אנליזת מאמץ תרמי של כלים בתהליכי ייצור של מוצרים פלסטיים

מוסד לימוד
מקצוע
מילות מפתח , ,
שנת הגשה 2006
מספר מילים 4970

תקציר העבודה

תקציר מנהלים המודעות לפעילות ספורטיבית גבר במהלך עשרת השנים האחרונות, על כן כמות אוכלוסיית האנשים אשר עוסקים בפעילות ספורטיבית, גדלה בצורה משמעותית במהלך השנים האחרונות. כיום עיקר הפעילות הספורטיבית הינה משחקי כדור, הליכה ו/או ריצה ורכיבה על אופניים. כידוע לכל כדורים וגלגלי אופניים מבוססים על לחץ אוויר, משמע יש למלות להם אוויר על מנת לעשות בהם שימוש כראוי, בנוסף לעיתים אביזרים אלו מאבדים אוויר ויש צורך להשלים את איבוד אוויר זה. בשוק המקומי קיימות מספר רב של משאבות ניפוח, אך לכולן יש את החיסרון של אי אפשרות לאחסון את אביזרי הניפוח ורובן מכילות חומרים מתכתיים ובנוסף חסרות יכולת לקיבוע ובשל כך חסרות יכול שינוע ממקום למקום.
המוצר הינו משאבה ידנית לניפוח כדורי משחק וגלגלי אופניים בתוספת של מתקן קיבוע בעזרת סקוטש. ממדי המשאבה  קטנים יותר ממדי המשאבות הקיימות כיום בשוק המקומי (מדינת ישראל). המוצר מיועד לשימוש עבור כל שכבות הגיל, למעט תינוקות. המוצר מיועד לשימוש רב פעמי. עמידות בתנאי סביבה נורמאליים שונים, כלומר המשאבה מיועדת להיות אביזר קבע באופניים, ברכב, בעבודה, בבית וכדומה. עיקרון המוצר זהה לשל משאבה ידנית המקובלת בשוק, כלומר עיקרון אוניברסאלי.  העיקרון הינו המשתמש ידחוף את המוט, בעזרת ידיו לתוך גוף המשאבה ובכך יגרום לדחיסת לחץ האוויר מהמשאבה לאביזר המנופח, אך משאבה תוכננה ללא צורך בקפיץ. פעולת דחיפת המוט לתוך גוף המשאבה תהיה קלה ככל הניתן, על מנת שפעולה זו תתאפשר לביצוע גם על ידי ילד. בראש ידית האחיזה של המוט, ישנו פתח, שבו ניתן להכניס את צינורית הניפוח (של גלגלי אופניים) ולתוכו את סיכת הניפוח (של כדורי משחק) לאחר הניפוח, דבר זה יקטין משמעותית את האפשרות, כי צינורית וסיכת הניפוח ייפגמו, יישברו, או יאבדו לאחר השימוש. בתחילה תוכנן שמחיר משאבת הניפוח, כולל צינורית הניפוח וסיכת הניפוח, תעלה לצרכן בין 13-17 ש"ח. מתקן הקיבוע יעלה לצרכן בין 7-8 ש"ח כולל רצועת הסקוטש. בנוסף תבחן האם המוצרים ימכרו ביחד או לחוד.
חקר השוק שבוצע לימד, כי בשום אחת מהמשאבות שקיימות בשוק לא קיימת האפשרות לאחסן את צינורית וסיכת הניפוח לאחר השימוש. לשום משאבה לא קיים מתקן קיבוע. קיימות בשוק המקומי משאבות בעלות ידיות אחיזה בצורת מוט גלילי ובצורת T, על כן ניתן לומר, כי קיימת מגמה מעורבת בשוק. לאור תוצאות אלו נשקלו שני האפשרות, והוחלט שידית האחיזה תהיה בצורה של קונוס.
מוצר זה אינו מהווה חידוש טכנולוגי, על כן אין יכולת לרשום עליו פטנט.
שוק המטרה של משאבת הניפוח הינו לכל שכבות הגילאים למעט תינוקות. המשתמשים הינם אנשים הרוכבים על אופניים, או המשחקים במשחקי כדור. את עיקר תהליך השיווק יש להפנות לקהל מגיל 10 ואילך, שכן מגיל זה יש צורך בהסבר קצר יותר על המוצר ובהצגת יתרונותיו. בנוסף ניתן להציג להורים את היתרון של המשאבה והן של אבזריה כלהיט חדש והן כדבר שימושי ביותר. נבחנה האפשרות לשווק את משאבת הניפוח דרך צינור שיווק, משמע חברה המתמחה בנושא, כדוגמת חברת ספורט, אך אפשרות זו נדחתה, בשל רצונם לקבל זיכיון בלעדי.
כל החלקים שייצרו על ידי מפעלנו ייצרו בשיטת הזרקה לתבנית. התבניות יתכננו בארץ, אך ייבנו בסין, על מנת לחסוך כסף רב. כל תבנית נועדה לייצור חלק אחד בכל מחזור, כמובן שעבור מספר חלקים ניתן לייצר תבניות של כמה חלקים בו זמנית. ייצור תבנית של מספר חלקים יקטין את משך זמן הייצור ויחסוך סכום כסף נוסף. נושא משך זמן הייצור אינו נכלל בחישוב זה במפורט, אלה יילקח באופן כללי בתחשיב סכום הייצור הכולל. מספר חלקים יירכשו מספרים שונים, לאור יכולתם לספק את הכמות הדרושה שהיא 500,000 יחידות בפרק זמן הדרוש לנו.
