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1

Primeros pasos con CES EduPack

Estos ejercicios proporcionan una manera fácil e intuitiva para adentrarse en el uso del software Cambridge Engineering Selector (CES) EduPack. Los completos archivos de HELP (Ayuda) y de CES InDepth instalados dentro del software, brindan una guía más detallada.

Indice de CES EduPack

El software CES EduPack cuenta con tres niveles de DATABASE (bases de datos): • LEVEL 1(Nivel 1) 64 materiales y 75 procesos.. • LEVEL 2(Nivel 2) 91 materiales y 104 procesos, con un contenido más amplio

• LEVEL 3(Nivel 3) El nivel “profesional”: adecuado para estudiantes de 3ero – 4to año, Maestrías e Investigadores. Datos técnicos para más de 2900 materiales y 200 procesos.

En cada nivel hay un número de DATA TABLES (tabla de datos). Las más importantes son: • MATERIALS(Materiales) Imágenes, texto y datos para materiales. • SHAPING PROCESSES (Prcesos de formado) Imágenes y atributos para procesos de formado. • JOINING PROCESSES (Procesos de union) Imágenes y atributos para procesos que permiten la unión de materiales. • SURFACE TREATMENT(Tratamientos Superficiales ) Imágenes y atributos para procesos que permiten modificar la superficie de los materiales.

Cada nivel puede ser analizado por • BROWSING(Ojeando) Explorando la base de datos y localizando RECORDS (archivos) a través de un índice jerárquico. • SEARCHING(Buscando) Encontrando información a través de una búsqueda de texto en los RECORDS (archivos). • SELECTION(Selección) Utiliza un potente motor de búsqueda para encontrar RECORDS (archivos) que cumplan con un conjunto de requisitos de diseño.

El software CES EduPack hace mucho más que esto! Pero esto es más que suficiente para empezar.

© Granta Design, April 2005 2

BROWSING and SEARCHING (Ojeando y Buscando)

Comience el software. Seleccione LEVEL 1 (Nivel 1). La DATA-TABLE (tabla de datos) por defecto es la de MATERIAL UNIVERSE (Universo de Materiales)

Process universeJoiningShapingSurface treatment

Browse Select Search Toolbar Print Search web

Process universe

All processes, L1

Table:

Subset:

Material universeCeramicsCompositesetc.


Material universe

Level 1

Table:

Subset:


Find what

Look in table

Plexiglas

Materials Universe

Ejercicio 1. BROWSE (ojear) materiales • Encuentre un record (archivo) para STAINLESS STEEL (acero inoxidable). • Encuentre un record (archivo) para CONCRETE (concreto). • Encuentre un record (archivo) para POLYPROPYLENE (polipropileno). • Explorar el record (archivo) de POLYPROPYLENE (polipropileno) en el

LEVEL 2 (Nivel 2). • Encuentre PROCESSES (procesos) que puedan formar POLYPROPYLENE

(polipropileno) usando el LINK (liga) que se encuentra al final del record (archivo).

Ejercicio 2. BROWSE (ojear) procesos Seleccione LEVEL 1 (Nivel 1), ALL PROCESSES (todos los procesos). • Encuentre un record (archivo) para INJECTION MOULDING

(moldeo por inyección). • Encuentre un record (archivo) para LASER SURFACE HARDENING 1. • Encuentre un record (archivo) para FRICTION WELDING (METALS)

(soldadura por fricción (metales). • Encuentre MATERIALS (materiales) que puedan ser formados por DIE

CASTING (vaciado) usando el LINK (liga) que se encuentra al final del record (archivo) para DIE CASTING.

Ejercicio 3. La función SEARCH (búsqueda) • Encuentre el material PLEXIGLAS. • Encuentre materiales para CUTTING TOOLS (herramientas de corte). • Encuentre el proceso RTM.

(En la siguiente página se muestran parte de un MATERIAL RECORD (archivo de un material) y de un PROCESS RECORD (archivo de un proceso) pertenecientes al LEVEL 2 (Nivel 2)).


