Produktutveckling av armstödsjusteringen på kontorsstol :

Huvudområde: Maskinteknik, Produktutveckling och Design Författare: Simon Wermelin och Kerstin Klint

Handledare: Jonny Tran

Examinator: Christoffer Wadman Jönköping 2020 Maj

Produktutveckling av

armstödsjusteringen

på kontorsstol

Product development of armrest

adjustment on office chair

Detta examensarbete är utfört vid Tekniska Högskolan i Jönköping inom Maskinteknik. Författarna svarar själva för framförda åsikter, slutsatser och resultat.

Examinator: Christoffer Wadman

Handledare: Jonny Tran

Abstract

The report covers a bachelor’s degree project in mechanical engineering with a focus on product development and design at School of Engineering, Jönköping University. The thesis was carried on behalf of Flokk AB, which is a market-leading company that produces furniture for offices. The report includes the development of a concept proposal for the armrest height adjustment on the chair Activ in the RH line.

The armrests in the RH line have adjustment options by height, width as well as the angle of the armrest stop. The company has stated that the RH line is being updated and currently two chairs in the line, Mereo and New Logic have gone through this update. In connection with this development, the company has decided that an update on the armrest for the chair named Activ should be done. The height adjustment of the current Activ armrest is the detail that visually stands out the most from the already updated armrests in the line. When developing the new Activ armrest, the height adjustment must provide the visual expression that has been applied to the remaining armrests in the RH line. Since Activ is classified as the economic chair in the line, the biggest challenge will be to provide the same type of adjustment technology, but in a more cost-effective design.

Three issues were defined, and these formed the development process. Several specifications regarding requirements and the function were defined, these were involved in the development process. By early creating a picture of how competitors solve this function and studying how other adjustment functions worked, a foundation was created to generating several creative solutions. These evolved gradually during the process, using evaluations until a final concept was then created.

The work focused on creating a cost-effective concept of the armrest height adjustment that follows the visual expression of the RH line. The focus is on creating the best construction for this function.

The result was an armrest with a newly developed solution for the height adjustment for RH Activ.

Sammanfattning

Denna rapport omfattar ett examensarbete inom maskinteknik med inriktning produktutveckling och design vid Jönköpings Tekniska Högskola. Uppdragsgivaren för arbetet är Flokk AB som är ett marknadsledande företag i Europa som producerar möbler för kontorslandskap. Detta arbete omfattar framtagningen av ett konceptförslag på armstödets höjdjusteringsfunktion till stolen Activ i RH sortimentet.

Armstöden i RH sortimentet har justeringsmöjligheter i höjdled och sidled såväl som vinkel på armstödstoppen. Företaget har uttryckt att RH sortimentet genomgår en modernisering och i dagsläget har de två stolarna Mereo och New Logic genomgått denna uppdatering. I förbindelsen med denna utveckling har det beslutat att ett nytt armstöd ska konstrueras till stolen Activ. Justeringen i höjdled på nuvarande Activ armstödet är den detaljen som visuellt särskiljer sig mest från de redan uppdaterade armstöden i sortimentet. Vid framtagning av det nya Activ armstödet ska justeringsfunktionen i höjdled tillhandahålla det visuella uttrycket som har tillämpats på resterande armstöd i RH sortimentet. Eftersom Activ klassas som ekonomistolen i stolserien blir den största utmaningen att tillhandahålla samma typ av justeringsteknik för användaren, men i ett mer kostnadseffektivt utförande.

Tre frågeställningar definierades och dessa lade grunden för utvecklingsprocessen. Flera specifikationer med avseende på krav och funktion utformades, dessa var med och styrde utvecklingen. Genom att tidigt skapa en bild över hur konkurrenter löser denna funktion och studera andra föremål med justeringsfunktioner kunde ett flertal kreativa lösningar genereras. Dessa utvecklades succesivt under processen, med hjälp av utvärderingar och sållningar under arbetets gång skapades ett slutgiltigt koncept.

I detta arbete framställs ett kostnadseffektivt koncept på armstödets höjdjusteringsfunktion som följer det visuella uttryck som RH sortimentet besitter. Fokuset ligger på funktionen och hur den konstrueras på bästa sätt.

