För att komma fram till ett slutgiltigt resultat så krävs det vissa steg som utvecklades fram till det slutliga resultatet, för den första munstycket till extrudern gjordes en hand ritning. Detta började med att först ta fram en hand ritning så att det finns en utgångspunkt på hur munstycket skall se ut, genom att rita en tvådimensionell ritning som grund för den tredimensionella modellen så var det enkelt att följa hur denna modell skall se ut.
4.1.1 koncept 1
Det första konceptet som togs fram var en rektangulär stav med ett ihåligt huvud. Detta koncept påminner väldigt mycket om en vanlig husnyckel då den har ett hål. Detta koncept var början på utvecklingen av det slutgiltiga konceptet då basen är densamma men små ändringar gjordes i följd med projektets gång.
på bilagorna nedan så syns det ett spår där tanken var att spåret skulle agera som en stabilisator. Funktionen av detta spår var att hålla delen på plats så den inte kan ändra riktning i en annan led än X-led. (Se bilaga 1 och 2).
Figur 1 visar den handskrivna ritningen på munstycket.
I början av denna produktutvecklingsfas så börjades det med att först ritas en enkel hand ritning på den komponent som kommer att användas till munstycket.
Genom att använda sig av Autodesk Inventor programmet så kunde en enkel modell framställas på alla de olika komponenterna som behövs för att framställa den önskade ritade delen. En 3D modell ritades och skapades så att den kan sättas ihop,
Figur 2 visar basen för första fasen av produkten.
När basdelen till munstycket modellerades så sattes de fyra identiska delarna ihop med hjälp av funktionerna som finns i Autodesk Inventor programmet, därefter så testades rörligheten på delarna så att den uppfyller den önskade
ut på materialet väldigt snabbt och det bidrar till ökade kostnader samt lägre livstid på själva delen.
Bilden nedan visar hur de fyra olika delarna ska sitta ihop för att kunna uppfylla kraven som har lagts. (Se bilaga 3)
Figur 3 visar sammansatta komponenter samt illustrerar hur alla delarna hänger ihop.
4.1.2 Koncept 2
Ett problem som tidigare nämnt är friktionen och för att kunna eliminera eller minska friktionen så ritades en ny basdel, där ett kullager har lagts till så att friktionen mellan komponenterna minskar vilket bidrar till en smidigare rörelse. Ett annat problem som förekom är att det kommer behövas en lutning på delen så att materialet som munstycket kan enkelt följa med samt ha det önskade trycket, så att materialet alltid erhåller den form som munstycket har.
I nästa steg av resultat framtagningen så ritades en ny bild där vissa små förändringar gjordes på självaste munstycke basen. Eftersom friktionen måste minska så blev resultatet att extrudern fick ett nytt utseende vilket kan illustreras på handritningen nedan. (Se bilaga 4)
Eftersom det nya munstycket har ett nytt utseende så ritades en ny tredimensionell modell för att kunna visualisera hur den kommer se ut samt hur den ska sammansättas för att få den önskade rörelsen. Denna modell skiljer sig inte så mycket från förra modellen däremot så har den en lutning som inte fanns tidigare, lutningen på denna del kommer bidra till att materialet som extruderas enkelt kan följa lutningen för att låta materialet extruderas på ett bättre sätt än tidigare. (Se bilaga 5)
Figur 5 Tredimensionell modell på den nya extruder basen från en topp vy.
Figur 6 Tredimensionell modell på extrudern från en vinklad vy där lutningen syns.
De nya bas delarna till munstycket är nu modellerade för att kunna sättas ihop.
detta munstycke kommer påverkas av gravitation så önskas en relativt lätt del så att gravitationskraften inte blir en påverkande faktor och kan uteslutas.
4.1.3 Koncept 3
Eftersom sammansättningen av den tidigare munstycket inte gick som förväntat, då det förekom fler komplikationer än tidigare munstycke så ska ett tillbaka steg tas för att få ett bättre munstycke del. Komplikationerna som förekom var sammanställning svårigheter samt rörelsen blir begränsad vilket inte önskas. Den nya delen ska vara simplare att tillverka samt sätta ihop så att inga fler komplikationer förekommer. En ny modell ska ritas samt modelleras, denna del kommer vara en mycket förenklad modell av den allra första modellen som användes där spåret kommer att tas bort samt den lilla boxen på öppningen kommer att försvinna. (Se bilaga 7)
Figur 7 hand ritning av extrudens nya utseende
Den nya modellen kommer se ut enligt figuren nedan. (Se bilaga 8) Där en liten modifiering har gjort, denna modifiering är en chamfer på ena sidan av huvudet så att materialet enklare kan följa med och flyta in i hålet och kanterna blir mindre vassa.
