Subjektiva tester av konceptkåpor
För att se om ATF-resultaten speglar verkligheten måste produkten testas på människor. Utifrån subjektiva tester på människor går det mäta kåpornas prestanda med HML-metoden och utifrån det ges ett SNR-värde. Tre
konceptmodeller skickades därför till ett testlabb i Tyskland för utvärdering. Värden som eftersträvas är en 1H-kåpa med SNR 30. En 2H kåpa med SNR 33 och en 2H-kåpa med SNR 35 (extremdämpande). Med denna lösning tillkommer en produkt i sortimentet som kan mäta sig med konkurrentens kåpa 5. Om detta är möjligt skapas 4 produkter från 2 kåpskal, 1 volymring 2 absorbenter och 2 tätningsringar.
Utifrån kombinationstester som genomförts resulterade detta i 3 konceptkåpor som förväntades uppnå bättre dämpning i mindre format. Dessa bestod av:
1. 1H-kåpskal, standard volymring, konkurrentabsorbent och elektroniktätningsring. 2. Kryssförstärkt 2H-kåpskal, standard volymring, konkurrentabsorbent och
elektroniktätningsring.
3. Kryssförstärkt 2H-kåpskal, volymring med konkurrentens plastring, dubbla
absorbenter (poron 3,18 & konkurrentabsorbent) med tätningsring från 4/5-kåpor.
Två av koncepten (1 och 2) skickades med hopp om att uppnå målet. Där
koncept 1 eftersträvar medeldämpande prestanda och koncept 2 högdämpande prestanda. Den sista kåpan var ett experiment för att se vad effekten av dom bästa modifieringarna skulle ge för resultat på människor.
Proverna var i Tyskland i cirka 2 veckor och resultaten kan ses i tabell 3. Fullständigt resultat vad kåporna presterade i varje frekvens finns i bilaga 9. Tester som utfördes var inte fullskaligt, utan en grupp på 4 personer används för utvärderingen. Det ger dock en bra fingervisning om vad produkterna presterar.
Tabell 3: Resultat från Subjektiv utvärdering.
Utifrån resultaten från testlabbet går det fastställa att en grundkåpa kan, med byte till bättre absorbent och tätningsring, uppnå en högre
dämpningsgrad. Genom att använda 1H-kåpskal och volymring där absorbent och tätningsring byts har en lågdämpande hörselkåpa med SNR 26 förbättrats till en mellandämpande hörselkåpa med SNR 30. Det kan med detta fastställas att det sekundära målet är uppfyllt. Detta kan dessutom implementeras med relativt enkla medel eftersom kåpskal, volymring, standard- och elektroniktätningsring och standardabsorbent redan finns i existerande produktsortiment. Det som
H M L SNR Hellberg secure 1H 30 23 15 26 Koncept 1 34 28 19 30 Hellberg secure 2H 35 28 18 30 Koncept 2 34 29 21 32 Koncept 3 34 31 23 33 Hellberg secure 3H 34 31 22 33
Det visades att koncept 2 presterade bra mot koncept 3, trots att denna använde dubbla absorbenter tillsammans med den modifierade volymringen. Koncept 3 var dessutom betydligt tyngre än Koncept 2.
Målet med en kåpa som täcker 90 % av behoven kan ses som uppnått. Det finns dock områden som trots detta kan förbättras. Från erhållna resultat, tillsammans med den erfarenhet som byggts upp under projektets gång, påbörjades arbete med vidareutveckling av volymring.
Vidareutveckling av volymring
Efter konkurrentanalys och tester av olika komponenter identifierades att förändringar av volymringens insida gav tydliga prestandaförbättringar. Denna komponent hade därmed behov av konstruktionsförändringar. För att göra detta var den plana ytan på volymringens insida tvungen att omformas för att ljudet skulle kunna diffuseras i kåpan.
Temakollage
Bildkollage används som inspiration för den kreativa
produktutvecklingsprocessen (Österlin, 2011). Med ett temakollage hämtas inspiration för produktens formspråk, material och färger (Österlin, 2011). Ett temakollage skapades genom att söka efter olika väggdiffusorer på internet, se figur 49. Formerna från väggdiffusorerna användes som inspiration för en kreativ konceptgenerering av profilen på volymringens insida. En väggdiffusor reflekterar och sprider ut ljudet i ett rum. Tanken är att utnyttja form för att sprida ljudet från örat.