Parte de un record (archivo) para un material: POLYPROPYLENE (polipropileno)

“Parte de un record (archivo) para un proceso: INJECTION MOLDING (moldeo por inyección)”, respectivamente.

Injection molding

No other process has changed product design more than injection molding.Injection molded products appear in every sector of product design:consumer products, business, industrial, computers, communication,medical and research products, toys, cosmetic packaging and sportsequipment. The most common equipment for molding thermoplastics is thereciprocating screw machine, shown schematically in the figure. Polymergranules are fed into a spiral press where they mix and soften to a dough-like consistency that can be forced through one or more channels ('sprues')into the die. The polymer solidifies under pressure and the component isthen ejected.Thermoplastics, thermosets and elastomers can all be injection molded. Co-injection allows molding of components with different materials, colors andfeatures. Injection foam molding allows economical production of largemolded components by using inert gas or chemical blowing agents to makecomponents that have a solid skin and a cellular inner structure.

Physical AttributesMass range 0.01 - 25 kgRange of section thickness 0.4 - 6.3 mmTolerance 0.2 - 1 mmRoughness 0.2 - 1.6 µmSurface roughness (A=v. smooth) A

Economic AttributesEconomic batch size (units) 1e4 - 1e6Relative tooling cost very highRelative equipment cost highLabor intensity low

Design guidelinesInjection molding is the best way to mass-produce small, precise, polymer components with complex shapes. Thesurface finish is good; texture and pattern can be easily altered in the tool, and fine detail reproduces well.Decorative labels can be molded onto the surface of the component (see In-mould Decoration). The only finishingoperation is the removal of the sprue.

Technical notesMost thermoplastics can be injection molded, although those with high melting temperatures (e.g. PTFE) aredifficult. Thermoplastic based composites (short fiber and particulate filled) can be processed providing the filler-loading is not too large. Large changes in section area are not recommended. Small re-entrant angles and complexshapes are possible, though some features (e.g. undercuts, screw threads, inserts) may result in increased toolingcosts. The process may also be used with thermosets and elastomers. The most common equipment for moldingthermoplastics is the reciprocating screw machine, shown schematically in the figure. Polymer granules are fedinto a spiral press where they mix and soften to a dough-like consistency that can be forced through one or morechannels ('sprues') into the die. The polymer solidifies under pressure and the component is then ejected.

Typical usesExtremely varied. Housings, containers, covers, knobs, tool handles, plumbing fittings, lenses, etc.

The economicsCapital cost are medium to high, tooling costs are usually high - making injection molding economic only for largebatch sizes. Production rate can be high particularly for small moldings. Multi-cavity moulds are often used.Prototype moldings can be made using single cavity moulds of cheaper materials.

ShapeCircular Prismatic TrueNon-circular Prismatic TrueSolid 3-D TrueHollow 3-D True

Polypropylene (PP) (CH2-CH(CH3))n

Polypropylene, PP, first produced commercially in 1958, is theyounger brother of polyethylene - a very similar molecule withsimilar price, processing methods and application. Like PE itis produced in very large quantities (more than 30 million tonsper year in 2000), growing at nearly 10% per year, and like PEits molecule-lengths and side-branches can be tailored byclever catalysis, giving precise control of impact strength, andof the properties that influence molding and drawing. In itspure form polypropylene is flammable and degrades insunlight. Fire retardants make it slow to burn and stabilizersgive it extreme stability, both to UV radiation and to fresh andsalt water and most aqueous solutions.

_

Design guidelinesStandard grade PP is inexpensive, light and ductile but it has low strength. It is more rigid than PEand can be used at higher temperatures. The properties of PP are similar to those of HDPE but itis stiffer and melts at a higher temperature (165 - 170 C). Stiffness and strength can be improvedfurther by reinforcing with glass, chalk or talc.When drawn to fiber PP has exceptional strength andresilience; this, together with its resistance to water, makes it attractive for ropes and fabric. It ismore easily molded than PE, has good transparency and can accept a wider, more vivid range ofcolors. PP is commonly produced as sheet, moldings fibers or it can be foamed. Advances in catalysis promisenew co-polymers of PP with more attractive combinations of toughness, stability and ease of processing. Mono-filaments fibers have high abrasion resistance and are almost twice as strong as PE fibers. Multi-filament yarn orrope does not absorb water, will float on water and dyes easily.

