Industriële fabricage
Industrieel internet der dingen | Industriële materialen | Onderhoud en reparatie van apparatuur | Industriële programmering |
home  MfgRobots >> Industriële fabricage >  >> Manufacturing Technology >> Productieproces

Ski

Achtergrond

Hoewel skiën tegenwoordig een populaire sport is, werden de eerste ski's gebruikt als een snel en efficiënt vervoermiddel in plaats van voor recreatie. Er wordt aangenomen dat ski's ongeveer 5000 jaar geleden in de Scandinavische landen zijn ontstaan. De vroege bewoners van Zweden, Noorwegen en Finland namen waarschijnlijk het idee van de eerdere sneeuwschoen over en gebruikten lange dijbeenbotten van dieren om de eerste ski's te maken. Het oudste nog bestaande paar ski's is te vinden in het Djugarden Museum in Stockholm, Zweden. Experts schatten dat de ski's van dierenbotten minstens 4.000 jaar oud zijn. De vroege modellen leken sterk op sneeuwschoenen, maar andere ontdekte ski's - waarvan wordt gedacht dat ze ongeveer 2000 jaar oud zijn - lijken op de ski's die we tegenwoordig kennen in hun langwerpige vorm en opwaarts gebogen voorpunt. Ski's zijn te zien op pictografische schilderijen uit het prehistorische tijdperk, en de eerste schriftelijke vermelding van ski's kwam rond A.D. 1000 in de Noorse sagen. Het woord "ski" is een Noorse term voor dit vroege type vervoermiddel, maar de Germaanse en Latijnse wortel van het woord betekent "splijten" - het splitsen van het bot in een paar ski's.

Geschiedenis

Botski's werden met ruwe leren riemen aan de drager vastgemaakt en vroege skiërs gingen verder zonder het voordeel van stokken. Het gebruik van ski's evolueerde van een efficiënt vervoermiddel in de winter tot een militair hulpmiddel tijdens de Slag om Oslo in 1200, toen Noorse verkenners op ski's werden gestuurd om het Zweedse vijandelijke kamp te onderzoeken. In de late middeleeuwen werden ski's regelmatig gebruikt in de strijd, en soldaten kregen routinematig ski's of sneeuwschoenen. Ze waren ook populair bij artsen, geestelijken, vroedvrouwen en anderen die voor hun levensonderhoud lange tochten door Scandinavische landschappen moesten maken. Middeleeuwse ski's waren gemaakt van hout en waren ongeveer 2,3 m lang, 5 cm dik en 13 cm breed. Het prototype van de huidige skischoen was slechts een eenvoudige leren schoen en was aan de ski zelf bevestigd met een leren of wilgentakje om de tenen. De eerste hielband werd in de 18e eeuw gebruikt door Noorse soldaten in een ski-eenheid, waardoor ze sneller bergafwaarts konden skiën zonder de controle te verliezen. Ze waren ook de eersten die een paal gebruikten.

Er waren grote regionale verschillen in skivorm en lengte, waarbij elk Scandinavisch dorp of gehucht zijn eigen stijl maakte, maar een populair model dat in de 19e eeuw veel werd gebruikt, was het Osterdal. Het Osterdal bestond uit één korte ski genaamd de andor dat was meestal 4-6 voet (1,2-1,8 m) lang. Het werd gebruikt om tegen de sneeuw af te duwen, en de onderkant was soms bedekt met bont. De langere ski van het paar, met een lengte tussen 8 en 10 voet (2,4-3 m), werd gebruikt om te glijden en was aan de onderkant gegroefd om hem soepel over de sneeuw te geleiden. Het was ook in de 19e eeuw dat skiën zich ontwikkelde tot een sport in Zweden en Noorwegen, een verandering die werd voorafgegaan door de uitvinding van standaardmethoden voor draaien en stoppen. De populariteit van de sport verspreidde zich uiteindelijk aan het begin van de 20e eeuw naar Europa en de Verenigde Staten. Scandinavische immigranten brachten hun enthousiasme voor skiën naar noordelijke staten zoals Michigan en Minnesota, evenals naar de westelijke grens. Veel van deze vroege skiërs waren Noorse mijnwerkers die verantwoordelijk zijn voor de eerste skicompetities en skiresorts in de VS.