Brainstorming
Brainstorming är en kreativ metod som används i grupp för att snabbt ta fram flera olika idéer utefter den definierade problembilden. Under den kreativa processen är det viktigt att inte vara kritisk mot idéer som genereras för att inte begränsa lösningsrymden och hämma genereringen av nya idéer. Under slutet på processen är det rekommenderat att kombinera och komplettera idéer (Österlin, 2011).
Med inspiration från olika modeller av väggdiffusorer och konkurrentens
plastring genomfördes en brainstorming där 14 idéer togs fram. Dessa bestod av olika former som antogs kunna ge volymringens insida diffuserande egenskaper. Ett urval av dessa kan ses i figur 50 och samtliga idéer kan ses i bilaga 10 och 11.
Konceptval för volymring
Det finns många sätt för att sålla och välja koncept. Vanliga metoder är
subjektiva bedömningar och matrisutvärderingar (Österlin, 2011), ofta genom röstning och diskussion. Med matrisutvärderingar används mätbara
funktionskrav uppsatta mot kravspecifikationen. Utefter dessa bedöms koncepten med olika former av poängsättning av uppmätt eller förväntad prestanda (Österlin, 2011).
Att göra en matrisutvärdering av idéerna uteslöts eftersom det behövdes produktionsdugliga prototyper för att bedöma formernas prestanda. Utöver detta måste flera parametrar exempelvis mått och vinklar finjusteras och testas för att optimera prestanda. De tekniska, ekonomiska och tidsmässiga resurserna som behövdes för att utföra detta saknades. Det gjordes istället en subjektiv bedömning. Genom att diskutera formerna på de olika idéerna och uppskatta deras funktion i samråd med handledare på Hellberg, valdes två koncept ut av dom 14 idéerna.
Det första konceptet som valdes ut hade likheter med formen på konkurrents plastring med en S-formad struktur sett i profil från ett snitt i volymringen. Denna form hade redan testats vid modifikationen av volymringen vilket gett positiva resultat. Det var en av anledningarna att denna valdes ut, se figur 51. Det andra konceptet som valdes ut bestod av en diffusor med triangulära
prismor i ett sicksackmönster. Strukturen med många ytor i olika vinklar gav en uppskattning att denna lösning skulle splittra ljudvågorna i kåpan för att öka kåpans prestanda, se figur 52.
De två koncepten som valts ut var tänkta att tas fram som 3D-utskrivna
modeller. Dessa skulle jämföras i ATF mot en 3D-utskriven originalvolymring för att utvärdera eventuella prestandaökningar. För att ta fram dessa skulle en modifiering ske på den befintliga CAD-filen av volymringen.
Kompabilitetsproblem mellan den ursprungliga CAD-filen och det tillgängliga CAD-programmet gjorde att modifieringen drog ut på tiden och avbröts.
Lösningarna kunde därför inte testas mot varandra. Koncepten kvarstår därför som idéer för framtida tester och produktförbättringar för Hellberg.
Diskussion
Examensarbetet hos Hellberg i Stenkullen var mycket roligt att genomföra och gav stor förståelse för hur arbete med skyddsutrustning fungerar.
Det visade sig att utveckling av hörselskydd innebär många kompromisser. Material, konstruktion, utformning, användarupplevelse och bygeltryck är några av parametrarna som samspelar och måste betraktas. Mer massa ger bättre dämpning men leder till en tyngre och obekvämare produkt. Detta kan leda till att produkten inte används korrekt, med minskad bärtid som resultat.
Bättre material och konstruktion ökar priset vilket sänker lönsamheten. Lösningar som teoretiskt är bättre kan vara omöjliga att genomföra ur ett ekonomisk- eller tillverkningsperspektiv. Till det kommer svårigheten att mätning med ATF inte nödvändigtvis ger en rättvis bild om produktens
prestanda, eftersom utvärdering sker subjektivt på ett urval av människor. Dock är användandet av ATF en standardiserad metod vid utvecklingsarbete av hörselskydd. Under projektets gång gavs en stor inblick hur lagar, standarder, produktion och ingenjörskonst samverkar vid skapandet av produkter. I kapitlet diskuteras examensarbetets fördelar, nackdelar och resultat. Det diskuteras även områden som kunnat förbättras tillsammans med eventuella felkällor.