Technical notesThe many different grades of polypropylene fall into three basic groups: homopolymers (polypropylene, with arange of molecular weights and thus properties), co-polymers (made by co-Polymerization of propylene with otherolefines such as ethylene, butylene or styrene) and composites (polypropylene reinforced with mica, talc, glasspowder or fibers) that are stiffer and better able to resist heat than simple polypropylenes.

Typical usesRopes, general polymer engineering, automobile air ducting, parcel shelving and air-cleaners, garden furniture,washing machine tank, wet-cell battery cases, pipes and pipe fittings, beer bottle crates, chair shells, capacitordielectrics, cable insulation, kitchen kettles, car bumpers, shatter proof glasses, crates, suitcases, artificial turf.

General propertiesDensity 0.89 - 0.91 Mg/m3

Price1.102 - 1.61 USD/kg

Mechanical propertiesYoung's Modulus 0.896 - 1.55 GPaShear Modulus 0.31 - 0.54 GPaBulk modulus 2.5 - 2.6 GPaPoisson's Ratio 0.40 - 0.42Hardness - Vickers 6.2 - 11.2 HVElastic Limit 20.7 - 37.2 MPaTensile Strength 27.6 - 41.4 MPaCompressive Strength 25.1 - 55.2 MPaElongation 100 - 600 %Endurance Limit 11.0 - 16.5 MPaFracture Toughness 3 - 4.5 MPa.m1/2

Loss Coefficient 0.025 - 0.044

Thermal propertiesThermal conductor or insulator? Good insulatorThermal Conductivity 0.113 - 0.167 W/m.KThermal Expansion 122.4 - 180 µstrain/KSpecific Heat 1870 - 1956 J/kg.KMelting Point 149.9 - 174.9 °CGlass Temperature -25.15 - -15.15 °CMaximum Service Temperature 82.85 - 106.9 °CMinimum Service Temperature -123.2 - -73.15 °C

Electrical propertiesElectrical conductor or insulator? Good insulatorResistivity 3.3e22 - 3e23 µohm.cmDielectric Constant 2.2 - 2.3Power Factor 5e-4 - 7e-4Breakdown Potential 22.7 - 24.6 1000000*V/m

Re


Creando PROPERTY CHARTS (gráficas de propiedades)

Ejercicio 4. Creando PROPERTY CHARTS (gráficas de propiedades)

Choose x, y axes Graph stage

Limit stage

Tree stage

New

Choose what you want to explore(materials, processes..)

Browse Select Search Toolbar Print Search web• Cree un BAR CHART (diagrama de barras) del YOUNG´S MODULUS (E) (Módulo de Young (E))

(Seleccione el módulo de Young para el eje y; deje el eje x en blanco <None> (<nada>) Haga Click sobre algunos materiales para que aparezca su nombre; haga doble-click sobre un material para ver el record (archivo) completo de ese material)

• Cree una BUBBLE CHART (diagrama de burbujas) del YOUNG´S MODULUS (E) (Módulo de Young (E)) en función de la DENSITY (ρ) (densidad (ρ)) (Seleccione los valores para el eje x (densidad) y para el eje y (módulo de Young)i; por defecto, las escalas en ambos ejes son logarítmicas) (Los nombres de los materiales se pueden poner de la misma manera que antes – seleccione la etiqueta con el nombre de un material y sin soltar el botón, arrástrelo para ponerlo en otro lugar; use la tecla DEL (borrar) para borrar la etiqueta) ELIMINE EL STAGE (ETAPA) (Haga Click con el botón derecho sobre el STAGE (etapa) y seleccione DELETE (borrar))

Usted verá:


You

ng's

Mod

ulus

(GP

a)