Skiën als serieuze sport begon in alle ernst rond de Tweede Wereldoorlog. Downhillskiën was populair geworden in de Zwitserse Alpen, vooral nadat de Oostenrijkse liefhebber Mathias Zdarsky de "sneeuwploeg"-methode had ontwikkeld om te vertragen. Zdarsky verkortte ook de lengte van de nog houten ski's tot 2,4 m (8 voet) en introduceerde een tweede paal voor een betere balans bij snelle afdalingen. Skiclubs ontstonden in hogescholen in het noordoosten van de VS, en de sport was een integraal onderdeel van de eerste Olympische Winterspelen die in 1924 in Chamonix, Frankrijk werden gehouden. Skiresorts verschenen ook in Vermont, New Hampshire, Colorado, Californië en Idaho. zoals in de Alpen en de Scandinavische landen. Hun populariteit nam nog verder toe na de ontwikkeling van de touwtrekker in 1932 en de stoeltjeslift vijf jaar later. In de decennia na de Tweede Wereldoorlog nam het enthousiasme voor skiën epische proporties aan en miljoenen enthousiastelingen deden mee.

Ondanks de toenemende populariteit van de sport, was er weinig veranderd aan de ski zelf. Nog steeds gemaakt van licht hout, meestal hickory of essen, werden aan de onderkant stalen randen geïntroduceerd om ze beter te laten glijden, maar een snellere uitputting van goedkoop hout leidde tot de ontwikkeling van ski's gemaakt van modernere materialen. Halverwege de jaren vijftig werden metalen ski's, met name de Dow Metal Air Ski, gemeengoed. Dit merk concurreerde met de Truflex, ontwikkeld door drie mannen die samenwerkten in de vliegtuigindustrie. Deze ski's hadden geen stalen randen en kwamen vaak vast te zitten in natte sneeuw omdat er geen wax op hun metalen onderkanten kon worden gebruikt. Aluminium werd voor het eerst gebruikt in ski's door de Amerikaanse skiër Howard Head. Het lichtmetaal was om een ​​houten kern geklemd en door lijm en warmte versmolten, maar deze aluminium onderkant bevroor gemakkelijk. Head maakte vervolgens een ski van lichtgewicht en flexibel plastic en voegde stalen randen toe. De eerste paar Head-ski's waren duur, maar populair bij parttime skiliefhebbers die ze gebruiksvriendelijk vonden, en binnen een paar jaar begonnen de experts ze ook te gebruiken. Ondertussen waren bindingen geëvolueerd van eenvoudige leren banden naar ijzer die de teen aan de ski hebben bevestigd, waardoor de hiel vrij kan bewegen.

Dit artikel uit 1892, getiteld "The Game of Ski", in Harper's Weekly noemde de sport 'sneeuwschaatsen'. (Uit de collecties van Henry Ford Museum &Greenfield Village.)

Hoog in de Sierra Nevada Mountains tussen Placerville, Californië en Carson City, Nevada, bezorgde John A. Thomson, een inwoner van Noorwegen, post in de jaren 1860 en 1870. Thomson droeg pakketten van 100 pond terwijl hij zich een weg baande door de met sneeuw bedekte bergketens op wat in die tijd 'sneeuwschoenen' werden genoemd. "Snowshoe" Thomson was een legende van de Sierras en een van de pioniers van het Amerikaanse skiën. Toen hij in 1876 op 49-jarige leeftijd stierf, richtten vrienden zijn granieten grafsteen op met een paar sneeuwski's erop uitgehouwen.

Zelfs voordat Thomson door de hoge Sierras sjokte, renden mijnwerkers op 'houten vleugels' berghellingen af. Al in de jaren 1850 werden er toernooien gehouden in de Sierras, waarbij mijnwerkers inzetten op bier, zilveren dollars en goudclaims. Niet lang daarna werden er populaire skiwedstrijden gehouden in Alta, Utah; Aspen, Colorado; Berlijn, New Hampshire; en Ishpeming, Michigan. Uitgevonden in Scandinavië en Europa, werd skiën snel en gretig geadopteerd door Amerikanen op plaatsen waar klimaat en geografie zich leenden voor wintersport. Maar pas in de jaren 1890 werd skiën een echte participatieve sport, die mensen uit alle lagen van de bevolking en uit alle regio's van het land aantrok.