Innehållsförteckning

1

Introduktion ... 7

1.1 BAKGRUND ... 7 1.1.1 Flokk AB ... 7 1.1.2 RH ... 7 1.1.3 Arbetets omfattning ... 8 1.1.4 Activs höjdjustering ... 10 1.1.5 Mereos höjdjustering ... 10 1.2 PROBLEMBESKRIVNING ... 12

1.3 SYFTE OCH FRÅGESTÄLLNINGAR ... 12

1.3.1 Frågeställning 1 ... 12 1.3.2 Frågeställning 2 ... 12 1.3.3 Frågeställning 3 ... 12 1.4 AVGRÄNSNINGAR ... 12 1.5 DISPOSITION ... 13

2

Teoretiskt ramverk ... 14

2.1 PRODUKTUTVECKLING ... 14

2.2 NORSK STANDARD FÖR KONTORSMÖBLER – KONTORSSTOLAR -DEL 2:SÄKERHETSKRAV.NS-EN 1335-2:2018 ... 14 2.3 MATERIAL... 15 2.3.1 Stål ... 15 2.3.2 Aluminium ... 15 2.3.3 PA – Polyamid ... 16 2.3.4 PP – Polypropen ... 16 2.3.5 POM – Polyoximetylen ... 16 2.3.6 ABS ... 17 2.4 TILLVERKNINGSTEKNIK ... 17 2.4.1 Formgjutning ... 17

2.4.3 Extrudering... 18 2.5 FJÄDERKRAFT ... 18 2.6 SNÄPPFÖRBAND... 18 2.7 CAD ... 19 2.8 3D PRINTING ... 19

3

Metod ... 20

3.1 KOPPLING MELLAN FRÅGESTÄLLNING OCH METOD ... 20

3.2 PLANERING ... 21

3.2.1 Gantt-schema... 21

3.3 KRAV OCH IDENTIFIERING ... 21

3.3.1 Kravspecifikation ... 22 3.3.2 Funktionsanalys ... 22 3.3.3 Konkurrensanalys ... 22 3.3.4 Reverse engineering ... 22 3.3.5 Marknadsundersökning ... 22 3.4 KONCEPTGENERERING ... 23 3.4.1 Brainstorming ... 23 3.4.2 Solidmodellering ... 23 3.4.3 Sållning ... 23 3.5 VIDAREUTVECKLING ... 24

4

Genomförande ... 25

4.1 PLANERING ... 25 4.2 PRODUKTUTVECKLINGSPROCESS ... 25 4.2.1 Kravspecifikation ... 25 4.2.2 Funktionsanalys ... 26 4.2.3 Konkurrentanalys ... 28 4.2.4 Reverse engineering ... 30 4.2.5 Marknadsundersökning ... 30

4.2.8 Sållning 1 ... 35

4.2.9 Konceptgenerering... 36

4.2.10 Utvärdering och sållning av koncepten ... 42

4.2.11 Sållning 2 ... 44 4.2.12 Vidareutveckling ... 45

5

Resultat ... 46

5.1 DETALJKONSTRUKTION... 46 5.1.1 Höljet ... 47 5.1.2 Knappen ... 48 5.1.3 Armen ... 49 5.1.4 Kil ... 50 5.1.5 Toppfäste ... 50 5.2 HÅLLFASTHETSBERÄKNING ... 51

5.3 MATERIAL- OCH TILLVERKNINGSFÖRSLAG... 52

5.3.1 Hölje ... 52 5.3.2 Knapp ... 52 5.3.3 Arm ... 52 5.3.4 Kil ... 53 5.3.5 Toppfäste ... 53 5.4 SLUTKONCEPT ... 54 5.5 RESULTAT FRÅGESTÄLLNING 1... 56 5.6 RESULTAT FRÅGESTÄLLNING 2... 56 5.7 RESULTAT FRÅGESTÄLLNING 3... 56

6

Diskussion och slutsatser ... 57

6.1 IMPLIKATIONER ... 57

6.2 SLUTSATSER OCH REKOMMENDATIONER... 57

6.3 VIDARE ARBETE ... 57

7

Referenser ... 59

1

Introduktion

För att introducera arbete formuleras här en koppling mellan bakgrunden till uppdraget och syftet med arbetet. För att besvara syftet identifieras tre frågeställningar som kommer att besvaras i resultatet av rapporten. Denna del omfattar även avgränsningarna i arbetet för att få en uppfattning av vad arbetet inte kommer inkludera. För att slutligen introducera hur processen gått till för att besvara uppgiften genom en disposition.