1e-4

1e-3

0.01

0.1

1

10

100

1000

Low alloy steel

Soda-Lime glass

Nickel alloysTitanium alloys

GFRP (isotropic)

Polyester

Polyurethane

Rigid Foam

Isoprene (IR)

EVA

Butyl Rubber

Flexible Foam

Silicones

Cork

PTFE

ABS

Wood,// to grain

Copper alloys

Tungsten Carbides

Density (Mg/m^3)0.1 1 10

You

ng's

Mod

ulus

(GP

a)

1e-4

0.01

1

100

Silicones

Butyl Rubber

EVA

Polyurethane

Flexible foam

Rigid foam

Cork

PTFE

ABS

Polyvinylchloride

Polyethylene

PolypropyleneLead alloys

Low alloy steel

Wood // to grain

GFRP Mg alloys

Boron Carbide

CFRP

A bar chart A bubble chart

Seleccionando usando LIMIT STAGE (etapa de límites)

Ejercicio 5. Selección usando STAGE LIMIT (etapa de límites

Enter limits

Graph stage

Limit stage

Tree stage

New


Browse Select Search Toolbar Print Search web• Encuentre materiales con YOUNG’S MODULUS (Módulo de Young) > 200 GPa STRENGTH (= ELASTIC LIMIT) (RESISTENCIA (= límite elástico)) > 1000 MPa FRACTURE TOUGHNESS (Resistencia a la fractura) > 20 MPa.m1/2

PRICE (precio) < 3 $/kg

(Introduzca los limites - mínimo o máximo según sea el caso – y presione “Apply” (aplicar))

(Los resultados en el LEVEL 1 & 2 (nivel 1 y 2) son: high carbon steel, low-alloy steel, stainless steel)

ELIMINE LA ETAPA (STAGE) You will see:

General properties Minimum Maximum

Density

Price

Mechanical properties

Young’s modulus

Elastic limit

Tensile strength

Hardness – Vickers

Endurance limit

Fracture toughness

GPa

MPa

MPa

HV

MPa

MPa.m1/2

kg/m3

$/kg3

200

1000

20

Results All stages 3 of 67 pass

High carbon steel

Low alloy steel

Stainless steel


SELECCIÓN GRÁFICA Ejercicio 6. Selección usando GRAPH STAGE (etapa gráfica)

• Cree un diagrama de barras (BAR CHART) del límite elástico (ELASTIC LIMIT (σy)) en el eje de las ordenadas Utilice una BOX SELECTION (caja de selección) para encontrar materiales con un alto valor del límite elástico (o resistencia). (Haga Click en el icono BOX SELECTION (caja de selección), luego haga clic y arrastre el ratón para definir el tamaño de la caja de selección)

Choose x, y axes Graph stage

Limit stage

Tree stage

New



• Agregue la densidad (DENSITY (ρ)) en el eje de las de las abscisas. (Seleccione Stage 1 (etapa 1) en Selection Criteria (criterio de selección), y escoga Edit (editar); o de manera alternativa, haga doble-click directamente en el eje de las abscisas de la gráfica para editarlo)

• Utilice BOX SELECTION (caja de selección) para encontrar materiales que tengan una alta resistencia y baja densidad.

• Reemplace la caja de selección por LINE SELECTION (línea de selección) para encontrar materiales con un alto valor de “resistencia específica” (SPECIFIC STRENGTH) σy/ρ • (Haga click en el icono LINE SELECTION (línea de selección), e introduzca la pendiente requerida – 1 en este

caso –, haga click en la gráfica para colocar la línea, haga click de nuevo arriba o abajo de la línea para seleccionar los materiales por encima – o por debajo – de esta, por ejemplo, seleccione por encima de la línea para encontrar materiales con un alto valor σy/ρ . Haga click en la línea y arrástrela hacia arriba, hasta refinar la selección a 2 materiales únicamente). (Resultados en Level 1 ó 2 (nivel 1 ó 2): CFRP (isotrópico), Titanium alloys (aleaciones de Titanio))

ELIMINE LA ETAPA (STAGE)


Usted verá:

Ela

stic

Lim

it (M

Pa)

0 .01

0.1

1

10

100

1000

Titanium alloysCFRP

Cast ironsAluminium alloys

GFRPPEEK

Soda-Lime glass

PS

Nickel alloys

High-C steel

Magnesium alloysAcetal

Epoxies Phenolics

Polyethylene

PTFE

Rigid foam

Lead alloys

Butyl Rubber

Cork

Flexible foam

The box

Density (Mg/m^3)0.1 1 10

Ela

stic

Lim

it (M

Pa)

0.01

0.1

1

10

100

1000

SteelsAl alloys Ti alloys

NylonMg alloys

CFRP

Polypropylene

Lead alloys

Cu alloysSoda-Lime glass

PTFE

Concrete Butyl Rubber

Cork

Rigid foam

Line,slope 1


ÁRBOL DE SELECCIÓN (TREE SELECTION)

Ejercicio 7. Selección usando TREE stage (árbol de selección)

• Encuentre metales (METALS) que puedan ser extruídos (EXTRUDED) (En la ventana TREE STAGE (etapa de árbol de selección), usted verá el árbol MATERIALS (materiales) – seleccione METALS (metales) y haga click en INSERT (insertar), luego haga click en OK

Cree una segunda TREE STAGE (árbol de selección), seleccione ProcessUniverse (universo de procesos), expanda“Shaping”(formado) y “Deformation” (deformación) en el árbol, seleccione EXTRUSION, y haga click en “Insert” (insertar), luego haga click en OK)

(Resultado: aleaciones de Al, aleaciones de Cu, aleaciones de Pb, aleaciones de Mg y aleaciones de Zn) ELIMINE LA ETAPA (STAGE)

Graph stage

Limit stage

Tree stage

New

Choose what you want to select(materials

• Encuentre procesos (PROCESSES) para unir termoplásticos (THERMOPLASTICS) (Primero cambie los SETTINGS a seleccionar PROCESSES (procesos): seleccione LEVEL 2, JOINING PROCESSES (Nivel 2, procesos de unión). Entonces, en la ventana TREE STAGE (etapa de árbol de selección), seleccione MaterialUniverse (universo de materiales), expanda “Polymer”(polímeros) en el árbol, seleccione THERMOPLASTICS (termoplásticos) , y haga click en “Insert” (insertar), luego haga click en OK)

(Resultado: una lista de 10 procesos de unión que pueden ser usados para unir termoplásticos ) ELIMINE LA ETAPA (STAGE)

Usted verá:


, processes..)

Browse Select SearchToolbar Print Search web

Select from materials or process tree

Joining

Shaping

Surface

ProcessUniverse

Casting

Composite

Deformation

Machining

Molding

Powder

Prototype

Extrude

Forge

Roll

Sheet

MaterialUniverse

Ceramics

Composites

Foams

Metals

Natural

Polymers

Elastomers

Thermoplastics

Thermosets

Tree stage: processes that can join thermoplasticsTree stage: materials that can be extruded

PONIENDO TODO JUNTO...

Ejercicio 8. Usando las tres STAGES (etapas de selección) al mismo tiempo

Cambie los SETTINGS a seleccionar materiales (MATERIALS): seleccione LEVEL 2, MATERIALS (nivel 2, materiales) Encuentre materiales: • Que sean transparentes o de buena calidad óptica (OPTICAL QUALITY o TRANSPARENT). • Que tengan un límite elástico mayor a 60 MPa. (STRENGTH (Elastic limit) > 60 MPa). • Que sea un buen aislante térmico (GOOD THERMAL INSULATION)

(3 requisitos en LIMIT STAGE). • Que puedan ser termo-formados (THERMOFORMING).

(Utilice un TREE stage: ProcessUniverse – Shaping - Molding) • Ordenar los resultado por precio (PRICE)

(Utilice GRAPH stage: diagrama de barras del precio (PRICE)) (En el Graph Stage final, haga click en el ícono“Intersect Stages” (intersectar etapas) (el ícono parece un pequeño diagrama de Venn); los materiales que no pasen una o mas etapas (uno o mas requisitos) se volveran grises; inserte el nombre a los materiales restantes, aquellos que pasaron todos los requisitos. La ventana RESULTS (resultados), muestra los materiales que pasaron todas las etapas).