Figur 8 ritning av det nya munstycket.
Denna förenklade modell anses vara en mycket bättre lösning då det inte finns något spår som ökar friktionen mellan delarna samt att den är mycket enkel att tillverka. sammansättningen av de fyra olika komponenterna kommer därför vara enkelt att genomföra då det endast är att trycka in delarna i varandra. Ett sätt som även förekom för att minska friktionen är att ha hålet endas 0,1-0,2 millimeter större än själva balken. Detta gör så att det finns en marginal för delarna att kunna glida i princip friktionsfritt. Sammansättningen av dessa fyra komponenter. (Se bilaga 9)
Figur 9 visar det sammansatta bitarna tillsammans
Vi kan även se att hålet kan ändras enligt önskad form och storlek med hjälp av nästa bild. (Se bilaga 10)
Figur 10 visar att munstycket kan ändra form och storlek efter önskad form
Detta öppnar möjligheten för att kunna göra andra former än endast kvadratiska, då det även är möjligt att göra rektangulära former, detta bidrar till att enkelt kunna byta storlek på den printade delen samtidigt som den körs och kan variera i storlek och form. (Se bilaga 11)
Figur 11 översiktliga vy över munstycket
Eftersom detta anses vara den mest lämpliga lösningen så kommer detta vara en del av det slutgiltiga resultatet. Det som saknas nu är endast hur fastspänningen av detta munstycke ska sitta på 3D-printern. fastspänningen av detta munstycke kommer helt enkelt vara en standard påsättning som kommer ha möjlighet att användas på många olika sorters 3D-printers.
En liten modifiering har gjort på basen på munstycket där ett litet hål på 5 mm djup samt har en H6 gängning har gjorts för att enkelt kunna sätta ihop komponenten med hållaren och få fram den önskade rörelsen. (Se bilaga 12)
Figur 12 visar en bild på den modifierade basdelen på munstycket
Slutligen kommer alla komponenter sitta ihop och rörelsen som är programmerbar kommer att framföras med hjälp av en liten motor och ett kugghjul så att det enkelt kan röra sig fritt samt ändra storlek enligt önskat. På bilagan nedan så kommer inte motorn synas ordentligt då den befinner sig i en hållare. Hållaren har motorn inbyggd i sitt eget lilla hus, däremot kommer endast kugghjulet synas för att visa hur rörelsen ska ske. (se bilaga 13) Denna hållare kan enkelt appliceras på existerande 3D-printers med hjälp av svetsning eller andra typer av sammansättningar såsom klämmor mm. Det mest ideala sättet att sätta ihop hållaren med 3D-printer är genom svetsning för då utesluts det att hållaren kommer röra på sig och ändra position som i sin tur leder till andra problem.
viktigt att själva fästet är stilla och att den inte har någon rörelse för att kunna kalibrera det bästa utgångspunkterna för printningen. Bilderna nedan visar hållaren samt skruven. (Se bilaga 13, 14 och 15)
Figur 13 skruven som kommer att föras in i fästet
Figur 14 fästet för hela hållaren
Den översiktliga bilden av hållaren sammansatt där alla komponenter sitter ihop och hur mekanismen kommer att fungera för att få den önskade rörelsen kring munstycket. (Se bilaga 16)
Figur 16 visar en översiktlig bild på hur hela hållaren kommer att sitta ihop
4.2 Slutligt resultat
Det slutgiltiga resultatet som erhölls är en enkel tredimensionell modell som med hjälp av 4 identiska bitar sätts ihop på den hållare som spänner fast munstycket på en 3D-printer. Resultatet togs fram med hjälp av Autodesk inventor samt handritningar. Efter många försök för att förbättra denna typ av munstycke så kom jag fram till att det inte krävs något övertänkt samt komplex lösning utan lösningen var en väldigt enkel modell. Hållaren som håller ihop alla fyra baser innehåller en motor i varje axel samt en skruv och en kugg som styr rörelsen. Skruven fungerar genom att dra in och dra ut munstycket genom att skruven skruvas in eller ut. Rörelsen påverkar inte hur munstycket rör sig då den sitter fast och inte kan ändra på sina axiella axlar, den enda rörelsen är i X-led i varje komponent. (Se bilaga 17)
Bilagan ovan visar att inget förändras fastän hållarna nu är på plats, detta så att man enkelt kan koppla in munstycket på en existerande printer. Det finns rum för att modifiera armarna på hållarna så att den passar alla typer av 3D-printers.