De jaren dertig waren een tijdperk van snelle groei voor de sport. Gevoed door interesse in de Olympische Winterspelen van 1928 in St. Moritz, Zwitserland, waren Amerikaanse wintersportenthousiastelingen opgewonden door het organiseren van de Olympische Winterspelen van 1932 in Lake Placid, New York. Net het jaar daarvoor had de Boston and Main Railroad een regelmatige rit van zijn skitrein van stedelijke centra naar de skigebieden van New England ingehuldigd. In 1930 waren er naar schatting 75 skiclubs met 3.500 skiërs; in 1940 waren er meer dan 2 miljoen skiërs in de Verenigde Staten.

William S. Pretzer

Grondstoffen

Bij moderne ski's is het integrale onderdeel van de eenheid de binnenkern, die van verschillende materialen kan worden gemaakt. Toen ski's volledig van hout waren gemaakt, was het materiaal van de kern niet relevant. Met de komst van metaal bepaalde de kern echter de sterkte en flexibiliteit van de ski. Skifabrikanten en liefhebbers zijn verdeeld in twee kampen, waarbij de ene groep de voorkeur geeft aan hout en de andere aan schuim als materiaal. Bij het gebruik van hout moeten productie-ingenieurs uiterst nauwkeurig zijn in het matchen van het hout van elke binnenkern in het paar. Het gewicht, de sterkte en het karakter van het hout moeten precies overeenkomen, zodat zowel de rechter- als de linkerski's op dezelfde manier presteren bij hoge snelheden. Essen, beuken, populieren en okume zijn de meest voorkomende houtsoorten die in ski's worden gebruikt.

Schuim werd voor het eerst geïntroduceerd als kernmateriaal in de jaren 70 en levert een lichtere ski op dan die met houten kernen. Schuimkern wordt gemakkelijker gecontroleerd in het productieproces en absorbeert trillingen beter dan hout. Het heeft als bijkomend voordeel dat het goedkoper is dan hout. De meeste schuimkernen zijn gemaakt van polyurethaan. Een derde type materiaal dat in de kern wordt gebruikt, is aluminium. Bij ski's met aluminium kernen is het metaal gevormd in een honingraatpatroon. Deze kernen zijn licht en behouden een uitstekende treksterkte van het aluminium, maar zijn ook flexibeler dan die met houten kernen.

Het buitenste deel van de ski kan worden vervaardigd uit een breed scala aan materialen. De meest voorkomende zijn glasvezel, koolstofvezels of een soort epoxy. Het onderste deel van de ski, dat ontworpen is voor contact met de sneeuw, wordt de basis genoemd. Polyethyleen is het meest populaire materiaal dat wordt gebruikt in de basis van moderne ski's. Een van de nadelen van de polyethyleen basis is de zachtheid en na verloop van tijd kan de ski bekrast raken door kleine steentjes en ijs. Een kaars van polyethyleen wordt gebruikt door skiërs en skireparatietechnici om dergelijke krassen op de basis te repareren. Bovendien wordt polyethyleen vanwege zijn chemische aard gemakkelijk afgebroken door ultraviolette stralen. Dit wordt verholpen door na elk gebruik een waslaag op de ski's aan te brengen. Wasfabrikanten maken verschillende wasformules die zijn afgestemd op het type en de temperatuur van de sneeuw. De randen van ski's zijn gemaakt van staal, dat normale sterkte of hard gehard kan zijn.

Ontwerp

Hoewel een ski een vrij eenvoudig stuk lichtgewicht synthetisch materiaal lijkt te zijn, zijn de factoren die betrokken zijn bij het ontwerp gebaseerd op complexe principes van natuurkunde, techniek en materiaalkunde. De eerste overweging is het gewicht en de sterkte van de ski. Het moet licht genoeg zijn om gemakkelijk over sneeuw te glijden, maar toch sterk genoeg om de skiër te ondersteunen in het geval van een plotselinge stop. De ski moet ook waterdicht zijn en relatief goed bestand tegen beschadiging door ijs of rotsen bij hoge snelheden. Ten slotte moet de ski zelf een permanente camber of buiging hebben. Er zijn twee soorten camber: camber onderaan verwijst naar de boog van de ski, gezien vanaf de zijkant, en het doel is om het gewicht van de skiër gelijkmatig te verdelen. De ski is in het midden smaller om het gewicht efficiënter te verdelen. Zijcamber verwijst naar de boog aan elke kant van de ski, van bovenaf gezien, ontworpen om de skiër in staat te stellen te draaien terwijl hij in beweging is.