עלות ייצור כל חלקי המשאבה, הכוללת את מתקן הקיבוע והסקוטש, הינו $0.776 ובעבור 500,000 יחידות $388,000. העלות הכוללת את ההוצאות הנלוות הינה $1.3 ובעבור 500,000 יחידות $650,000. עלויות הייצור מעניקות את היכולת למכור לחנויות את הערכה ב-
1 4-18 ₪ ושיטת הייצור והעבודה מובילה להחלטה, כי יש למכור את שני המוצרים כערכה אחת לחנויות. תהליך הסינתזה כלל 7 סוגיות / התלבטויות שונות והובילה לביטול ייצורה של צינורית הניפוח מחומר פלסטי בלבד, בשל כך הוחלט שצינורית הניפוח תירכש מספק ותהיה עשויה מגומי, פלסטיק ומתכת. כל שאר הסוגיות שהועלו ועליהם הוחלט בוצעו.
משאבת הניפוח תהיה מיוצרת משישה חלקים שונים. היא תכלול את שני אביזרי הניפוח, סיכה וצינורית ובנוסף תכלול את מתקן הקיבוע. משמע סך כל החלקים של ערכת ניפוח זה הינו תשעה.
אורכה של המשאבה במצב סגור הינו 260 מ"מ (26 ס"מ), משמע כאשר ידית מוצמדת לפקק המחבר את הידית לגוף.
עקרון הפעולה של משאבת הניפוח זהה לעקרון הניפוח של משאבה ידנית, משמע  פעולת דחיסת האוויר תעשה על ידי משיכה והכנסה של ידית האחיזה לתוך גוף המשאבה. בשל צמצום המרווח של ידית האחיזה וגוף המשאבה הוסר הצורך בשימוש בקפיץ. בנוסף סיכת הניפוח תיוצר מחלק אחד בלבד.
כל חלקי המשאבה, כולל מתקן הקיבוע ייצור מ- ABS בתוספת של תוספי צבע, הגומי ייצור מגומי טבעי, סיכת הניפוח תיוצר מ- PA6 וצינורית הניפוח תיוצר מגומי טבעי, מתכת ו- ABS.
בוצעו חישובים של המאמץ מקסימאלי המתפתח במשאבה ושל חישוב עמידות מוט ידית האחיזה בפני קריסה (על פי תורת אוילר), שני החישובים אימתו את ההשערה, כי משאבת הניפוח אכן עמידה בתנאי העבודה הדרושים. בנוסף הייתה גם התייחסות לעמידות באימפקט ולעמידות החומרים בחום המתפתח בתוך המשאבה, גם בשני מקרים אלו הוכח שהמשאבה עמידה.
לאור האמור לעיל הוחלט שתהליך ייצורה של המשאבה יתחיל בהקדם האפשרי, תבוצע הזמנה לחלקים הדרושים לנו, יוזמנו האריזות ויחל הכשרת עובדי השיווק.
 .
  תוכן ענייניים תקציר. 2
תוכן ענייניים. 4
פרק א- תוכנית עסקית –5-29
1 . זיהוי הצורך. 6
1 .1 סיכום זיהוי הצרכים. 7
2 . תיאור כללי של המוצר. 9
2 .1 המוצר. 9
2 .2 יתרונות. 10
2 .3 הגדרת מחיר יעד לצרכן 10
3 . סקר מתחרים. 12
3 .1 אינטרנט. 12
3 .2 חנויות ורשתות ספורט באזור. 13
3 .3 סיכום סקר שוק. 14
4 . סקר פטנטים. 15
5. שיווק. 16
5.1 הגדרת שוק המטרה. 16
5.2 דרכים להגעה לשוק המטרה. 16
5.3 חברות המשווקות כיום לשוק המטרה. 17
6 . תכנון המוצר. 19
6 .1 פירוט אפיון הדרישות. 19
6 .2 מה נעשה ומה נותר לעשות. 19
7. תחשיב כלכלי 21
7.1 חישוב עלות ייצור חלקי המשאבה למפעל. 21
7.1.1 חלקי המשאבה. 21
7.1.2 הוצאות ואביזרים נלווים. 28
7.2 מחיר מכירה ללקוח. 29
פרק ב- תהליך התכן –.30-71
1 . שלב הסינתזה. 31
1 .1 רעיונות. 31
1 .2 ניתוח ובחירה של האפשרויות בשלב מסינתזה. 32
2 . ניתוח המבנה הסופי של המשאבה. 35
2 .1 סרטוטי הרכבה. 35
2 .2 סרטוטי החלקים. 36
2 .3 סרטוטי אביזרי הניפוח. 38
3 . בחירת החומרים. 40
3 .1 חלקי המשאבה. 40
3 .2 אביזרי הניפוח. 41
4 . חישובים מכאניים. 42
4 .1 חישוב מאמץ מקסימאלי המתפתח במשאבה. 42
4 .2 חישוב עמידות מוט ידית האחיזה בפני קריסה. 43
4 .3 עמידות באימפקט. 45
4 .4 עמידות בחום המתפתח בתוך המשאבה. 45
5. סרטוטים ותמונות. 46
סיכום. 72