Supportinginformation

Graph stage

Limit stage

Tree stage

New



Rank by price

Transparent, strength, conductivity

Thermoform

(Resultado, el más barato primero: PET, PMMA, PC)

Ejercicio 9. Encontrar información de soporte (SUPPORTING INFORMATION)

(Requiere conectarse a INTERNET) Abrir el archivo PET, haga click en SEARCH WEB (buscar en la red)

(CES traduce el ID del material en cadenas o palabras compatibles con un grupo de fuentes de información de alta calidad para materiales y procesos, y regresa los resultados encontrados. Algunas de las fuentes están abiertas a todo público, otras requieren subscribirse y/o una contraseña para accesar a ellas. Se recomienda particularmente la fuente de información de ASM).

ELIMINE LA ETAPA (STAGE)


SELECCIÓN DE PROCESO (PROCESS SELECTION)

Ejercicio 10. Seleccionando procesos (PROCESSES) Cambie los SETTINGS a seleccionar procesos (PROCESSES):

Seleccione LEVEL 2, SHAPING PROCESSES (nivel 2, procesos de formado)

Encontrar los procesos (PROCESSES) para hacer un componente con las siguientes características • MASS (masa) = 10-12 Kg • MINIMUM SECTION THICKNESS (espesor mínimo de la sección) = 5 mm • SHAPE (forma) = Dished Sheet

Supportinginformation

Graph stage

Limit stage

Tree stage

New

Choose what you want to explore(materials, shaping processes.)


Mass, Section, Shape

Thermoplastic

• BATCH SIZE (tamaño del lote de producción) = 1000 (4 requisitos en LIMIT STAGE)

• Material termoplástico (THERMOPLASTIC) (Utilice un TREE stage: MaterialUniverse – Polymer – Thermoplastic)

(Resultado: thermoforming (termo-formado), manual machining (maquinado manual),

rotation molding )


GUARDAR, COPIAR y PRODUCIR UN REPORTE

Open project

Save project

Print …….

Change database

File Edit View …..Ejercicio 11. Guardar las etapas de selección como un proyecto (PROJECT) SAVE (guardar) el proyecto – exactamente igual que guardar un archivo en WORD

(asigne un nombre al archivo y una carpeta en donde guardarlo; los proyectos en CES tienen la extensión (“.ces”)

Ejercicio 12. COPIAR los resultados de CES a un reporte.

Diagramas, Records (archivos) y listas de Resultados, pueden ser copiados (CTRL-C) y pegados (CTRL-V) en Word.

ClipboardWORD

documentCut

Copy

Paste

Delete

File Edit View …..• Visualice una gráfica o diagrama, haga cilck encima de ella, a continuación,

copie y pegue (COPY - PASTE) en un documento de Word • Haga doble-click en un material en la ventana de resultados para abrir su record

(archivo), haga click encima del archivo, luego copie y pegue (COPY - PASTE) en un documento de Word

• Haga click en la ventana de Resultados, posteriormente copie y pegue. • Intente editar el documento.

(Los records (archivos) que se muestran en la página 3 y las gráficas de selección que se muestran en las páginas 4 y 6 se hicieron de esta manera) (Advertencia: Existe un problema con Word 2000: las imágenes en el record (archivo) no se transfieren junto con el texto al momento de copiarlo a Word. Se le puede dar la vuelta al problema copiando la imagen y pegándola en un documento diferente de Word como DEVICE INDEPENDENT BITMAP).


METODOS AVANZADOS Ejercicio 13. Representando funciones de propiedades (FUNCTION OF PROPERTIES) • Crear un diagrama del módulo específico E/ρ contra la resistencia específica σy/ρ, donde E es el módulo de

Young, σy es el límite elástico y ρ es la densidad. (para cada eje; , haga click en Advanced (avanzado) para abrir el Function Builder (constructor de funciones).

