richting onderdrukt wordt. Wanneer hetzelfde bij sleuf 2 gedaan wordt, wordt daar alleen de beweging in de y-richting onderdrukt. Verbinding 1 en 2 samen onderdrukken rotatie om de z-as. Na het lassen zijn ook de rotatie om x- en y-as evenals translatie in de z-richting onderdrukt.
Materiaalkeuze
Buigkanten
Buiglijnen aangeven op tekening
Buiglijnen worden door dunnen lijnen in de uitslag aangegeven. Voor het aanduiden van de kantvolgorde kunnen bij alle buiglijnen letters worden gebruikt en de toevoeging 'boven' of 'onder' voor de buigrichting. Onderstaande figuur geeft een voorbeeld.
Bovenstaande uitslag levert het volgende gebogen product (voor de duidelijkheid zijn de benamingen van de buiglijnen nogmaals weergegeven).
Vrijsnijden van buiguitstulpingen bij enkele buiglijn
Bij het maken van een buiglijn, zal materiaal op de buiglijn aan de randen van de plaat gaan opstuiken. Wanneer dit voorkomen dient de worden (bijvoorbeeld wanneer de betreffende rand gelast moet worden op een vlak), moet de bochtlengte terug worden gesneden, zoals getoond in onderstaande figuur.
Onderstaande tabel geeft representatie waarden voor de lengtes A en B voor RVS.
| Plaatdikte [mm] | A [mm] | B [mm] |
|---|---|---|
| 1 | 4 | 0.1 |
| 2 | 7 | 0.15 |
| 3 | 10 | 0.2 |
| 4 | 15 | 0.35 |
| 5 | 20 | 0.5 |
| 6 | 25 | 0.7 |
| 8 | 32 | 0.75 |
| 10 | 40 | 0.9 |
Bron: Design for Lasercutting, F.A. Hutten
Vrijsnijden van buiguitstulpingen bij kruising van meerdere buiglijnen
Om lelijke hoeken door opstuiken van de buigkanten te vermijden, wordt op het snijpunt van de buiglijnen een uitsparing gesneden met diameter d.
De aanbevolen uitsparing is afhankelijk van de plaatdikte.
| Plaatdikte t [mm] | ø d ± 0.5 [mm ] |
|---|---|
| <= 2 | 3 |
| 2 < t <= 4 | 5 |
| 4 < t <= 6 | 7 |
Bron: Demar Laser
Vrijsnijden speciaal
Indien speciale eisen aan het ontwerp worden gesteld, bijvoorbeeld indien geen lassen en nabewerken gewenst wordt of indien men met de laser wil lassen zonder materiaal toe te voegen, kan men de vorm van de hoekuitsparing conform onderstaande schets uitvoeren.
| Plaatdikte [mm] | R | a | b | c | d |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 0.3 | 0.4 | 0.71 | 1.07 | 0.27 |
| 1.5 | 0.5 | 0.6 | 1.06 | 1.61 | 0.4 |
| 2 | |||||
| 2.5 |
Bron: Demar Laser
Merk op dat bij verschillende buigradii van buigstempels, bovenstaande maten wat af zullen wijken.
Tolerantie
Onderstaande constructie toont een constructie waarbij nokken gebruikt worden als aanslag voor een volgende buigkant. Bij het buigen van dit product kan eerst buiglijn 1 gemaakt worden. Vervolgens kunnen nokken a en b gebruikt worden als aanslag voor buiglijn 2.
Een andere manier om de locatie van een buiglijn te bepalen, is om deze in te graveren met behulp van de laser of een nokje te snijden op of in de buurt van de buiglijn.
Gat bij buiglijn
Wanneer een plaat gebogen wordt en er een gat moet komen vlak bij een te buigen rand, dan zal het gat ovaal worden wanneer het al gemaakt wordt voordat de rand in de plaat gebogen wordt. Een oplossing zou zijn om het gat pas te maken wanneer de rand al gebogen is. Hiervoor moet het product echter twee maal ingespannen worden om te snijden.
Een andere oplossing is om een snede te maken op de buiglijn of tussen de buiglijn en het gat. Hierdoor zal bij het buigen, de snede uitrekken en het gat rond blijven.
Na het buigen kan de snede dichtgelast worden wanneer dat noodzakelijk is.
Handbuigen
De komst van het lasersnijden, heeft het handbuigen mogelijk gemaakt. Hierbij wordt met de laser en snede gemaakt over het grootste deel van de buiglijn. Er worden enkele kleine dammetjes over gelaten om een verbinding over te houden. Er is nu dusdanig weinig kracht nodig voor het buigen, dat dit (afhankelijk van de plaatdikte en materiaal) volledig met de hand kan of via een eenvoudige inklemming en een tang.
Voordelen van het handbuigen zijn dat er geen kantbank nodig is en dat de locatie van de buiglijn precies gedefinieerd is door het lasersnijden. Verder zijn nu constructies mogelijk die moeilijk of niet te fabriceren zijn met een kantbank. Zie hiervoor bijvoorbeeld het hoofdstuk ruimtelijke constructies.
Als nadeel kan genoemd worden dat het (vanwege eisen aan sterkte of vloeistof-/gasdichtheid) nodig kan zijn om de gemaakte snede (gedeeltelijk) weer dicht te lassen.
Corrosieweerstand