Hållarens armar kan göras längre samt böjas och vridas enligt önskad form.
Detta genom att antingen ändra på självaste hållaren armlängd eller svetsa ihop en extern arm enligt önskad form. Anledningen till att den har så mycket rum för egen modifiering är på grund av att vem som helst ska kunna applicera detta på sin extruder utan att behöva ändra på grunden.
5. Diskussion
I detta avsnitt så kommer diskussioner kring resultatet samt teorin att sammankopplas samt det kommer även nämnas tankegången har varit kring det slutgiltiga resultatet.
5.1 Resultatets framgång
Framtagningsprocessen av detta munstycke har varit en lång väg med nyttiga lärdomar, det har varit en utmaning för mig att kunna framställa en produkt som inte finns i dagens marknad. Fastän denna produkt inte är testad som jag egentligen ville göra med hjälp av en prototyp anses det vara en mycket lämplig produkt som har goda chanser att bli verklighet. Allt överarbete på konstruktioner som är överkomplicerade valdes bort på grund av att det egentligen inte behöver vara komplicerat. I detta fall var det bättre att ta ett steg tillbaka och göra en enkel modell med hjälp av endast en del som multipliceras för att kunna tillverkas. Detta gör att tillverkningen av detta munstycke kan tillverkas i stora mängder utan ett komplicerat arbete. Min ambition är att denna modell ska kunna testas och utvecklas mer för att kunna förändra dagens marknad gällande 3D-printers. Målet är att denna typ av munstycke ska vara standardiserat världen över. Med hjälp av Autodesk inventor så kan detta vara möjligt men även andra program kan användas för att få fram denna modell.
Lärdomar kring tidsplanering samt arbetsfördelning har varit en nyckeldel för mitt arbete då jag under modell framtagningen har insett att vissa delar tar mer tid än andra, även de minsta delarna kan vara mer komplicerade än förväntat.
Det har förekommit punkter under arbetets gång där reverse engineering har spelat en stor roll i framtagningen av modellen där ett tillbaka steg har gjorts för att förenkla modellen ytterligare jämfört med den första modellen. Även produktutvecklingsprocessen har varit en bra metod att arbeta med eftersom det har bidragit med att få fram stabil grund på hur arbetet ska ske och hur jag ska kunna ta mig vidare. Alla delar av modellens framtagning har varit minst lika viktigt för att få ihop alla komponenter. Det har funnits upp och nedgångar
Nästa steg kommer att vara framtagning av en prototyp som tyvärr inte var möjligt under denna arbetsgång, prototypen ska kunna testas för att förbättras ännu mer. Eftersom denna modell inte är fastställd som en fungerande modell så kan ändringar ske i grunden av hela konceptet. Däremot så är jag villig att ändra på hela konceptet för att få fram en produkt som kommer att förändra industrin. Det krävs mer arbete kring att få fram en fungerande modell där testning via simuleringsprogram inte alltid är det bästa, det kan ge en bra överblick däremot så finns det många saker som kanske inte fungerar i praktiken. Oftast så stämmer inte teori och praktiska delar ihop eftersom det är skiljande förhållanden. Förhållanden kan spela en stor roll vid framtagning av detta koncept då i teorin så är det enkelt att komma fram till en lösning men i praktiken kan fler brister än visat förekomma som då måste åtgärdas.
5.1.1 Koncept 1
Koncept 1 var det koncept som hade mest påverkan på det slutliga resultatet.
Genom att få fram koncept 1 så kunde vidare utveckling ske successivt.