Para representar, por ejemplo, E/ρ : - En el campo Attributes (atributos), seleccione “Mechanical Properties” (propiedades mecánicas) de la

lista, después “Young’s modulus”(módulo de Young), luego Insert (insertar); - Ahora haga click en “/” de la fila de símbolos de funciones; - Finalmente, en el campo Attributes (atributos), seleccione “General Properties” (propiedades

generales) – “Density” (densidad) – “Insert”(insertar). Haga click en OK) • Agregue un LIMIT STAGE (etapa de limites) para eliminar a materiales con FRACTURE TOUGHNESS < 20

Mpa.m1/2 (resistencia a la fractura < 20 Mpa.m1/2) • Buscar entre los materiales remanentes aquellos con los valores mas altos de E/ρ y σy/ρ

(Regrese a Graph Stage, y haga click en el icono “Intersect Stages” (intersectar etapas))

(Resultado: CFRP (isotrópico))


DATOS FUNCIONALES: COST MODELLING (modelado del coste) Set the selector to PROCESS UNIVERSE, Level 2 SHAPING

Ejercicio 14. Explorar COST (coste) Cost modelling

Relative cost index (per unit) 5 - 6Capital cost 2000 - 5000 GBPMaterial utilisation factor 0.7 - 0.75Production rate (units) 20 - 30 per hr.Tooling cost 300 - 450 GBP Tooling life 5000 - 10000 units

fx

Dialog box

Capital write-off time two = ….Component mass m = ….Load factor L = ….Material cost Cm =Overhead rate = ….ohC&

B a t c h S i z eM a t e r i a l C o s t = 2 G B P / k g , C o m p o n e n t

1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 e + 0 0 6 1 e + 0 0 8

Cos

t Ind

ex (p

er u

nit)

(GB

P)

1 0

1 0 0

1 0 0 0

1 0 0 0 0

R

elat

ive

cost

Batch size

Graph

El coste de un componente (COST) es estimado en CES utilizando un “functional attribute” (atributo de función). Por ejemplo, para cada proceso, un rango del coste es calculado dependiendo de ciertos parámetros que tienen que ser introducidos por el usuario, como el tamaño del lote de producción (BATCH SIZE). • Abrir el record del proceso INJECTION MOLDING (moldeo por inyección),

y encuentre RELATIVE COST INDEX ( índice del coste relativo) • Haga click en el icono i, para abrir la ventana de dialogo, e introduzca lo siguiente:

- COMPONENT MASS (masa del componente) = 0.1 kg. - MATERIAL COST (costo del material) = £1/kg - OVERHEAD RATE = £40 por hora - CAPITAL WRITE-OFF TIME = 5 años - LOAD FACTOR = 0.5

• Haga click en el icono GRAPH (gráfica) para ver RELATIVE COST INDEX en función de BATCH SIZE.

• Repita para COMPRESSION MOLDING (moldeo por compresión), y compare el coste de hacer el componente usando estos dos procesos, tanto para grandes producciones como para pequeñas cantidades (alto o bajo BATCH SIZE). (Resultado: Compression Molding (moldeo por compresión) es más económico para bajas producciones (low BATCH SIZE), Injection Molding (moldeo por inyección es más conveniente para grandes producciones, altos BATCH SIZE)

• Como alternativa, represente RELATIVE COST INDEX para todos los procesos (para un determinado BATCH SIZE), e identifique estos dos procesos para comparar su coste. (Utilice un GRAPH STAGE para crear un diagrama de barra con el atributo: Economic Attributes – Relative Cost Index, en el eje de las ordenadas (Utilice un TREE STAGE: ProcessUniverse – Shaping – Molding, , seleccione e inserte “Compression Molding” e “Injection Molding” respectivamente.. Haga click en “Intersect Stages” en el diagrama de barras, y ponga el nombre en los dos procesos)