1.1 Bakgrund

1.1.1

Flokk AB

Flokk AB är ett marknadsledande företag i Europa som producerar möbler för kontorslandskap och agerar uppdragsgivare för detta arbete. Koncernen är ägare av produktmärken HÅG, RH, Giroflex, BMA, Offecct, RBM, Profim, 9to5 Seating och Malmstolen. Företaget har sitt huvudkontor i Oslo men kontorsmöblerna produceras bland annat på produktionsenheter i Røros i Norge och Nässjö i Småland. På verksamheten i Nässjö sker produktion och utveckling av märkena RH, BMA och RBM. Detta arbete kommer involvera märket RH som har tillverkats i Nässjö kommun sedan 1977. Sortimentet omfattar arbetsstolarna ‘New Logic,’ ‘Mereo’ och ‘Activ’ som är anpassade för diverse arbetsmiljöer. Med fokus på att förbättra användarens prestation på arbetsplatsen erbjuder RH arbetsstolar och kontorsstolar med genomtänkt ergonomi, anpassningsmöjligheter och komfort. Arbetsstolarna är designade för att följa kroppens rörelser och är försedda med ryggstöd och sittdynor som är utformade för att underlätta blodcirkulationen. Detta leder till bättre prestation på arbetsplatsen, något som har bevisats i flera studier. [1]

1.1.2

RH

Företaget har uttryckt att RH sortimentet genomgår en modernisering och i dagsläget har stolarna Mereo och New Logic genomgått denna uppdatering. I förbindelsen med denna utveckling har det beslutat att ett nytt armstöd med tillhörande fäste ska konstrueras till stolen Activ. Eftersom Activ klassas som ekonomistolen i stolserien så är det en nödvändighet att uppdateringen av det nya armstödet har en mer kostnadseffektiv konstruktion än vad som har tillämpats på de mer avancerade stolarna i serien. Armstödet och fästet ska passa det senaste egenutvecklade beslaget som idag används på stolarna Mereo och New Logic. Beslaget är den plattform som är placerad under sitsen. Vid konstruktionen av nya Activ armstödet krävs att en ny höjdjusteringsfunktion tillämpas för att uttrycket och justeringstekniken på armstödet ska passa in i stolserien. Komponenterna i höjdjusteringen på de mer avancerade stolarna i sortimentet är för dyra för att applicera direkt på Activ armstödet. Se RH Activ på figur 1 och RH Mereo på figur 2.

Figur 1. RH Activ [2]

Figur 2. RH Mereo [3]

1.1.3

Arbetets omfattning

Detta examensarbete kommer innefatta ett konceptförslag med hänsyn till materialval, tillverkning och konstruktion på höjdjusteringsfunktionen på Activ. Den här typen av uppdrag har en mycket hög relevans inom utbildningsområdet. Det kommer att kräva användning av tidigare teoretiska kunskaper som förvärvats under utbildningens tid. I huvudsak teori inom formgivning, konstruktion, materialteknik. I denna rapport kommer uttryck för de olika delarna på armstödet att vara återkommande. För att förtydliga vilka komponenter som omnämns presenteras dessa nedan i tabell 1.

Armstödstopp

Hölje

Arm

Knapp

Fäste

1.1.4

Activs höjdjustering

Justeringsknappen är idag placerad i mitten av armstödet, se pil på figur 3. I knappen sitter en sprint som är ansluten till en fjäder, sprinten går igenom armen och syns delvis på figur 3–5. Sprinten friläggs från armens hack när knappen trycks in i samma riktning som pilen på figur 3 och 5, armstödet går då att justera i olika höjdlägen. Plasthöljet som knappen är placerad i omsluter armen. Armen är försedd med hack där sprinten kan haka i för att fixera armstödets i höjdled. Armstödet går att justera i höjdled, bredd och vinkel på armstödstoppen.