Avstämning mot mål
I examensarbetet uppnåddes det sekundära målet med att skapa en hörselkåpa som kan användas för att dämpa för två dämpningsnivåer. Genom att undersöka en komponent i taget drogs vissa slutsatser genom att identifiera vilken
komponent som har störst förbättringspotential. Utifrån detta samt med stöd från teori skapades koncept varvid modifikationerna med bäst resultat kombinerades. Dessa skickades till ett labb för utvärdering. Labbresultatet kunde användas som stöd för målavstämning och som underlag för vidare produktutveckling. Vår studie ligger som grund för vidareutveckling där en djupare produktutveckling kan ta vid inom de områden som identifierats. Där krävs också detaljkonstruktion och fler tester för ökad validitet av resultat.
Process, metodik och resultat
Examensarbetet har utförts som en initial undersökning i
produktutvecklingsprocessen för att se vilka områden och åtgärder som har potential att förbättra hörselskydd. Produktutvecklingsprocesserna som följts under arbetet är Ulrich och Eppingers femstegsmetod och under framtagningen av koncept följdes processen set based design. Femstegsmetoden gav en bra struktur att följa under projektets gång, stegen i processen var enkla att följa för att hitta den information som söktes under projektet. Att jobba utefter set based design med tidiga tester var ett bra arbetssätt. När examensarbetet startade fanns ingen kunskap från vår sida om vad de olika komponenterna hade för effekt i ett hörselskydd. Med tidiga tester kunde detta härledas och fokus kunde läggas på dessa. Tillsammans med stöd från den teori som studerats och från konkurrentanalysen som genomfördes identifierades vissa förbättringsområden som undersöktes vidare.
Det är dock viktig att veta att set based design är en process och inte en metod. Användande av set based design kräver att designern har god kunskap och
När examensarbetet startade fanns delvis otillräckliga kunskaper om processen och om området kring ljud och akustik, vilket gjorde användandet av set based design svårt.
Oerfarenhet skapade därför vissa svårigheter i projektet, bland annat att finna en tydlig metod för att ta fram modifieringar. Eftersom ljud och akustik var ett nytt område var det till en början svårt att veta vilka slutsatser som kunde dras från de tester som utfördes.
Efter en övergripande förstudie skapades ett funktionsträd med olika faktorer som ansågs ha betydelse för komponenternas prestanda. Det var smidigt för att strukturera upp problemet för att sedan undersöka dessa faktorer.
Funktionsträdets dellösningar som identifierades under förstudien har varit den centrala delen för lösningar som utforskats under projektet. Att ta fram få
konceptlösningar för att undersöka varje identifierad faktor från funktionsträdet har gett en uppfattning i vilken riktning produktutvecklingen skall fokuseras, samt vilka lösningsområden som skall utforskas djupare. Funktionsträdet hade dock kunnat utökas med fler potentiella lösningsområden om studien varit större och med mindre begräsningar vilket hade gjort att fler områden undersökts och fler lösningar testats.
Fokus under projektet har varit att ta fram lösningar som är praktiskt genomförbara med modifikationer på befintliga komponenter. Lösningarna skulle vara producerbara med nuvarande produktionsteknik och material. Istället för att generera idéer som för projektets syfte är ogenomförbara eller opraktiska identifierades områden med förbättringspotential, för att sedan generera idéer på hur dessa områden kan förbättras. Detta har delvis begränsat den kreativa processen. Lösningar som tagits fram och presenterats har enbart utgjort en liten del av den totala lösningsrymden, utan dessa restriktioner kunde mer idéer tagits fram och utvärderats. Det innebär att det kan finnas
lösningsområden som ännu inte testats.
För att ta fram lösningsförslag diskuterades potentiella lösningar genom
brainstorming. Efter diskussioner om uppskattad applicerbarhet på de befintliga komponenterna valdes lösningar subjektivt. Tillvägagångssättet med diskussion och framtagning av idéer har inte varit tillräckligt noggrann och djupgående i rapporten.
