Engineering Experience 4: Design a Small Solar Vehicle/Nl/2014: Team PM1

Inleiding
Wij zijn zes studenten van KU Leuven campus GroepT Industriële Ingenieurswetenschappen die samen een project op poten zetten. Dit project kadert in het vak Engineering Experience 4: Design a Small Solar Vehicle (SSV). Binnen dit project moeten wij een kleine zonnewagen ontwerpen en bouwen. Het einddoel van het project is het zo hoog mogelijk stoten van een metalen petanquebal (+/- 700 gram), uiteraard moet de zonnewagen ook dusdanig gebouwd worden zodat deze de impact van de botsing overleefd. Het project is van start gegaan op 11 februari 2014 en zal eindigen ten vroegste op 29 april 2014. Deze race zal gehouden worden op het Martelarenplein te Leuven waarbij een 'racebaan' van 10m wordt aangelegd waarna een 'schans' volgt die tot +/- 1,20m hoog gaat.

Het team
Ons team draagt de naam "Cochonnet" en bestaat uit 6 teamleden.

Week 1 (10/02-14/02)
We zijn begonnen met het project.

Vandaag, dinsdag 11/02, hebben we de eerste uitleg gekregen over de doelen van het project. We weten nu ook in welk team we zitten en wie alle teamleden zijn. De eerste taak die we als team zullen uitvoeren is het opstellen van de benodigde documenten. Dit betreft ons samenwerkingscontract, ons plan van aanpak, onze Gantt Chart en onze Workbreakdown structure. Deze documenten dienen in orde gebracht te worden voor onze eerste deadline. Aan het begin van de eerste ontmoeting met het team hebben we afgesproken dat er een vergaderverslag gemaakt zou worden. Het verslag staat hieronder.

Onze eerste vergadering buiten de lessen hebben we gehouden op vrijdag 14/02. Tijdens deze vergadering besloten we als team een taakverdeling opgesteld, deze zal ook te vinden zijn in onze Workbreakdown structure. Hierover werd een verslag opgemaakt dat hieronder te vinden is.

Week 2 (17/02-21/02)
Deze week zullen we ons eerste seminarie krijgen. Tijdens dit seminarie zullen we uitleg krijgen over de werking van het zonnepaneel en de DC-motor. Deze uitleg zal belangrijk zijn om de optimale werking te bepalen voor onze kleine zonnewagen.

Na de uitleg gingen we direct aan de slag met ons zonnepaneel. Om te weten te komen hoe het zonnepaneel juist werkt en wat de exacte karakteristieken van het zonnepaneel zijn moesten we enkele metingen uitvoeren. Dit betreft onder andere het meten van de kortsluitstroom.

Deze week hebben we ook een voorlopige versie van ons plan van aanpak, ons samenwerkingscontract, onze Gantt Chart en onze Workbreakdown structure aan onze coach voorgelegd om op deze manier de documenten te finaliseren. Na deze korte feedbacksessie zijn we direct begonnen aan het concept van onze wagen. Ook van deze vergadering zal er een verslag worden opgesteld. Dit verslag kan hieronder nagelezen worden.



Week 3 (24/02-28/02)
Het seminarie dat we deze week zullen volgen zal gaan over de racestrategie en de overbrengingsverhouding. Aan de hand van deze uitleg zullen we bepalen hoe we onze wagen op de meest efficiënte manier laten botsen met de petanquebal. Alvorens we verder konden werken aan het project hebben we een korte feedbacksessie gehad met onze coach. Deze feedbacksessie hebben we gebruikt om met onze coach de verbeterde documenten te overlopen zodat we deze hier (op onze wikipagina) kunnen uploaden. Nu onze coach deze documenten heeft goedgekeurd kunnen we ook een planning opstellen, dit zal in het verslag ook worden weergegeven. Het volgende doel dat we moeten halen is het maken van 2 verschillende cases, namelijk case Simulink en case SSV deel 1. Hiervoor werd tijdens onze vergadering dan ook een taakverdeling opgesteld om zo efficiënt mogelijk te werk te gaan. Uiteraard zijn we ook direct aan het werk gegaan met de metingen die we vorige week hebben uitgevoerd. Deze resultaten hebben we uitvoerig besproken en geanalyseerd. Deze resultaten zullen in de loop van deze of volgende week definitief afgehandeld worden om de optimale werking te bepalen.