Figur 3. Armstödet till Activ [4]

Figur 4- 5. Armstödet utan hölje till Activ

1.1.5

Mereos höjdjustering

Figur 6-8 visar hur höjdjusteringsmekaniken ser ut på Mereo. På Mereo sker justeringen på armstödet i vertikalled med hjälp av en sprint som går att fästa i olika höjdlägen. Figur 6 illustrerar hur sprinten friläggs med hjälp av den lila skenan, sprinten är helt frilagd och justering kan ske när skenan är i toppläget. Skenans överkant är i sin tur är fäst till knappen som används för att utföra höjdjusteringen. Vid skenans undersida är en fjäder fäst, med hjälp av fjädern hamnar skenan i neutralt läge, se vänstra delen av illustrationens på figur 6. Detaljen på figur 7 omsluter höjdregleringsanordningen och är försedd med sprinten och en fjäder. Fjädern i figur 7 verkar med en konstant kraft på sprinten och tvingar den in i höjdlägena när den rör

Mereo armstödet går att justera i höjd, bred såväl som vinkel på armstödstoppen. Armen är formgjuten i aluminium. Justeringen omfattas av flera komponenter som leder till att den upplevs som en välarbetad och genomtänkt lösning med hög kvalitetskänsla.

Figur 6. Illustration, friläggning av sprinten

Figur 7. Komponenter till höjdlägesjustering på Mereo

1.2 Problembeskrivning

Justeringen i höjdled på nuvarande Activ armstödet är den detaljen som visuellt särskiljer sig mest från de redan uppdaterade armstöden i sortimentet. För att gestalta uttrycket från moderniseringen av stolserien är ett steg på vägen att uppdatera höjdjusteringen på det nya Activ armstödet. Detta arbete kommer omfatta just utvecklingen av denna funktion. Utförandet kommer utmynna i ett konceptförslag av höjdjusteringen på Activ armstödet. Utmaningen blir att tillhandahålla samma typ av justeringsteknik för användaren, men i ett mer kostnadseffektivt utförande. Genom att ändra på konstruktion och materialval på justeringsfunktionen ska en detalj tas fram som är motiveringsanpassad för att sitta på den enklaste stolen i sortimentet. Den ska därför vara mer förenklad i sin funktion, gentemot de mer avancerade stolarna i sortimentet, för att differentiera stolserien. Slutkonceptet kommer presenteras med ett materialförslag och kommer vara anpassat efter föreslagen tillverkningsmetod.

1.3 Syfte och frågeställningar

Syftet med projektet är att anamma uttrycket från de nuvarande justeringsfunktioner som idag sitter på Mereo och New Logic och utveckla en förenklad konstruktion till Activ för att passa stolens prisläge i produktserien. Detta genom att göra ett konceptförslag på höjdjusteringsfunktionen men med mindre kostsamma detaljer.

1.3.1

Frågeställning 1

• Hur ska detaljen konstrueras för att gå i linje med det nya RH sortimentet? RH sortimentet genomgår en modernisering och i förbindelse med denna utveckling behöver ett nytt armstöd med tillhörande fäste konstrueras till Activ stolen. Övriga stolar i RH sortimentet har redan genomgått denna förändring. Vid framtagning av det nya Activ armstödet ska justeringsfunktionen i höjdled tillhandahålla det visuella uttrycket som har tillämpats på resterande armstöd i RH sortimentet.

1.3.2

Frågeställning 2

• Hur ska detaljen konstrueras för att vara justerbar för användaren?

Detaljens primära uppgift är att göra det möjligt för användaren att justera armstödet i höjdled. Justeringsfunktionen är försedd med höjdlägen för att erbjuda anpassningsmöjligheter för användaren. Det som särskiljer Activ mest från resten av stolserien är placeringen på knappen. På de redan uppdaterade stolarna är knappen placerad på utsidan av armstödet, under armstödstoppen. Ett centralt åtagande som berör konstruktionen är att få samma knapplacering på nya Activ armstödet som resten av sortimentet. För att lösa omplaceringen av knappen krävs en ny konstruktion av höjdjusteringen. För att differentiera stolserien bör även Activ, som är ekonomistolen i sortimentet, vara mer förenklad i sin funktion.

1.3.3

Frågeställning 3

• Hur kan detaljen konstrueras för att vara mer kostnadseffektiv än Mereo? Activ är den enklaste kontorsstolen i RH sortimentet så komponenterna från New Logic och Mereo kan inte nyttjas rakt av. I Mereo tillämpas mer kostsamma detaljer för justeringen än vad som kan motiveras på en enklare stol. Därför bör en ny konstruktion på funktionen tas fram som tillhandahåller samma typ av justeringsteknik men i ett mer kostnadseffektivt utförande.

