Voortgangsverslag. Jaar 2 1 e Semester Blok 1. M. Camp

Transcriptie

1 Voortgangsverslag Jaar 2 1 e Semester Blok 1 M. Camp

2 Voortgangsverslag Jaar 2 1 e Semester Blok 1 TU Delft M. Camp Leiden November 2012

3 Voorwoord In het kader van de HBO opleiding werktuigbouwkunde duaal is dit het voortgangsverslag van het 1 e blok van het 1 e semester in het 2 e jaar. Het voortgangsverslag is vooral bedoeld om afwijkingen van de plannen, knelpunten en evt. problemen te constateren en bij te sturen. De voortgang is gebaseerd op het Persoonlijk Actie Plan (PAP) die in het begin van deze periode is gemaakt. 1

4 Inhoudsopgave Inhoud Voorwoord 1 1. Inleiding 3 2. Geplande activiteiten Inleiding De activiteiten 4 3. Voortgang van de geplande activiteiten Inleiding De werkzaamheden van deze periode Contactbussen Verbetering van het laadproces van de chip Tip Heating Houder Overige activiteiten De voortgang Conclusie 12 2

5 1 Inleiding Halverwege elke leercontractperiode schrijf je een voortgangsverslag. Het voortgangsverslag geeft een duidelijk beeld aan school wat betreft de voortgang van je competentieontwikkeling bij het bedrijf. Het doel van het voortgangsverslag is, dat de geplande competenties die vastgesteld zijn in je PAP daadwerkelijk worden nagestreefd. Dit ten behoeve van je persoonlijke competentieontwikkeling. In het voortgangsverslag staan de competenties uit je PAP vermeld onder de geplande activiteiten, de voortgang van de geplande activiteiten en de acties ten behoeve van de afwijking. 3

6 2 Geplande activiteiten 2.1 Inleiding De geplande activiteiten uit mijn PAP staan hier per competentie omschreven. Bij iedere competentie staat beschreven wat ik ga verbeteren en hoe ik dat ga doen. In de tabellen is te zien op welk punt ik nu sta en tot hoever ik wil groeien in de gekozen competenties. 2.2 De activiteiten Competentie nr. 4 Een functioneel ontwerp van een duurzaam product of voortbrengingsproces te realiseren Voorgaande periodes heb ik mij voornamelijk beziggehouden met kleine projecten. Deze projecten hielden in dat ik vooral kleine, redelijk eenvoudige hulptools heb ontworpen voor kleine testen en onderzoeken. Deze periode ga ik zoveel mogelijk proberen complexere projecten naar me toe te trekken. Hieronder versta ik het ontwerpen van nieuwe samplehouders, die zullen worden gebruikt voor nieuwe onderzoeken. Hiermee wil ik mijn vaardigheden binnen de ondersteunende groep verbeteren en daardoor mijn kennis vergroten van wat er allemaal komt kijken bij het ontwerp van een succesvolle samplehouder. Taakrol Context geleid zelfstandig Sturend simpel lastig complex Competentie nr. 7 Het voortbrengingsproces voor te bereiden De komende tijd zal de vervaardiging van enkele van de bestaande, succesvolle samplehouders uitbesteedt worden aan een extern bedrijf. Hiervoor moeten complete tekeningenpakketten worden samengesteld die klaar zijn voor fabricage. Er moet hierbij ook gekeken worden naar fabricagetijd en kosten. Deze periode wil ik me bezighouden met dit proces. Taakrol Context geleid Zelfstandig Sturend simpel lastig complex