Er zijn vier basistypen ski's. De eerste zijn downhill-ski's, die worden gebruikt voor speedskiën. Ze zijn langer, zwaarder en breder dan de andere soorten ski's en hebben minder flexibiliteit. Een typische lengte is 87 inch (2,2 m). De binding bevindt zich aan de achterkant van de ski. De slalomski is beter voor behendigheid en snelle bochten. Ze zijn korter en lichter dan downhill ski's, maar worden niet aanbevolen voor hoge snelheden. Een gebruikelijke lengte van een slalomski is 81 inch (2 m). Het derde type ski, de reuzenslalom, combineert de snelheid van de afdaling en de gemakkelijke bochten van de slalom. De combinatie, of standaardski, is het generieke model dat op de meeste skiërs is gericht. Alle bovenstaande ski's worden gebruikt bij het alpineskiën of alpineskiën. Langlaufski's worden Nordic genoemd en zijn korter en heel anders ontworpen.

Ski's worden vervaardigd in verschillende lengtes, gemeten in centimeters. De lengte van de ski hangt af van de hoogte en ervaring van de skiër en het type terrein waarop hij zal worden gebruikt. Voor alpineskiën zijn er verschillende modellen:cruiseski's, voor het nemen van lange bochten bergafwaarts met hoge snelheid; hobbelski's, ontworpen om moeiteloos over klompen sneeuw te reizen, ook wel moguls genoemd, en poederski's, om door diepe sneeuw te snijden. De categorieën worden gecombineerd in de allround ski, ontworpen voor gebruik in alle bovenstaande situaties.

Andere factoren bepalen het ski-ontwerp. Het type sneeuw waarop de ski zal worden gebruikt, is cruciaal -element. Hardere, zware natuurlijke sneeuw, kenmerkend voor bergachtige regio's, vereist een hardere ski met minder flexibiliteit. Door de mens veroorzaakte sneeuw, gebruikelijk in skigebieden waar het klimaat niet voldoende sneeuwval oplevert, vereist minder winterharde ski's. Ook de vaardigheid van de skiër is een belangrijke factor. Een professionele skiër heeft een uitstekende controle over de dynamiek van de ski en de sport, en zoekt een ski die hem helpt sneller door de sneeuw te bewegen. Een beginnende skiër heeft een ski nodig die gemakkelijk te hanteren is.

Het ontwerp van de kern van de ski is ook belangrijk, aangezien de kern bepaalt hoeveel trillingen de skiër zal voelen. De snelheid waarmee de ski bergafwaarts of over het terrein rijdt, resulteert in trillingen die de skiër beïnvloeden. Te veel trillingen vermoeien de skiër en maken het moeilijk om de ski's onder controle te houden. Om dit te elimineren, proberen ski-ingenieurs een binnenconstructie te ontwerpen die zoveel mogelijk trillingen absorbeert zonder de levensduur van de ski op te offeren. Als alle trillingen zouden worden uitgeroeid, zou de ski slecht presteren, dus een juiste balans moet worden bereikt. Een ski wordt ook gegroefd in een of twee lijnen langs de basis. Hierdoor kan hij een rechte lijn aanhouden wanneer hij door de sneeuw glijdt.

