Veilig spelen met IJreka

Voor onze klant IJreka Speelomgevingen uit Dalfsen heeft QDP de engineering en productie verzorgd voor 3 verschillende koppelstukken die gebruikt worden in hun speeltoestellen. Ze hebben een geweldig assortiment aan unieke speeltoestellen in verschillende materiaalsoorten.

Case

Omdat veiligheid bij speeltoestellen in de openbare ruimte voorop staat heeft QDP tijdens het project zorgvuldig aandacht besteed aan het valideren van de eisen die gesteld zijn aan de koppelstukken. De twee belangrijkste eisen zijn; Het koppelstuk moet een gewicht kunnen dragen van minimaal 350 kilo (voor bovenstaand getoond model) en omdat de speeltoestellen buiten staan moeten de materialen UV-bestendig zijn.

De speeltoestellen komen veelvuldig in aanraking met UV-straling. Straling van de zon kan schadelijk zijn voor de moleculen in kunststoffen wat resulteert in een versnelde veroudering van het materiaal. Hierdoor kan het materiaal sneller breken. Daarom is er een materiaal nodig met een hoge UV-bestendigheid om vermindering van kwaliteit te minimaliseren.

QDP heeft gekozen om te spuitgieten met het materiaal Nylon. Deze kunststof staat bekend om zijn hardheid, taaiheid en slijtvastheid waardoor het geschikt is voor zware dynamische belastingen. Bovendien heeft Nylon een goede verouderingsweerstand en UV-bestendigheid.

‘Ontdekken, ontmoeten, samenspelen en beleven. De kernwoorden voor het creëren van het juiste speelontwerp‘

FEM Analyse

Om zeker te zijn dat het ontwerp en de materiaalkeuze van de koppelstukken geschikt zijn, heeft QDP een FEM analyse uitgevoerd op de 3D modellen. De FEM analyse is gedaan met het programma Autodesk Inventor Pro. Er wordt berekend hoeveel kracht er op een onderdeel kan worden uitgevoerd totdat het breekt en er is te zien op welke plekken het onderdeel als eerste zal breken. De FEM analyse gaf een aantal krachtenconcentraties weer. Deze zijn verholpen door het aanbrengen van extra materiaal en het vergoten van de radiussen.

Isotrope structuur

Tevreden met de resultaten van de FEM analyse heeft QDP met de CARBON 3D printer een prototype van hoogwaardige kwaliteit geprint met RPU-70, een materiaal die bijna dezelfde eigenschappen heeft als Nylon. De CARBON 3D printer gebruikt een printtechniek die in elke richting gelijk belast kan worden, ook wel een isotrope structuur genoemd. Dit zou met traditionele printtechnieken zoals FDM of SLS onmogelijk zijn geweest gezien deze techniek het product in lagen print.

DLS Techniek

Een van de voordelen van printen met de CARBON 3D printer is dat er geen tooling nodig is om te valideren of een ontwerp sterk genoeg is voor productie. Door de DLS techniek (Digital Light Synthesis) wordt door UV-licht de vorm van het object bepaald. Daarna wordt het model gebakken in een speciale oven. Door het bakken gaan de moleculen zich met elkaar verbinden in alle richtingen. Dit resulteert in een solide object die in alle richtingen even sterk is.

Op deze manier heeft IJreka het prototype direct kunnen valideren door middel van een fysieke test. Dit scheelt tijd en geld omdat de matrijs pas gemaakt hoeft te worden nadat het prototype is goedgekeurd. Hierdoor is er altijd de zekerheid dat er later geen aanpassingen gedaan moeten worden aan de matrijs.

Resultaat

Vervolgens heeft IJreka het prototype model en de first out of tool (FOT) fysiek getest. Ze hebben dit gedaan door zakken betonmortel aan het prototype en de FOT te hangen en vervolgens het gewicht op te voeren totdat er iets zou breken. Grappig genoeg braken en bogen de schroeven eerder dan het koppelstuk zelf. Uiteindelijk hebben de testonderdelen het begeven na een belasting van 400 kilo, ruim boven de projecteisen. Beide onderdelen braken bovendien precies op de plekken die aangegeven waren in de resultaten van de FEM analyse.

Door het ontwerp eerst te analyseren met FEM software en een hoogwaardig prototype te maken die geschikt was voor een fysieke test is er flink bespaard op tijd en op kosten. De resultaten spraken voor zich en de productie is met zekerheid gestart.

Bekijk hieronder de koppelstukken die we voor IJreka hebben geproduceerd.