7 Competentie nr. 9 Product of productieproces beheren en onderhouden De producten die ik maak kunnen op verschillende manieren worden vervaardigd en momenteel maak ik die producten door de CNC programma s met de hand te schrijven. Komende periode wil ik me gaan verdiepen in het CAD/CAM programma EdgeCam. Dit maakt het mogelijk complexere producten te vervaardigen. Daarnaast wil ik me bezighouden met het onderhoud van de gemaakte producten op moment dat er problemen aan de orde zijn. Taakrol Context geleid zelfstandig Sturend simpel lastig complex Competentie nr. 12 Samen te werken Binnen de ondersteunende groep is er veel kennis over waar de ontwerpen aan moeten voldoen en wat de do s en don ts zijn bij het ontwerpen van een samplehouder. Om aan die kennis te komen zal ik de komende periode nauwer moeten gaan samenwerken met mijn collega s om die kennis tot mij te krijgen. Daarnaast ga ik kijken wat ieders specialiteiten zijn om zo een goede verdeling van de werkzaamheden te krijgen. Taakrol Context geleid zelfstandig Sturend simpel lastig complex

8 3 Voortgang van de geplande activiteiten 3.1 Inleiding In dit hoofdstuk wordt beschreven wat ik in het 1 e blok van het 1 e semester heb gedaan en vooral hoe ik het gedaan heb. Het is de bedoeling om een voortgang aan te geven in de competenties waarin ik de afgelopen periode wilde groeien. Aan de hand van de door mij gekozen competenties in mijn PAP ga ik in dit hoofdstuk beschrijven wat de projecten inhielden en of er een groei is in mijn competenties. 3.2 De werkzaamheden van deze periode Contactbussen Ik heb de opdracht gekregen om een betere manier te verzinnen om de aansluiting van de bedrading op naalden in een houder te optimaliseren. Voorheen werd de bedrading gesoldeerd aan de contactnaalden die zich in de houder bevinden. Mijn suggestie was om hiervoor om kleine bussen te maken (zie fig. 3.1). Aan de ene zijde van de bus wordt de draad ingeklemd door de bus te vervormen rond de draad en de andere zijde wordt over de naald geschoven. In eerste instantie ging ik als uitgangsmateriaal uit van aluminium, omdat dit zacht genoeg is om te vervormen en de geleidbaarheid van dit materiaal is goed. In overleg met de professor is bepaald wat de maten moesten worden voor de binnen- en buitenkant en wat de lengte moest worden. Ook werd mij verteld Figuur 3.1 Contactbussen in bewerking dat koper in dit geval een betere oplossing zou zijn vanwege de betere geleidbaarheid. Aan de hand van deze informatie heb ik een aantal van deze bussen vervaardigd. De bussen zelf heb ik op een CNC freesmachine vervaardigd. Op de machine heb ik een programma gemaakt waarin elke bus als een eiland wordt gezien, waardoor al het restmateriaal eromheen weg wordt gefreesd. Voor de gaten heb ik besloten deze niet te boren maar om deze door middel van vonk eroderen aan te brengen. Met vonk eroderen is de diameter van het gat nauwkeurig en gecontroleerd aan te brengen. Na het aanbrengen van de gaten zijn de bussen met een draadvonk erosiemachine van het ruwmateriaal afgehaald. 6

9 In samenwerking met mijn collega zijn we de bussen gaan testen. In eerste instantie hoe we de bedrading konden inklemmen en of de bus wilde passen op de 0,25 mm naalden. Al gauw bleek dat het koper na vervorming de draad niet voldoende vast bleek te hebben en dat er scheuren aan de zijkanten van de bus waren ontstaan. In overleg met mijn collega en de professor hebben we besloten om de bussen van fosforbrons te vervaardigen om uit te vinden wat dit materiaal zou doen bij dezelfde toepassing. Na vervaardiging en testen van deze bussen kwamen we erachter dat dit de beste oplossing zou zijn voor het optimaliseren van de aansluitingen op naalden in de houders. Tijdens het ontwerp en vervaardiging was ik het nog niet helemaal eens over de keuze van de materialen. Aan de hand daarvan ben ik op zoek gegaan naar informatie over de geleidbaarheid van de voorgestelde en gekozen materialen. Voor aluminium vond ik ρ = 2,7 x 10-8 Ω x m, voor koper ρ = 1,72 x 10-8 Ω x m en voor brons ρ = 30 x 10-8 Ω x m. Met deze gegevens heb ik berekend wat de weerstand is van deze materialen in de vorm van een bus zoals is ontworpen. Gegeven: - Buitendiameter = 0,5 mm - Binnendiameter = 0,25 mm - Lengte = 2,5 mm Formule voor de draadweerstand: Uitwerking: R Al = 2,7 x 10-8 x ( ) = 3,44 x 10-7 Ω R Cu = 1,72 x 10-8 x ( ) = 2,19 x 10-7 Ω R Brons = 30 x 10-8 x ( ) = 3,81 x 10-6 Ω Ik heb deze gegevens voorgelegd aan de professor heeft me in het gelijk gesteld over de geleidbaarheid of weerstand van de gekozen materialen. Echter zijn volgens hem de verschillen in waarden dusdanig klein dat het verder geen gevolgen zou hebben voor het proces in de houders. Zijn voorstel is om door te gaan met het gebruik van fosforbrons voor deze toepassing. 7