Koncept 1 var den grund som bidrog till att munstycket till extrudern har den form och funktionalitet som den gör. Genom användningen av min tankebubbla såå kom koncept 1 fram och därefter så var tanken att förbättra koncept ett och spegla den i koncept 2. Nackdelen med att göra förändringarna på koncept 1 och applicera dem på koncept 2 var att det bidrog till mer komplikationer än lösningar.
5.1.2 koncept 2
Koncept 2 var det koncept som blev över komplicerad och bidrog till fler hinder än lösningar. Eftersom koncept 2 arbetades så gjordes ett tillbakasteg där en tillbakablick togs på koncept 1 igen och där började koncept 3 ta form. Det andra konceptet kom som ett bakslag under mitt projekt då det bidrog med att fler problem behövdes lösas än mindre, därför så var det självklara valet att skrota detta koncept och arbeta vidare med ett nytt koncept, detta genom att arbeta med reverse engineering metoden. Metoden gjorde det möjligt för mig att utnyttja det tidigare konceptet och arbeta vidare genom att först gå tillbaka ett steg innan framsteg kunde tas.
5.1.3 koncept 3
Koncept 3 var de koncept som sedan utvecklades till det slutgiltiga resultatet av detta projekt. Genom att använda sig av koncept 1 så kunde koncept 3 tas fram. Konceptet liknar väldigt mycket koncept 1 då de har samma form och utseende, den största skillnaden mellan koncepten var att koncept 3 inte har ett spår i översidan av modellen. Eftersom spåret bidrog till att friktionen ökade så var tanken med koncept 3 att ta bort spåret för att minska friktionen mellan delarna. Därefter så byggdes koncept 3 vidare genom att modifieras och sammanställas till det slutliga resultatet. Koncept 3 blev de koncept som valdes att arbetas vidare på och då så sattes alla delar ihop för att kunna få en översiktlig bild på hur slutprodukten kan se ut.
5.2 Slutgiltigt resultat
Slutgiltiga resultatet är ett översiktligt resultat där modifiering kan göras, detta för att vem som helst ska enkelt kunna anpassa munstycket så att den passar vilken 3D-printer som helst. Däremot så kan valet av kugghjul även bli bättre vilket är en del som är viktig för rörelsen. Eftersom det finns många olika typer av kuggar så finns det möjlighet att förbättra den biten för att kunna få en bättre passform. Som tidigare så är detta inte en testad produkt vilket har sina nackdelar. Eftersom ingen testning har gjort förutom att modellering i Autodesk inventor har gjorts så finns det möjligheter att det förekommer problem vid prototyp framtagningen. En prototyp hade varit ideellt för att kunna testa funktionen på riktigt samt åtgärda fel som kan uppstå eller kanske till och med ta bort någon komponent för att få till en smidigare rörelse. Även här så finns det möjlighet att förbättra och detta kommer att göras vid ett annat tillfälle.
Själva uppsättningen av hållaren har en stor potential att bli bättre, en sak som jag har haft i åtanke är att använda sig av ett flexibelt material på själva armarna så att de kan formas enligt den form som eftersträvas. Däremot kan det även begränsa rörligheten på 3D-printers då detta koncept kanske påverkar vinklarna som tidigare var möjligt att köra men som inte är tillgängligt längre på grund
så har dessa bitar uteslutits från det slutliga resultatet. Även här så är nästa steg att ta fram en prototyp som skall testas, men som tidigare nämnt så kommer inte denna rapport ha en prototyp på grund av omständigheterna som har varit.
5.3 Justering av munstycket
Justeringen av munstycket är en viktig faktor som har många andra faktorer att ha i åtanke. På grund av att trycket och hastigheten av de material måste justeras samtidig som munstycket justeras så kan det förekomma många felberäkningar som behöver justeras för att få till en standard. Genom att testa olika material som extruderas med detta munstycke så kan en standard lista skapas för att veta hur man ska programmera in extrudern parallellt med munstycket så att det alltid är rätt tryck och hastighet i programmet när printningen sker.
6. Slutsats
Arbetet har framkommit till att det finns möjlighet för att kunna ta fram en justerbar extruder till additiv tillverkning, genom att ha använt sig av Autodesk inventor så har ett koncept framtagits som enligt teori ska fungera. Det har inte förekommit några större defekter eller problem som kan påverka extrudern, däremot så finns det ingen prototyp som har testats för att kunna vara 100%
säker på att konceptet kommer att fungera.