Brainstorming användes bland annat när diffusor och förstärkningar skulle testas i kåpskalet. Skisser gjordes på hur dessa skulle kunna se ut, se figur 53. Via subjektiv bedömning valdes den form som ansågs mest lämplig att testa. I fallet med förstärkningar hittades befintliga kåpor som testades, eftersom de ansågs ge mest tillförlitliga resultat. För diffusorn som byggdes i kåpskalet testades en enklare modell som ansågs praktisk applicerbar eftersom den inte hade allt för komplicerad geometri och hade inspiration från rutnätsdiffusorer som används inom rumsakustik. Diffusorn som testades byggdes i kartong, ett material som fanns tillgängligt och var enkelt att forma och justera för bra passform i kåpan. Diffusorn försökte även byggas av plastskivor, men plasten var skör och svår att forma för att kanterna skulle ligga dikt an mot kåpan.
Att applicera en diffusor kräver noggranna beräkningar för att få fram rätt dimensioner och geometri, därför testades en enklare form eftersom kunskapen inom detta område var begränsad. Den enklare formen på diffusor testades för att se om området var något som kunde ge förändringar som skulle göra det lämpligt att gå vidare med för framtida produktutveckling och där fokusera mer på form, konstruktion, geometri och dimensioner. Dock skulle det funnits en mer strukturerad genereringsmetod vid skapandet av diffusorn samt konceptvals metod för den form som testats. Detta skulle exempelvis kunna gjorts med någon form av vägningsmetod, till exempel via poängsättning. Genom att poängsätta de olika diffusorerna utefter olika kriterier skulle en annan diffusor kunnat vara aktuell att testa.
Något som borde testats var att bygga samma typ av diffusor med tre olika storlekar på rutnätet för att undersöka storlekens påverkan på prestanda. Detta var dock inte något som beaktades under testets genomförande vilket borde gjorts, en konsekvens på grund av bristfällig metod för konceptval. Detta medför att fel storlek på diffusor kan ha testats. Tillräcklig kunskap om hur en
rutnätsdiffusor fungerar och konstrueras fanns inte, detta var vi medvetna om vid testet vars syfte snarare var att se en tendens till förändring av dämpning och om det går dra en slutsats utifrån detta. Något som vi inte kunde utläsa, därför förblir det erhållna resultatet ofullständigt. Därför kan konceptet inte förkastas, som tidigare beskrivits efter utfört test.
Eftersom vi i samverkan med handledare på Hellberg kommit överens om att inte bryta det befintliga etablerade formspråket genom att ändra utseende på kåpskalet lades ingen tid på att generera idéer för detta, även om resultat från förstudien visat på att formen kan ha betydelse för kåpans prestanda.
Absorbenterna som testades var de som gick att få tag på via företagskontakter från Material ConneXions materialdatabas, material som hittat i butik och
materialen som erhölls via företagskontakter via Material ConneXion gav inte den variation som önskats. Detta kunde eventuellt förhindrats genom att
inhandla mer eget material som skulle kunnat skapa en större variation. Mycket tid hade kunnat sparas vid test av absorbenter genom att utföra bättre
jämförelser mellan de olika cellplastabsorbenterna innan test. Många av materialen var väldigt lika och gav likvärdiga mätresultat. Istället kunde en del av materialen testats och utifrån materialspecifikationen jämfört dessa mot likvärdiga material. Ett försök till detta gjordes, men på grund av
företagshemligheter ville företagen inte lämna full specifikation. Att testa allt mottaget material har därmed tagit mycket tid genom applicering, testande och sammanställning av mätdata. Om möjligheten funnits att testa färre cellplaster kunde mer tid ägnats till andra områden som kunde gett en bättre helhet för projektet med ett bättre slutresultat som följd. Tiden hade bland annat kunnat användas för att vidareutveckla mer komponenter än enbart volymringen. Under arbetet med volymringen låg stort fokus på att skapa en lösning som liknade formen på konkurrentens plastring. Anledningen till detta var effekten denna visade sig ge under konkurrentanalysen. Fokus på detta gav dock upphov till en bristfällig idégenereringsprocess. Om vi inte låst oss på denna typ av lösning kunde fler idéer tagits fram och resultatet kunde därmed blivit
annorlunda. Dock skedde, efter att modifierad volymring gett resultat, en viss idégenerering på vidareutveckling av denna. Många av de idéer som togs fram i slutet kunde testats tidigare i idégenereringen om det funnits en mer
strukturerad metod vid framtagning av koncept. Idéerna kunde haft potential för intressanta resultat men förblev otestade.