1.4 Avgränsningar

Detta produktutvecklingsprojekt kommer att sträcka sig till konceptframtagning av en fungerande funktionsprototyp på höjdjusteringsfunktionen. Produktens form kommer inte vara helt fastställd utan på konceptnivå. Undersöka och analysera befintliga patent kommer göras av

studeras mer ingående, denna avgränsning görs då arbetet har begränsad tid och budget. Vid presentation av slutkonceptet kommer Mereos befintliga armstödstopp att användas för att skapa ett helhetsuttryck. Arbetet avgränsas ifrån att göra hela armen då ett nytt fäste håller på att utvecklas, därför är form och vinkel på resterande del av armen inte fastställd och kommer därför inte omfattas i arbetet.

1.5 Disposition

Rapporten inleds med en introduktion där bakgrund, problembeskrivning, syfte, frågeställningarna och avgränsningar för examensarbetet beskrivs. Nästa kapitel är teoretiskt ramverk, detta kapitel lägger den teoretiska grund som krävs för att besvara de frågeställningar som formulerats. Det tredje kapitlet omfattar det arbetssätt med valda metoder som projektet genomgår med en koppling mellan frågeställning och de metoder som används. Kapitel fyra omfattar en redovisning på det genomförda arbetet och kapitel fem presenterar dess resultat. Rapporten avslutas med ett kapitel som innehåller diskussion och slutsatser. Referenser och bilagor finns tillgängliga i slutet av rapporten.

2

Teoretiskt ramverk

Detta ramverk presenter den teoretiska grund som används för att besvara de frågeställningar som formulerats.

2.1 Produktutveckling

Produktutveckling är en benämning på den process som förekommer vid utveckling av olika typer av produkter. Produkten kan tillhandahålla varierande karaktär beroende vilket affärsområde som den ska tillämpas i. Varje produkt har en kravbild som är fastställd av konsumenten/användaren. Denna kravbild ska tillgodoses vid utvecklingen av produkten. Drivkraften till att utveckla produkter kan vara ny tillgänglig teknik, outforskad marknad eller tillgodose samhället utifrån ett hållbarhetsperspektiv, men det primära syftet med utvecklingen är oftast att nå marknadsmässig framgång med sin produkt. Själva produktutvecklingsprocessen omfattas av olika delmoment med avsikt att optimera framställningen av produkten. Processen involverar marknad, konstruktion och design och tillverkning. [5]

Konstruktions- och designprocessen är en delprocess som genomgår olika faser i produktutvecklingsprocessen. Den innehåller följande steg:

- Fastställa detaljrika kriterier - Utveckla lösningar

- Analysera, utvärdera och välja lösning - Färdigställa slutgiltig detaljkonstruktion

- Analysera, verifiera och kvalitetskontrollera den slutgiltiga lösningen [5]

2.2 Norsk Standard för kontorsmöbler – kontorsstolar - Del 2:

Säkerhetskrav. NS-EN 1335-2:2018

Då koncernen utgår ifrån Norge tillämpas standarden NS-EN 1335-2:2018 som är den norska versionen av den europeiska standarden EN 1335-2:2018, den antogs som norsk standard i februari 2019. Dokumentet har utarbetats av tekniska kommittén CEN/TC 207 ”möbler”. Denna standard specificerar krav som ställs på detaljen med avseende på säkerhet, hållfastighet och slitstyrka på kontorsstolar. I standarden identifieras de tester som ska utföras på produkten samt parametrar på vilka belastningar och antal cyklar produkten skall klara. Kraven är baserade på användning i 8 timmar om dagen av personer vars vikt är 110kg. Stolens tillgängliga delar ska var utformade för att undvika fysiska personskador samt materiella skador på omgivningen. Kraven innefattar krav på allt ifrån kanterna på ryggstödet, rullmotstånd på hjulen till rörliga komponenter i justeringsfunktioner med mera.