Week 4 (03/03-07/03)
Het seminarie dat we vandaag, dinsdag 04/03, zullen volgen gaat over Simulink. Simulink is het programma dat we moeten gebruiken om simulaties uit te voeren om zo onze zonnewagen te optimaliseren. We vertrekken hierbij van simpele simulaties om vervolgens een race te simuleren om zo tot de optimale werking te komen. De uitleg die we vandaag zullen krijgen gaat voornamelijk over het gebruik van het programma en het uiterlijk. Zo kunnen we voor de case van Simulink gemakkelijker aan de slag zonder dat we eerst onnodig lang zoeken naar een bepaalde functie of knop binnen het programma. Aan het einde van dit seminarie was er naar wekelijkse gewoonte een feedbacksessie met onze coach. Deze sessie hebben we voornamelijk gebruikt om de problemen die we hebben met de case van de SSV (het eerste deel) en het ontwerp van onze wagen te bespreken. Hierna werd er door het team flink doorgewerkt om de resultaten van het zonnepaneel af te werken zodat we de karakteristiek van het zonnepaneel en deze van de motor konden samennemen om het optimale werkingspunt te bepalen. Ook zijn we volop bezig met de analytische fase en staat de de simulatiefase in zijn kinderschoenen. Het vergaderverslag is hieronder te vinden.



Week 5 (10/03-14/03)
Deze week vindt het laatste seminarie plaats, wellicht het belangrijkste seminarie voor het uiteindelijk einddoel: het maken van onze SSV. Dit seminarie is namelijk een korte schets over hoe FabLab (Leuven) werkt. Het seminarie zal gegenve worden door de manager van FabLab Leuven, Marc Lambaerts. Hij zal ons een uitleg komen geven over de machines die we kunnen gebruiken en de verschillende materialen die we voor elk toestel kunnen gebruiken. Dit is zeer belangrijk voor ons om te weten zodat we een juiste materiaalkeuze maken voor onze wagen. De feedbacksessie die hierop volgt hebben we voornamelijk gebruikt om de problemen die het team heeft met de case van Simulink op te lossen. Zo heeft onze coach ons in de juiste richting gestuurd wat betreft de waarden die we moeten gebruiken voor de simulaties binnen MATLAB en Simulink. Hierna zijn we met volle moed beginnen verder werken aan beide cases, deze moeten volgende week vrijdag (21/03) worden ingediend. Het verslag van onze vergadering staat hieronder.



Week 6 (17/03-21/03)
Deze week is het de eerste week dat er geen seminarie is, ook hebben we deze vrijdag (21/03) onze allereerste deadline. We moeten onze case SSV deel 1 en case Simulink afgewerkt hebben en indienen voor 1 uur 's middags. We hebben er vandaag (dinsdag 18/03) ook veel tijd en werk ingestoken. Beide cases zijn nu zo goed als af en deze namiddag hebben we een laatste feedbacksessie met onze coach om onze voortgang te bespreken. Tijdens deze feedbacksessie werd er een eerste probleem vastgesteld. Dit werd echter onmiddellijk opgelost. We zitten voor beide cases relatief goed op schema en er wordt door het hele team vlijtig aan doorgewerkt. We zien het halen van onze deadline dan ook goed zitten. Het vergaderverslag zal hieronder te lezen zijn.

Week 7 (24/03-28/03)
Vandaag (dinsdag 25/03) hebben we de verbeterde documenten van onze coach ontvangen. Alle foutjes en onduidelijkheden werden tijdens deze feedbacksessie met onze coach besproken. Deze documenten werden ingescand om de documenten te kunnen verbeteren. Om de verbetering vlot te doen verlopen werd er na de feedbacksessie een taakverdeling opgesteld om beide cases te verbeteren. Ook werd gedurende de lesuren een nieuw ontwerp gemaakt. De plannen zullen worden afgemaakt tegen dinsdag 4 april, dan zullen we met een deel van het team naar FabLab rijden om een eerste versie van onze zonnewagen in elkaar te zetten. Het verslag van deze afspraken zal hieronder te vinden zijn.