Lösningen är en ny typ av extruder som med hjälp av mekaniska delar ska kunna ändra storlek med hjälp av programmering, eftersom simulationen fungera till förhållande med rörlighet så ska det inte finnas något problem att få fram en justerbar extruder. Om det är möjligt att framställa en prototyp av detta koncept så finns chansen att den fungerar som önskat och inga problem förekommer vid användning.
Materialvalet hamnade på aluminium då detta material är ett billigt och enkelt arbetat material. Aluminium valdes på grund av sina fysikaliska samt hållfasta egenskaper som gör det möjligt att kunna tillverka denna produkt inom en billig pris ram.
Referenser
[1] Spectrum Technology, [Online] https://spectrum.dev/about-2/
(Hämtad 2021-02-14)
[2] How 3d-printers work, [Online] https://www.energy.gov/articles/how-3d-printers-work (Hämtad 2021-03-01)
[3] NE Uppslagsverket 2021 [Online]
https://www.ne.se/uppslagsverk/encyklopedi/l%C3%A5ng/plast/egenskaper (Hämtad 2021-03-03)
[4] Livsmedel och innehåll/tillagning hygienförpackningar/förpackingar/plast, [Online] https://www.livsmedelsverket.se/livsmedel-och-innehall/tillagning-hygien-forpackningar/forpackningar/plast
(Hämtad 2021-03-03)
[5] Filmblasting/extrudering, [Online]
https://www.gnosjoregion.se/filmblasning/extrudering (Hämtad 2021-03-05) [6] Formsprutning, [Online] https://www.gnosjoregion.se/formsprutning (Hämtad 2021-03-05)
[7] Friktionskraft, [Online] https://fysikguiden.se/friktionskraft/ (Hämtad 2021-03-18)
[8] Produktutveckling, [Online] https://projektledning.se/produktutveckling/
(Hämtad 2021-04-15) [Artikel]
[9] Aluminium världens vanligaste metall, [online]
http://ravarumarknaden.se/aluminium-varldens-vanligaste-metall/
(Hämtad 2021-04-03)
[10] Å. Karlsson, Materiallära, Stockholm: Liber AB, 2014 [Lärobok, litteratur]
[11] Wong, Reginald. 2018. Mastering Reverse Engineering. :Packt publishing [litteratur] (Hämtad 2021-05-01)
[12] K. Björk, Formler och tabeller för mekanisk konstruktion, Spånga: Karl Björks Förlag HB. [Hämtad 2021-05-01]
[13] Autodesk inventor 2017 [online] Tillgänglig: officiella hemsidan http://www.autodesk.se/products/inventor/overview [Hämtad 2021-05-10]
[14] Imaginit 2107 [online] Tillgänglig:
https://www.imaginit.com/software/autodesk-products/inventor [Hämtad 2021-05-10]
Bilagor
Bilaga 1
Figur 1 visar den handskrivna ritningen på munstycket.
Bilaga 2
Figur 2 visar basen för första fasen av produkten
Bilaga 3
Figur 3 visar sammansatta komponenter samt illustrerar hur alla delarna hänger ihop.
Bilaga 4
Bilaga 5
Figur 5: Tredimensionell modell på den nya extruder basen från en topp vy.
Bilaga 6
Bilaga 7
Figur 7 hand ritning av extrudens nya utseende
Bilaga 8
Figur 8 ritning av det nya munstycket.
Bilaga 9
Figur 9 visar det sammansatta bitarna tillsammans
Bilaga 10
Figur 10 visar att munstycket kan ändra form och storlek efter önskad form
Bilaga 11
Figur 11 översiktliga vy över munstycket
Bilaga 12
Figur 12 visar en bild på den modifierade basdelen på munstycket
Bilaga 13
Figur 13 skruven som kommer att föras in i fästet
Bilaga 14
Figur 14 fästet för hela hållaren
Bilaga 15
Figur 15 visar motorn i sin lilla hållare med kugghjulet
Bilaga 16
Figur 16 visar en översiktlig bild på hur hela hållaren kommer att sitta ihop
Bilaga 17
Figur 17 Resultaten på detta munstycke