Het fabricageproces

Moderne ski's kunnen worden ingedeeld in drie verschillende typen:gelamineerd, torsiebox en enkelschalig. De gelamineerde methode is de meest gebruikte methode bij de productie van ski's, omdat de combinatie van verschillende materialen een groter aantal modellen mogelijk maakt. Gelamineerde ski's kunnen een of alle van de volgende materialen bevatten:plastic, glasvezel, koolstof, hout, staal, aluminium, neopreen of keramiek. Deze elementen zijn gesandwiched of gelaagd aan de boven- en onderkant van de kern. Bij een torsieboxski is het kernmateriaal omgeven door glasvezel- of koolstofvezels. In plaats van rond de kern te worden geklemd, wikkelen de lagen eromheen in wat bekend staat als 'wet wrap-constructie'. De kern wordt vervolgens verzegeld met hars en warmte. Dit complexere fabricageproces betekent dat torsieboxski's duurder zijn dan gelamineerde ski's, maar ze bieden een betere handling en zijn dus aantrekkelijker voor serieuze skiërs. Ski's met één schaal zijn gemaakt van een sterk binnenmateriaal zoals hout, maar omsloten door een flexibele schaal en zijkanten van glasvezel of plastic. Het lichtere gewicht van ski's met één schaal betekent dat er meer controle is aan de punt van de ski's, waardoor de gebruiker betere stuurcontrole en draaivermogen krijgt.

De kern frezen

  • 1 Het fabricageproces voor de meeste ski's vindt zijn oorsprong in een magazijnachtige ruimte van de fabriek. Hier worden alle grondstoffen - de grof gesneden blokken hout voor houten kernen, de stalen randen, platen polyethyleen voor de basis, rollen glasvezel of aluminium - gesorteerd en gestapeld. Voor ski's met houten kernen is het voorgelamineerde hout: Moderne ski's kunnen in drie verschillende typen worden ingedeeld. Bij gelamineerde ski's omsluiten verschillende lagen de kern aan de boven- en onderkant. Bij een torsiebox-skiconstructie wikkelen de lagen zich om de kern. Bij een constructie met één schaal wordt polyurethaanschuim soms in de skischaal geïnjecteerd. Naarmate dit schuim uitzet en uithardt, vormen de boven- en zijkanten één vel. door een molen voor nauwkeurig snijden en afwerken. Deze molens worden computergestuurd door een technicus die de parameters instelt via numerieke besturingen op de machine. Dit proces wordt ook gebruikt voor aluminium kernen. De machine snijdt en freest het materiaal, inclusief de kerndikte en zijsnede, en verzamelt ook het overtollige materiaal, dat wordt teruggestuurd naar de leveranciers. Bij ski's met polyurethaankernen worden de boven- en basislagen in een mal gedaan, vervolgens in een pers en wordt het schuim met een slang geïnjecteerd. Naarmate het uitzet en uithardt, smelt het schuim de lagen samen en wordt het de kern.

De lagen samenstellen

  • 2 In de volgende stap worden de kern en de rest van de lagen, inclusief de bovenkant en basis, in een mal en vervolgens in een pers geplaatst. Warmte en druk resulteren in een rudimentaire ski, waarna epoxyhars wordt gebruikt om de lagen volledig aan elkaar te verzegelen. Ski's met één schaal of "cap" vereisen een ingewikkelder montageproces en nauwkeurigere vormkamers. Ze gebruiken nog steeds kernen van hout of schuim, maar de bovenkant en zijkanten zijn verenigd in één vel en dit maakt de kern minder integraal voor de algehele prestaties van de ski.

De basis en randen verlijmen

  • 3 De polyethyleen basis, het loopvlak van de ski, wordt op de ski gelijmd. Stalen randen zijn ook op het skioppervlak gelijmd.

Afbeeldingen toepassen

  • 4 Een ander belangrijk verschil tussen de gelamineerde ski's en de torsiebox-ski's en de enkelschalige ski's is de toepassing van afbeeldingen. Flitsende kleuren en logo's zijn een handelsmerk van ski-ontwerp en fabrikanten gebruiken afbeeldingen om hun modellen te onderscheiden. Bij ski's met één schaal worden afbeeldingen op de bovenkant of dop aangebracht voordat de onderdelen in de mal gaan. Het warmteoverdrachtsproces wordt veel gebruikt, een methode die het best te vergelijken is met de manier waarop een embleem wordt aangebracht op een t-shirt met een strijkijzer. In de ski-industrie wordt dit proces sublimatie genoemd en levert het een visueel complex maar duidelijk beeld op. Een andere methode die in single-shell grafische toepassingen wordt gebruikt, is backprinting, waarbij afbeeldingen via zeefdruk omgekeerd op een transparant vel worden aangebracht en vervolgens worden omgedraaid. Tijdens de montage blijven de vers aangebrachte afbeeldingen beschermd tijdens de vormfase.