Week 8 (31/03-04/04)
Deze week gaan we beginnen met de eerste fase van de realisering van de bouw van onze SSV. Dit zal worden uitgevoerd door 4 van de teamleden omdat er 2 teamleden, namelijk Quentin en Tom, eind vorige week vertrokken zijn op China-reis. Zij zullen het team opnieuw vervoegen aan het einde van de paasvakantie. We zullen naar FabLab rijden op dinsdagvoormiddag zodat we voldoende tijd hebben om de wagen te maken. Hier hebben we uiteindelijk een volledige voormiddag aan doorgewerkt, dit komt vooral doordat het team voor de eerste keer met de lasercutters moest werken. De mensen van FabLab hebben ons hierbij goed geholpen. Zij hebben ons uitgelegd hoe we de pdf's op de juiste manier moesten maken, hoe we de focus van de laser juist moesten instellen,... Dinsdagnamiddag was dan de eerste test, deze ging over de verslagen die we in week 6 moesten indienen en over het correct bematen van een technische tekening. Hierna zijn we aan de slag gegaan met het materiaal dat we in de voormiddag hadden uitgesneden. Het eerste ontwerp werd in elkaar gestoken en nadien gewogen op GroepT. Dit gewicht was rond de 1,400 kg, zonder zonnepaneel of motor. Onze wagen was dus veel te zwaar waardoor we gezamenlijk besloten om het ontwerp aan te passen zodat we onze massa drastisch verlagen. Het verslag van deze vergadering zal hieronder ook te lezen zijn.



Paasvakantie: week 1 (07/04-13/04)
Deze week is er veel werk gestoken in het nieuwe ontwerp van onze wagen. Op maandag werd er kort samengezeten om de details van het nieuwste ontwerp te finaliseren. Er werd ook beslist om op dinsdagvoormiddag opnieuw naar FabLab te rijden om het nieuw bekomen ontwerp uit te snijden en later op de dag de wagen te bouwen. Ook werd er deze dag op zoek gegaan naar gepaste assen nadat er een foutieve as werd aangekocht. Ook op woensdag was er nog een korte bijeenkomst om verder te werken aan de wagen. Hiervan zal er geen vergaderverslag gemaakt worden aangezien er weinig tot niet vergaderd werd.

Paasvakantie: week 2 (14/04-20/04)
Nadat het nieuwe ontwerp werd uitgevoerd kwamen we tot de conclusie dat ook dit ontwerp te zwaar was en dat de assen die vorige week werden aangekocht niet geschikt waren. De assen waren namelijk te dik en het was onmogelijk om de as af te draaien tot de juiste diameter. Het team is dan ook overeengekomen om op dinsdag 15 april het ontwerp aan te passen en nogmaals uit te snijden in FabLab. Toen het team toekwam in Fablab werd al snel duidelijk dat we dichter bij de deadline voor onze wagen kwamen aangezien er verschillende teams aanwezig waren. De wachttijden waren dan ook opmerkelijk hoger ten opzichte van de vorige keren. Deze week werden ook nieuwe, koperen assen aangekocht die eenvoudig aan te passen zijn door ze op te schuren.