2.3 Material

2.3.1

Stål

Stål är det mest producerade metalliska materialet och beroende på vilka legeringsämnen som tillsätts kan en mängd olika egenskaper uppnås. Materialet utgörs framförallt av en metallblandning av järnlegering och kol. Kolhalten i blandningen kan regleras efter önskvärd hårdhet och genom lämpliga värmebehandlingar kan materialet anpassas efter den hållfastigheten som eftersträvas. Att materialet dessutom är billigt i förhållande till andra metalliska material bidrar till att den har goda kvalificerade egenskaper ur ett produktionsperspektiv. Genom att tillsätta krom i legeringen kan stålet bli rostfritt. Går kolhalten över 2 % räknas materialet som gjutjärn, tackjärn eller råjärn. Stål har ett brett användningsområde och går att hitta ibland annat byggkonstruktioner, tåg, räcken, sågar, saxar, kranar och datorer. [6]

För att kunna göra ett korrekt materialförslag hämtades prisinformation från företaget Hedesunda Saminköp AB den 4 maj 2020 [7], se tabell 2. Hedesunda Saminköp AB är en leverantör av stål, metaller och plaster.

Tabell 2. Prislista för stål, Hedesunda Saminköp AB den 4 maj 2020 [7]

2.3.2

Aluminium

Aluminium är den andra vanligaste metallen på grund av dess goda egenskaper. Genom olika bearbetningsmetoder går det erhålla olika egenskaper. Aluminium är en lättmetall med en densitet på 2.7kg/d m³, det är så mycket som 3 gånger så låg som järn och koppar. Denna egenskap bidrar till minskad energiförbrukning under transportering av metallen. Materialet har egenskaper så som god styrka, hållfasthet, korrosionshärdighet, hög ledningsförmåga, konstruktionsvänlighet och är lättbearbetat. Med detta material är det möjligt att skapa allt ifrån avancerade detaljer, tunt folie och grov plåt. Materialet går utmärkt att strängpressa, gjutas, varm smidas eller kallpressas. Aluminium används i bland annat cykelramar, båtskrov, flygplanskroppar, datorhöljen, möbler, livsmedelsförpackningar, belysningsarmaturer och folie. [8]

För att kunna göra ett korrekt materialförslag hämtades prisinformation från företaget Hedesunda Saminköp AB den 4 maj 2020 [7], se tabell 3. Hedesunda Saminköp AB är en leverantör av stål, metaller och plaster.

Tabell 3. Prislista för aluminium, Hedesunda Saminköp AB den 4 maj 2020 [7]

2.3.3

PA – Polyamid

PA-material är en delkristallin konstruktionsplast som ofta kallas för nylon. Det finns olika typer av polyamider, de benämns ofta med nummer där de vanligaste är PA6 och PA66. Siffrorna benämner molekylstrukturen hos materialet och ger därför olika egenskaper. PA12 är ett exempel på en variant som är mjuk och flexibel medan PA66 är hård och seg. Det utvecklas ständigt och har lett till fram till en rad olika varianter som optimerats för att få fram olika egenskaper. Komponenterna kan tillverkas genom både extrudering och gjutning. [9]

Det går använda i så låga temperaturer som ca -40 oC upp till ca +100 oC. Polyamid har många mekaniska fördelar bland annat att materialet har bra slitageegenskaper mot flera ytor, bra utmattningsstyrka, hög slagstyrka, styvhet, och seghet. Detta gör att PA passar bra för att ersätta vissa metallkomponenter där dessa egenskaper eftersträvas. Polyamid används bland annat i glidlager, kugghjul och kåpor där det ställs höga krav på slitage och styrka i materialet. Dock ändras de mekaniska fördelarna när materialet tar upp fukt vilket det gärna gör, detta kan leda till att mekaniska egenskaper förändras och stabiliteten vid dimensionering påverkas negativt. Vid låga temperaturer kan materialet bli sprött om slagsegheten inte har modifierats. [9]

2.3.4

PP – Polypropen

Polypropen är en delkristallin termoplast. Temperaturspannet för användning är generellt mellan +5 o_{C till +85} o_{C. För att uppnå vissa egenskaper kan PP blandas med bland annat talk}

och krita men även armera med glasfiber. Materialet har många mekaniska fördelar så som låg densitet, hög slagstyrka, god utmattningsstyrka och är kemikalieresistent. Till skillnad från Polyamid absorberar inte Polypropen fukt så de mekaniska fördelarna finns kvar även när det användas i vatten. PP används bland annat i bilbatterier, plastmöbler, finmekanik, livsmedels- och medicinteknik. När plasten utsätts för minusgrader blir den spröd, har det dålig UV-beständighet samt får lätt repor. PP har ett lågt materialpris vilket är attraktivt. [9]