    Bij traditionele gelamineerde en torsieboxski's worden de afbeeldingen aangebracht in een van de laatste stappen van het productieproces. De eigenlijke ski doorloopt een zeefdrukproces, waarbij het ontwerp eerst op een stuk zijde of een andere dunne stof wordt aangebracht. De gebieden die niet gekleurd moeten worden, worden bedekt met een ondoordringbare substantie, waarna inkt door de stof wordt geperst. Dit moet meerdere keren worden gedaan, één keer drukken voor elke kleur, en de ski moet tussen twee keer drukken drogen. Vervolgens wordt een gordijnlaklaag aangebracht. Vanwege de complexiteit van dit proces hebben ski's die op deze manier zijn gemaakt, vaak dagen nodig om te drogen, terwijl ski's met één schaal binnen enkele uren klaar kunnen zijn.

Afwerking

  • 5 Het uiteindelijke afwerkingsproces is bij alle soorten ski's bijna hetzelfde. De sokkels moeten door een machine worden gehaald die ze slijpt en polijst, en dit gebeurt met een combinatie van bandschuren en steenslijpen. Steenslijpen wordt als superieur beschouwd aan de bandmethode. Vervolgens moeten de ski's in paren op elkaar worden afgestemd. De randen zijn ook afgeschuind en gepolijst. Dit wordt gedaan met een machine die hun flexibiliteit en camber test. Nadat ze zijn gekoppeld, zorgt een kwaliteitscontroletechnicus ervoor dat ze goed op elkaar zijn afgestemd. In de laatste fase worden de stalen randen geolied, de ski's in de was gezet, in polyethyleen gewikkeld en in dozen gedaan voor verzending naar winkels.

Kwaliteitscontrole

Hoewel skifabrieken technici in dienst hebben die de ski's tijdens elke fase van het productieproces controleren, worden veel tests uitgevoerd nadat de ski's in de winkels zijn aangekomen. Het duurt vaak even voordat alle synthetische materialen goed zijn uitgehard en het oppervlak van de ski kan tijdens het transport veranderen. Dit proces waarbij ski's worden klaargemaakt voor de hellingen, wordt afstemming genoemd en wordt uitgevoerd door een skitechnicus, of "tuner", die werkzaam is in skiwinkels of pro-shops. De tuner gebruikt bestanden om de basis van de ski zo vlak mogelijk te maken. De stalen randen zijn verder afgeschuind, omdat de basis van de ski zal krimpen als deze de sneeuw raakt. De punten en staarten zijn opnieuw geschuurd en in de was gezet voor bescherming en beter glijden.

De Toekomst

Experts voorspellen dat de productie van ski's steeds meer gericht zal zijn op de productie van enkelschalige ski's. De meer kostenefficiënte methoden en verbeterde prestaties zijn de belangrijkste redenen voor deze voorspelling:enkele schalen zijn lichter en gaan effectiever om met trillingen. Hoewel het ombouwen van fabrieken duur is, duurt het fabricageproces met één schaal slechts een paar uur - in vergelijking met dagen voor de constructie van gelamineerd materiaal en torsieboxen - en zijn er minder werknemers nodig. Na verloop van tijd zullen deze factoren de kosten van de ski verlagen. De bezorgdheid over het milieu wordt ook verminderd door productie met één schaal. Skifabrieken, zowel in de Verenigde Staten als in Europa, moeten zich houden aan steeds strengere overheidsvoorschriften met betrekking tot de blootstelling van werknemers aan chemicaliën en lawaai, evenals de vermindering van afval tijdens het productieproces. Bij de vervaardiging van ski's met één schaal worden deze elementen sterk verminderd. In alle soorten skifabrieken verzamelen nieuwe molens en assemblagemachines nu overtollig materiaal om terug te sturen naar leveranciers, en moderne slijpmachines zijn stiller en veiliger. Ook in het productieproces wordt steeds vaker robottechnologie gebruikt.


Productieproces

  1. Amber
  2. Gecondenseerde Soep
  3. Goaliemasker
  4. Guillotine
  5. Grafsteen
  6. Bokszak
  7. Pyrex
  8. granaatscherven
  9. Silicium
  10. Wodka
  11. IJzer