Week 9 (21/04-25/04)
Deze week is het de deadline voor het ontwerp van onze wagen. Ook worden er verschillende testen uitgevoerd op ons wagentje. Het is de bedoeling dat we een aluminium gewicht met daaraan een meettoestel, meer bepaald een piëzo elektrometer, vanop een gemeten hoogte tegen onze auto laten slingeren. Met dit meettoestel is het mogelijk te analyseren hoe onze SSV de schok absorbeert. Ook konden we later op de week testen of onze auto bestand was tegen schokken die hij zou moeten verdragen gedurende de race. Deze testen gebeurden wel met een dummy dat het meettoestel moest vervangen omdat dit meettoestel te gevoelig is voor schokken en zeer duur is. Daarom zijn we dinsdagvoormiddag nogmaals samen gekomen om de derde maak te bouwen. Toen de wagen volledig gebouwd was besloten we de wagen buiten te testen. Om de wielen (die uit plexiglas gemaakt zijn) niet te beschadigen besloot het team om de wielen gewoon eens te laten draaien door het zonnepaneel aan te sluiten op de motor. Toen de wagen getest werd stootte het team op een vrij belangrijk probleem. Zo werd het schroefje, dat nodig is voor de bevestiging van het kleine tandwiel op de motor, uit het kleine tandwiel geslingerd. Doordat het schroefje zodanig klein was besloten we dat het verspilde moeite zou zijn om het te zoeken. Direct na de feedbacksessie met onze coach zijn Christoph en Koen naar Metaleuven gereden om nieuwe schroefjes te kopen voor het kleine tandwiel. Door het aankopen van een nieuw schroefje kwam er een nieuw probleem opdagen, namelijk dat het schroefje langer was dan het originele schroefje. Dit zorgde ervoor dat het schroefje schuurde tegen het plaatje om de motor tegen te houden. Het verslag van deze bijeenkomst zal hieronder te lezen zijn.



Week 10 (28/04-02/05)
Deze week zullen we voor de vierde (en hopelijk ook de laatste) keer onze zonnewagen gaan uitsnijden in FabLab Leuven. De reden hiervoor is dat we bij de vorige versie nog niet overeengekomen waren hoe we het zonnepaneel zouden bevestigen op ons wagentje. Nadat Hendrik en Christoph hiervoor samen een ontwerp hadden getekend konden we opnieuw aan de slag. Daarop zijn we dinsdagvoormiddag naar FabLab gereden met al ons materiaal om de wagen te laten uitlaseren en ineens te bouwen. Om onze definitieve versie ook eens te testen (we hadden vorige keer namelijk getest zonder het gewicht van het zonnepaneel) werd er ook deze keer een batterij aangehangen. Alvorens het team samen terug naar GroepT vertrok om de auto te testen werd er een korte 'fotoshoot' gehouden. Na het succesvol testen van onze wagen heeft het team een korte feedbacksessie gehad met de coach. Deze feedbacksessie werd voornamelijk gebruikt om vragen te stellen over case SSV deel 2 en om onze SSV te tonen. Na de feedbacksessie is het hele team onmiddellijk aan het werk gegaan om het verslag (case SSV deel 2) zo snel mogelijk afgewerkt te krijgen. De dingen die besproken en afgesproken werden zullen te lezen zijn in het vergaderverslag.



Week 11 (05/05-09/05)
Vanaf deze week bestaat de mogelijkheid dat we met onze wagen moeten racen, al zal het nog niet voor morgen (dinsdag 06/05) zijn omwille van het slechte weer. Dit komt ons echter ook goed uit aangezien we vrijdag de deadline hebben voor onze tweede case over onze zonnewagen. Alle extra tijd die het team hiervoor kan vrijmaken komt dan ook zeer goed van pas. Vandaag (dinsdag 06/05) heeft het team weer afgesproken om 2 uur om samen door te werken aan het verslag. Hier was op voorhand ook al een goede taakverdeling rond gemaakt die het team de komende dagen uiteraard zo goed mogelijk zal volgen. Er was tijdens de voorziene lesuren, naar reeds goede gewoonte, ook tijd om vragen te stellen aan onze coach en overleg te plegen over mogelijke problemen. Deze mogelijk heeft het team dan ook ten volle benut om er zeker van te zijn dat er niets aan het toeval zou overgelaten worden. Alles wat tijdens onze voorlopig laatste sessie besproken werd zal hieronder te lezen zijn in het verslag.