10 3.2.2 Verbetering van het laadproces van de chip Ik kreeg als opdracht om een nieuw concept chip container (zie fig. 3.2) te ontwerpen, omdat de huidige vorm niet optimaal is om een chip onbeschadigd te laden in de bestaande containers. Deze containers bevinden zich in de houders die gebruik maken van dit principe. In de huidige vorm wordt de chip van de zijkant van de houder in de container geladen door deze erin te schuiven. Hierdoor moeten contactnaalden, die zorgen voor de spanningsvoorziening op de chip, worden gelift. Het risico hiervan is dat de naalden kunnen verbuigen en, als de naalden niet goed gelift zijn, kans op krassen op de chip. Om dit te voorkomen wilde de professor dat ik een nieuw concept container ontwierp, waarbij de chip vanonder in de container wordt geladen. Aan de hand van het pakket aan eisen die hij mij gegeven heeft ben ik gaan ontwerpen. Belangrijkste eis was dat de chip vanonder wordt geladen en dat de contactnaalden ongeroerd blijven. De chip moet tijdens het laden voorgepostioneerd worden voordat deze geklemd wordt door Figuur 3.2 Concept chip container een deksel aan de onderzijde van de container. Op basis van het bestaande principe heb ik een concept ontworpen met daarin de ruwe vormen zoals opgegeven in het pakket van eisen. Na goedkeuring van de professor ben ik het ontwerp gaan verfijnen, rekening houdend met de vervaardigbaarheid. Op basis van het ontwerp ben ik de container gaan vervaardigen. Als eerste is de buitencontour aangebracht op een CNC freesmachine, evenals de vormen van de aanlegvlakken voor de chip. Vervolgens heb ik een mal ontworpen die nodig is om de binnenkamer te draadvonken en om de andere zijde van de container te bewerken. Na dit proces is, wederom met een vonkerosie proces, het scharnier gat aangebracht voor het klemdeksel. Omdat het klemdeksel dusdanig klein van vorm is heb ik ervoor gekozen om deze in zijn geheel door middel van draadvonken te vervaardigen. Hierdoor was het mogelijk om alle lastig te bewerken vormen aan te brengen. Na voltooiing van het deksel heb ik het geheel gemonteerd, getest op zijn werking en afgeleverd voor verdere testen van dit concept. Hierover heb ik nog geen terugkoppeling gehad over de werking. 8