• Modifique el BATCH SIZE (tamaño del lote de producción), para explorar el coste relativo de los procesos. (El nombre del eje da el valor actual del parámetro – haga doble-click en el eje para abrir la ventana de propiedades de la etapa (STAGE PROPERTIES) – “Edit”(editar) – inserte el valor requerido)


Physical constants and conversion of units Absolute zero temperature Acceleration due to gravity, g Avogadro’s number, NA

Base of natural logarithms, e Boltsmann’s constant, k Faraday’s constant k

Gas constant, R Planck’s constant, h Velocity of light in vacuum, c Volume of perfect gas at STP

-273.2oC 9.807m/s2

6.022 x 1023

2.718 1.381 x 10-23 J/K 9.648 x 104 C/mol 8.314 J/mol/K 6.626 x 10-34 J/s 2.998 x 108 m/s 22.41 x 10-3 m3/mol

Angle, θ 1 rad 57.30o

Density, ρ 1 lb/ft3 16.03 kg/m3

Diffusion Coefficient, D 1cm3/s 1.0 x 10-4m2/s Energy, U See opposite Force, F 1 kgf

1 lbf 1 dyne

9.807 N 4.448 N 1.0 x 10-5N

Length, l 1 ft 1 inch 1 Å

304.8 mm 25.40 mm 0.1 nm

Mass, M 1 tonne 1 short ton 1 long ton 1 lb mass

1000 kg 908 kg 1107 kg 0.454 kg

Power, P See opposite Stress, σ See opposite Specific Heat, Cp 1 cal/gal.oC

Btu/lb.oF 4.188 kJ/kg.oC 4.187 kg/kg.oC

Stress Intensity, K1c 1 ksi √in 1.10 MN/m3/2

Conversion of units – stress and pressure*

MPa dyn/cm2 lb.in2 kgf/mm2 bar long ton/in2

MPa 1 107 1.45 x 102 0.102 10 6.48 x 10-2

dyn/cm2 10-7 1 1.45 x 10-5 1.02 x 10-8 10-6 6.48 x 10-9

lb/in2 6.89 x 10-3 6.89 x 104 1 703 x 10-4 6.89 x 10-2 4.46 x 10-4

kgf/mm2 9.81 9.81 x 107 1.42 x 103 1 98.1 63.5 x 10-2

bar 0.10 106 14.48 1.02 x 10-2 1 6.48 x 10-3

long ton/ in2 15.44 1.54 x 108 2.24 x 103 1.54 1.54 x 102 1

Conversion of units – energy* J erg cal eV Btu ft lbf

J 1 107 0.239 6.24 x 1018 9.48 x 10-4 0.738

erg 10-7 1 2.39 x 10-8 6.24 x 1011 9.48 x 10-11 7.38 x 10-8

cal 4.19 4.19 x 107 1 2.61 x 1019 3.97 x 10-3 3.09

eV 1.60 x 10-19 1.60 x 10-12 3.38 x 10-20 1 1.52 x 10-22 1.18 x 10-19

Btu 1.06 x 103 1.06 x 1010 2.52 x 102 6.59 x 1021 1 7.78 x 102

ft lbf 1.36 1.36 x 107 0.324 8.46 x 1018 1.29 x 10-3 1

Conversion of units – power* kW (kJ/s) erg/s hp ft lbf/s

Surface Energy γ 1 erg/cm2 1 mJ/m2

Temperature, T 1oF 0.556oK Thermal Conductivity λ 1 cal/s.cm.oC

1 Btu/h.ft.oF 418.8 W/m.oC 1.731 W/m.oC

Volume, V 1 Imperial gall 1 US gall

4.546 x 10-3m3

3.785 x 10-3m3

Viscosity, η 1 poise 1 lb ft.s

0.1 N.s/m2

0.1517 N.s/m2

kW (kJ/s) 1 10-10 1.34 7.38 x 102

erg/s 10-10 1 1.34 x 10-10 7.38 x 10-8

hp 7.46 x 10-1 7.46 x 109 1 15.50 X 102

Ft lbf/s 1.36 X 10-3 1.36 X 107 1.82 X 10-3 1


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