Casestudie: Roofclix ontwerp- evaluatie en optimalisatie - Femto Engineering - Femto Engineering

Casestudie: Roofclix ontwerp- evaluatie en optimalisatie

Bijdragen aan duurzaam bouwen

Over de klant en het product

Sustainable Durable Systems (SDS) is de leverancier van Roofclix®™, een systeem bestaande uit PVC-tegels die op een dak via verbindingsstukken aan elkaar geklikt kunnen worden met als doel een betere binnenklimaatregulering.  Hoe werkt dit precies? Door het materiaal en kleur van de tegels wordt de straling van de zon beter weerkaatst. Ook staan de verbindingsstukken op pootjes wat een extra luchtlaag onder de tegels creëert. Deze tegels conditioneren hiermee de temperatuur direct boven het dak, wat energie bespaart bij het reguleren van de binnentemperatuur in de zomer en in de winter.

Verder zijn de Roofclix tegels vlamdovend, waarmee het systeem ook nog de brandveiligheid van (licht) ontvlambare platte daken verbetert. Op meerdere grote publieke gebouwen kun je Roofclix tegels al spotten. Meer over het Roofclix®™systeem kun je lezen op hun website!

 

De opdracht

Voor hun innovatieve dakbedekking zocht SDS de garantie dat hun ontwerp voldoet aan strikte veiligheidseisen.  Wij waren onbekend met Roofclix en dat maakt dit soort projecten altijd leuk en uitdagend. De ontwerpers van SDS hebben met Roofclix een niet-conventioneel product op de markt gezet, met een mooie duurzame toepassing. Het enthousiasme van het SDS team is bijzonder aanstekelijk.

Femto Engineering heeft twee aansluitende projecten gedaan voor SDS. Het doel van deze projecten was om het ontwerp van de Roofclix daktegel te evalueren en te optimaliseren.

Project 1:

Bij het eerste project ging het om het draagvermogen van de tegel. Voor de stevigheid werden de tegels gevuld met PUR, maar het doel was om in plaats daarvan een aantal ribben aan te brengen. Als eis werd gesteld dat zowel bij 0 °C als bij 40 °C de tegel een draagvermogen van 120 kg haalt. Een piramidevorm was gewenst om de afvoer van water op platte daken te bevorderen, maar ze moesten wel stapelbaar blijven voor vervoer. Ook moest de bestaande productiemal gebruikt kunnen worden.

Omdat de tegels volledig symmetrisch zijn over zowel de X- als de Y-as, was het analyseren van een kwart tegel voldoende. Met de PVC materiaalgegevens is, na toepassen van een veiligheidsfactor, een maximaal toelaatbare spanning vastgesteld. Voor de analyse is de tegel op de twee zwakste punten belast met een verdeelde belasting, namelijk op het middelpunt boven en het midden van de zijkanten.

Uit de resultaten blijkt dat de tegel zoals die was zonder PUR de toelaatbare spanningen overschrijdt. Door het toevoegen van ribben wordt de spanning beter verdeeld. De ribben zijn lager dan de wanden zodat de tegel nog stapelbaar is. De resultaten laten zien dat deze nieuwe tegel onder de maximaal toelaatbare spanning blijft, en er dus veilig overheen gelopen kan worden.

Resultaten project 1

 

Project 2:

Voor het tweede project werken we met een doorontwikkeld SDS ontwerp. SDS is geïnteresseerd in een zo licht mogelijke tegel, die nog steeds het draagvermogen haalt van 120 kg. Femto Engineering is gevraagd om het nieuwe ontwerp te beoordelen en met een geoptimaliseerd ontwerp te komen. In het vervolgproject kon een nieuwe mal gemaakt worden, wat dus meer ontwerpvrijheid met zich meebracht.

De opzet voor de simulatie is op dezelfde manier gedaan, weer met een kwart tegel vanwege de symmetrie. Het doorontwikkelde basisontwerp van SDS wordt behandeld en daarnaast zijn er drie verschillende ribpatronen uitgedacht. De wanddiktes van deze vier ontwerpen zijn vervolgens geoptimaliseerd met behulp van Design Space Exploration Software (HEEDS).

Uit de resultaten blijkt dat het basisontwerp met dunne wanden niet voldoet aan de gestelde eisen. Om dit ontwerp wel aan de eisen te laten voldoen, zouden de wanden en ribben dikker moeten zijn en zou de tegel ongeveer 2,5 keer zwaarder worden. De optimalisaties die uitgevoerd zijn op de drie alternatieve ontwerpen resulteerden in ontwerpen die weliswaar 1,5 keer zwaarder waren dan het basisontwerp, maar wel sterk genoeg en veel stijver. Overigens moet er rekening mee gehouden worden dat het daadwerkelijke ontwerp iets zwaarder uitvalt door bijvoorbeeld rondingen die aangebracht worden en niet in het model zitten.

Resultaten project 2 basisontwerp


Vervormingen geoptimaliseerde tegel

 

 

 

 

 

 

 

 

Wil je meer van ons werk lezen? Volg ons op LinkedIn, Twitter of YouTube voor updates of neem contact op.  En vergeet ook SDS twitter account niet te volgen. Hun werk verdient zeker je like! Bedankt voor het lezen en tot een volgende keer.

Contact

Over de gebruikte software:

Als reseller en gebruiker hebben wij beschikking over het Simcenter portfolio van Siemens Digital Industries Software voor al hun 1D en 3D CAE-software. Voor dit project is voornamelijk gewerkt in Simcenter 3D. Met deze software worden simulatiemodellen automatisch bijgewerkt wanneer een geometrie wordt gecreëerd, veranderd, of gerepareerd. Fouten kun je visueel snel signaleren. Onze engineers vinden vooral dat de software bijdraagt aan het relatief eenvoudig en snel doorvoeren van veel iteraties. Ook is gebruik gemaakt van HEEDS-software voor het optimalisatiegedeelte. Ben je benieuwd naar een van deze pakketten voor je eigen project, laat het ons weten, we denken graag met je mee.

september 3, 2020
Hoe kunnen wij u helpen?

Heeft u vragen of interesse in één van onze diensten? Neem dan vrijblijvend contact met ons op. Wij helpen u graag.

over ons

Femto Engineering biedt als ingenieursbureau totaaloplossingen voor complexe Computer Aided Engineering (CAE)  in de vorm van consultancy, software, detachering, trainingen, technische ondersteuning en R&D. Als CAE Partner van Siemens Digital Industries Software levert en ondersteunt Femto Engineering Femap, NX NastranSimcenter 3D, Star-CCM+ en SDC Verifier in de gehele Benelux.

×

Loop voorop in FEA & CFD

Schrijf je nu in voor onze nieuwsbrief en ontvang maandelijks FEA kennis, nieuws en tips gratis in je inbox.