11 3.2.3 Tip Heating Houder Tijdens bepaalde onderzoeken met samplehouders in de elektronen microscopen zijn er nog wel eens verstoringen in de metingen. Dit komt doordat er onder invloed van het vacuüm koolwaterstoffen uitdampen vanuit het materiaal van de houder. Om dit te voorkomen wil de professor een houder laten ontwerpen die uitgestookt kan worden in de microscoop, zodat alle koolwaterstoffen zijn verdwenen voordat het onderzoek begint. In eerste instantie ben ik begonnen met het aanpassen van tekeningen van een al bestaande houder, de elektromigratie koelhouder. De tip van deze houder moest gestript worden. Nadat ik de ongebruikte onderdelen uit de tekening had verwijderd, heb ik een weerstandsdraad als verwarmingsspiraal en een temperatuursensor in het ontwerp aangebracht. Na goedkeuring is de bestaande houder aangepast en afgeleverd voor de test. Uit die test bleek dat het concept zo goed als werkt zoals was verwacht, met daarna de vraag om een compleet nieuwe houder te ontwerpen. Hiervoor is in overleg met de professor een pakket van eisen opgesteld. Aan de hand van de eisen heb ik eerst een tip ontworpen (zie fig. 3.3). In deze tip is aan de voorzijde een baan aangebracht voor de plaatsing van de verwarmingsspiraal. Aan de achterzijde is een kleine kamer aangebracht voor de temperatuursensor met een baan Figuur 3.3 Heating tip voor de geleiding van de bedrading. In het midden is een kamer aangebracht voor de plaatsing van de chip. Deze zal via de zijkant door een aangebrachte sleuf worden geladen. Doordat er gebruik gemaakt gaat worden van in totaal tien contactnaalden zijn er in de lengterichting van de tip twee gaten aangebracht voor de geleiding van de bedrading. In het ontwerp moest rekening worden gehouden met de warmte overdracht in de houder en met de uitzetting als gevolg van de warmte. Om de warmte overdracht zo gering mogelijk te houden heb ik een titanium gaten bus aangebracht tussen de tip en de rest van de houder. Deze gaten bus is een dunwandige bus met over het hele oppervlak aangebrachte gaten. Dit om de massa van deze bus zo gering mogelijk te houden en hierdoor ook de warmte overdracht. Om de uitzetting door de warmte te beperken is er gekozen voor molybdeen. Dit materiaal heeft een zeer geringe uitzettingscoëfficiënt. 9

12 Tijdens het ontwerpen van de aansluitende onderdelen van de houder heb ik in documentatie van de microscoopfabrikant moeten zoeken naar gegevens over de afstand van het doorkijkgat ten opzichte van andere belangrijke maten in de houder. Hier is, hoe vreemd het ook klinkt, weinig informatie over, zelfs binnen de werkgroep. Het merendeel van de ontwerpen worden gemaakt op basis van bestaande tekeningen en maten. Met dit ontwerp was ik geïnteresseerd in die informatie om een zo goed mogelijk gedefinieerde houder te ontwerpen. Voor de spanningsvoorziening is gekozen voor wolfraam contactnaalden die zijn ingebed in een PEEK blok om zowel te isoleren als om de naalden op hun plek te houden. De beide blokken bedekken de ruimten van de verwarmingsspiraal en de temperatuursensor. Alles samengevoegd resulteert als de Single tilt tip heating houder (zie fig. 3.4). Figuur 3.4 Single tilt tip heating houder Het ontwerp bestaat alleen nog als 3D ontwerp en is in principe klaar om vervaardigd te worden. Er is alleen nog een klein aandachtspunt voor het liften van de naalden. Er is tijdens het ontwerp en tussen andere werkzaamheden door overleg geweest over hoe de chip wordt geklemd in de tip van de houder. In eerste instantie werd er een suggestie gedaan om de chip te klemmen door middel van een open stelschroef aan de onderzijde van de tip. Hierbij had ik mijn twijfels om de juiste aandrukking op de naalden. Er is daarom uiteindelijk besloten om de naaldenblokken licht omhoog te duwen met een pen alvorens de chip wordt geladen Overige activiteiten Om de ontwerpvaardigheden binnen het Autodesk Inventor pakket te verbeteren heb ik samen met mijn collega s twee cursussen aangevraagd. Deze cursussen omvatten het aanbrengen van bedrading in- en het maken van presentaties en animaties van de ontwerpen. Wij hebben hiervoor gekozen omdat het merendeel van de houders die wij ontwerpen bedrading bevatten. Omdat er enkele houders op de markt worden gebracht is er vraag naar presentaties en animaties van de houders om deze te kunnen verwerken op websites en om te gebruiken tijdens presentaties op beurzen. Met deze twee cursussen kunnen wij aan deze vraag voldoen. 10