Även om valen av koncept gjordes subjektivt gav de konstruktionsförbättringar som undersöktes en bra första inblick för Hellberg om områden som vidare kan undersökas för att nå en bättre produkt. Förslagen som testats bör inte ses som slutgiltiga designval utan snarare områden som kan undersökas för ökad dämpning. Arbetet har snarare kretsat kring att undersöka potentiella förbättringsområden snarare än att hitta slutgiltiga designkoncept.
Tester och möjliga felkällor
De tester som utförts för ändamålet känns rimligt genomförda och har utförts i en testmiljö där yttre faktorer påverkar resultatet till minsta möjliga grad. Genom att separat testa modifieringar i hörselskydden går det mäta modifieringens effekt i sitt sammanhang och bedöma samspelet mellan
modifieringen och kåpan. Det hade exempelvis fungerat att mäta absorbentens effekt separat, men genom att testa i hörselskyddet ges ett rimligare resultat för ändamålet.
Vid utförande av tester finns alltid faktorer som kan ge yttre påverkan. Av de tester som utförts finns felkällor, både kända och okända. Bland annat utfördes den 27/3–2017 en kalibrering av ATF i ljudlabbet. Enligt Hellberg gjordes små justeringar men mätresultaten efter kalibreringen skulle vara likvärdiga med tidigare mätningar, dock kan det ändå inte bortses från mindre avvikelser. En annan felkälla från mätningen med ATF i ljudlabb kan vara bygeltrycket eftersom bygeln töjs vid upprepade mätningar. Under långa mätperioder har det visats att
trycket minskar. Även om det inte kommit under en nivå där trycket inte är godkänt, kan detta ge sämre effekt eftersom hörselskydden inte trycks ihop lika hårt av bygeln. När hörselskydden placeras över ATF finns risken att dessa inte placeras korrekt över fixturen. Det kan orsaka läckage som ger felaktigt
mätresultat. Tätningsringarna kan ge sämre tätning efter flertalet av– och på– monteringar även om detta ofta upptäckts i vakuumsugen. Vid försämrat värde kan plastskarven som fäster i volymring varit utsliten och därmed tätat sämre. Eftersom tätningsringarna bytts med jämna mellanrum, kan det även finnas skillnader mellan olika produktionsserier.
När konstruktionstester utfördes med påbyggnad av material har det
uppkommit vissa skillnader mellan kåporna. Epoxi och polyester har inte samma materialegenskaper som ABS-plast samt att blandningen av material inte ger ett fullt trovärdigt resultat. Det har inte funnits möjlighet att undersöka hur dessa samspelar vid vibrationer som orsakas av ljudvågor. Vid applicering av epoxi och polyester går det inte få en exakt applicering över hela ytan. Vissa partier har därför blivit tjockare än andra. Ojämnheterna kan göra att resultatet varierar mot jämn applicering. Materialen användes eftersom de på ett smidigt sätt kan användas till att bygga upp godstjockleken. Dessa tester har därför en viss felmarginal och borde undersökas närmare med korrekt ABS-plast. Det visades att kåpas utformning har större inverkan än ren massa. Det
bevisades bland annat med kåpskalet från Schubert. Den diffusor som byggdes av kartong och lim visade sig ge dåligt resultat. Eftersom den tillverkats med förhållandevis enkla medel finns samma problematik som tidigare med olika materialegenskaper. Den konstruerade diffusorn kan därmed bli bättre eller sämre vid användande av ABS-plast. Diffusorn i kartong är också med största sannolikhet felkonstruerad, även om detta skedde med viss medvetenhet. Som tidigare nämnt var syftet med testet främst att undersöka om en diffusor i
kåpskalet kunde ge någon effekt. Våra resultatet utesluter inte att användning av en diffusor i kåpskalet fungerar.
Problematiken med blandning av material tros även finnas med den modifierade volymringen med smältlim. Den modifierade volymringen borde i teorin
prestera bättre än vad som visades i ATF. Genom att återskapa samma lösning med ABS-plast borde felkällan kunna elimineras. Om det ändå inte skulle visa sig