Week 12 (12/05-16/05)
Ook deze week is moeder natuur ons niet gunstig gestemd en dus zal de race morgen (dinsdag 13/05) nog niet doorgaan. Aangezien er nog een 'show-off' moest zijn van de wagens van de verschillende teams hebben de coaches beslist om de wagens tentoon te stellen op dinsdag 13/05 in de plaats van de race. Hiervoor worden wij als team reeds om half 12 verwacht om ons autostandje op te stellen zodat we tijdig klaar zouden zijn voor het publiek. Het publiek, studenten en docenten van GroepT, zullen kunnen stemmen vanaf 12uur. Zij zullen in totaal zes stemmen kunnen/mogen uitbrengen, zo moeten ze een top drie samenstellen voor de meest innovatieve SSV en een top drie voor de mooiste SSV. Aan de hand van de uitslag die daardoor bekomen zal worden zullen er bonuspunten worden toegekend aan de zes winnende teams. De uitslag van deze stemming zal in de loop van de namiddag/avond bekend gemaakt worden via Toledo. Bij het schrijven van deze woorden waren de resultaten nog niet bekend. Nadat deze kleine 'autoshow' afgelopen is zal er voor een laatste keer worden samengezeten met de coach. Deze laatste feedbacksessie zal dienen voor de feedback over het laatste verslag dat vorige week werd ingediend, namelijk 'Case SSV: part 2'. Vandaag, woensdagochtend (14/05) om 9 uur 53 heeft een teamlid de resultaten van de 'autoshow' voor het eerst onder ogen gekregen. Het team kan u dan ook met grote trots meedelen dat onze wagen tweede is geworden in de categorie 'Mooiste SSV'!! Voor de nieuwsgierigen onder ons, foto's van onze wagen zijn te vinden in 'Case SSV: part 2' en in 'Design van de SSV'.

Week 13 (19/05-23/05)
Deze week is het dan eindelijk zo ver, het team kan de wagen gaan testen en meten met de andere teams. De race werd opgebouwd met drie verschillende poules met hierin random geselecteerde teams. Elk team zal in de poules drie keer moeten racen tegen de verschillende teams. De teams die in hun poule bij de eerste drie uitkomen zullen verder strijden om de medailles in de halve finale. Er zullen uiteraard drie halve finales zijn waarna geweten is welke teams zullen strijden om de eerste plaats. De finale zal drie keer gereden worden zodat elk team één keer in elke baan gereden zodat geen enkel team bevoordeeld of benadeeld wordt. Toen we toekwamen rond 9u15 leek moeder natuur ons toch niet al te gunstig gestemd. Er was namelijk weinig sprake van zon en echt warm was het ook nog niet. De technische keuring ging ook iets later van start doordat de baan nog werd opgesteld. Dit kwam echter goed uit zodat de wolken hadden plaatsgemaakt voor een zonovergoten dag vol raceplezier. Onze wagen moest past in de negende race aantreden en tot onze grote vreugde wonnen we deze race ook. Enkel de laatste race werd net niet gewonnen door ons team maar we waren wel zeker van een plaats in de halve finale. Dit kwam doordat we de winnaar waren van onze poule met een hoogt van 18,7 cm. In de halve finale kwamen we uit tegen twee teams van de twee andere poules. Eén van deze tegenstanders was de recordhouder op dat moment met een hoogt van 22,1 cm. Bijgevolg dacht het hele team dat na deze race de dag er zou op zitten voor ons maar tot onze eigen verbazing wonnen we de halve finale en verstevigden we het record. Zo deden we er nog 7,6 cm bovenop en haalden we de verbluffende hoogte van 29,8 cm! Dit zorgde voor waanzinnige vreugde bij het hele team want we waren (tegen onze eigen verwachtingen in) toch tot in de finale geraakt. In deze finale wisten we de eerste race nog te winnen maar doordat de zon besloot net iets minder haar best te doen kwamen we uit op een verdienstelijke tweede plaats tijdens zowel de tweede als de derde race. Bij de laatste race werd ons record op de kop toe gebroken waardoor we technisch gezien met lege handen achter bleven los van een zeer geslaagd project. Dit is dan ook het einde van ons EE4-project en ik wil dan ook mijn hele team bedanken voor alle inzet en het vele werk dat zij geleverd hebben. Wij willen uiteraard ook onze coach Pauwel Goethals bedanken voor het vele advies en de goeie raad die hij ons gedurende de hele rit gegeven heeft.