13 Doordat de werkzaamheden die ik van de professor krijg mij beperken in mijn groei van kennis en vaardigheden, heb ik besloten om hierover een gesprek aan te gaan met zowel mijn werkplekbegeleider als met de manager van de werkplaats. In dit gesprek heb ik verteld wat mijn huidige werkzaamheden zijn en heb ik mijn POP en PAP van dit semester voorgelegd. Aan de hand van dit gesprek wordt nu gekeken hoe mijn werkzaamheden kunnen worden aangepast zodat ik aan mijn competentiegroei kan voldoen. 3.3 De voortgang Een functioneel ontwerp van een duurzaam product of voortbrengingsproces te realiseren Met het ontwerp en ontwikkeling van de Single tilt tip heating houder ben ik bezig een functioneel ontwerp te maken. Hierbij heb ik zoveel mogelijk rekening gehouden met de bekende problemen die zich naar voren waren gekomen bij de vorige testen van de concepten en is er voldoende overleg tijdens het ontwerp proces. Alle vernieuwingen en verbeteringen die moeten worden aangebracht worden genoteerd en verwerkt als leidraad in het ontwerp. Het voortbrengingsproces voor te bereiden Deze periode heb ik weinig tot geen werkzaamheden gekregen waarmee ik me hiermee kon bezighouden. Dit werk is grotendeels door mijn collega gedaan en heb daarbij alleen enkele vragen beantwoord die betrekking hadden op de presentatie en gebruik van de benodigde software. Product of productieproces beheren en onderhouden Mijn werkzaamheden bevatte weinig complexiteit om deze door middel van CAD/CAM software te vervaardigen. Echter ben ik begonnen met kleinschalig gebruik van deze software om er meer vaardigheid in te krijgen. Dit gaat dan om de werking van het programma en rondvraag bij de collega s die er dagelijks mee werken. 11

14 Samen te werken Veel van mijn werkzaamheden zijn bedoeld om collega s te ondersteunen of om hun ontwerpen te veranderen of te verbeteren. Hierbij maak ik gebruik van de terugkoppeling van collega s. Daarnaast ondersteun ik mijn collega s met vragen over hun ontwerpen en kennis over bepaalde vervaardigingstechnieken. De ontwikkeling van de contactbussen heb ik in samenwerking met mijn collega gedaan. Na vervaardiging van de bussen hebben we samen de testen uitgevoerd om te bepalen of de bussen toepasbaar waren in de houders. Met de terugkoppeling van hem is een definitief ontwerp gemaakt. 4 Conclusie Aan de hand van dit voortgangsverslag en de voortgang in het algemeen zijn de volgende conclusies te trekken: Competentie nr. 4: Ik heb deze periode de heb ik een project gehad waarmee ik een functioneel ontwerp moet maken. Met dit ontwerp heb ik voldaan aan de gewenste competentiegroei van niveau 2 simpel zelfstandig naar niveau 3 lastig zelfstandig. Competentie nr. 7: Ik heb niet aan deze competentie kunnen werken en blijf hier op niveau 1 staan. Wel ben ik bezig om doormiddel van cursussen en aanpassing van mijn werkzaamheden dit soort werk naar me toe te trekken. Competentie nr. 9: Competentie nr. 12: Omdat ik me nog aan het oriënteren ben in het software pakket heb ik weinig kunnen groeien. Volgend blok ga ik hier meer mee werken om die vaardigheid te verbeteren. De ondersteunende werkzaamheden die ik doe voor collega s en de ontwerpen die ik aanpas gaan in overleg. Bepaalde onderdelen voor de houders worden in samenspraak gemaakt en er is veel onderlinge informatie uitwisseling over vervaardigingsprocessen, software gebruik en ontwerpen. Hiermee voldoe ik aan de groei van niveau 2 simpel zelfstandig naar niveau 3 lastig zelfstandig. 12