2.3.5

POM – Polyoximetylen

POM Polyoxetylen, även kallad acetal plast, är en delkristallin termoplast. POM är den styvaste konstruktionsplasten utan någon armering och har egenskaper som hög seghet, stabil och tål hög utmattning. Materialet är utmärkt att användas av komponenter som utsätts för friktion och nötning, det har även goda fjädringsegenskaper. De mekaniska egenskaperna tillhandahålls vid ett brett temperatursintervall mellan -40 oC upp till +80 oC och tar ej upp fukt. POM används bland annat i kugghjul, glidlager, hushållsmaskiner, snäppförband och medicinteknik.

[9]

2.3.6

ABS

ABS är en förkortning av akrylnitril-butadien-styren och är en amorf sampolymer. För att få önskade egenskaper på materialtet går det att variera molekylstrukturen eller tillsätta nåra konstruktionsplaster. Dessa blandningar ger ett material med kombinerade fördelar från båda plasterna och har relativt lågt pris. ABS är ett material som kombinerar goda egenskaper som styvhet, styrka, ytfinish och slagseghet. Likt polyamid och POM absorberar inte ABS fukt. Däremot är det inte värmebeständigt, känsligt för UV-ljus, dålig mot lösningsmedel och det kan uppstå sprickbildning vid spänning. ABS används bland annat i leksaker, skyddshjälmar i plast, snäppförband, dammsugare, dörr- och intrumentpaneler. [9]

2.4 Tillverkningsteknik

2.4.1

Formgjutning

Formgjutning är en vanlig tillverkningsmetod som används för komponenter med både metall och polymera material, går även använda för andra material. Detta är en smidig och effektiv tillverkningsteknik. De gjutformar som används är oftast markant mycket billigare än verktyg som används vid andra tillverkningstekniker så som formsprutning. [10]

Materialet hettas upp så det blir mjukt och hälls i formen, massan stelnar till den färdiga komponenten och kan sedan plockas ut ur formen. Tillverkningsprocessen är så pass utvecklad att det är möjligt att kombinera metall och plast vid tillverkning, då tas ett verktyg som inkluderar båda delarna fram. Plastdetaljerna gjuts direkt på metallen, dessa blir då integrerade direkt i tillverkningen och ger ett fint resultat. [10]

Det går att gjuta i engångsformar eller permanenta formar, beroende på av som ska tillverkas. Tillverkning av permanenta formar kräver speciell teknik, finns företag som endast arbetar med att ta fram dessa formar. Formarna måste konstrueras så att inga bubblor eller hålrum bildas när formen fylls av den mjuka massan, men även så att den färdiga detaljen kan tas ut ur formen på ett enkelt sätt. När det kommer till engångsformar krävs det inte att detaljen sidigt ska kunna plockas ut ur formen då det inte gör något om den går sönder. När effektiv produktion med hög kvalitet och kvantitet eftersträvas är en permanent form att rekommendera. Den kostar mer att ta fram så om det är en mindre serie som ska produceras kan det vara ett bättre alternativ att använda sig av engångsformar. [10]

2.4.2

Formsprutning

Formsprutning är en effektiv tillverkningsteknik som möjliggör tillverkning av komplicerade plastdetaljer i stora volymer. Det är den mest populära bearbetningsmetod för plast idag. Det ger en väldigt fin ytfinish och måttnoggrannheten är hög. Det är en kostnadseffektiv metod som inte är lika energikrävande då den inte alltid behöver någon. Formverktyget utgör en stor kostnad, storleken på serien avgör om tillverkningsmetoden är lönsam för just denna detalj. Det är formverktyget som avgör vad det blir för kvalité och kostnad det blir på detaljen. [9] Plasten kan bestå av termoplast, härdplast eller elast. Då vissa av dessa tar åt sig fukt måste ibland materialet torkas innan formsprutningsprocessen påbörjas. Plasten mals ner till fina korn, kallas att den är granulerad. Den granulerade plasten kan sedan blandas med exempelvis färgämnen, stabiliseringsmedel eller armeringsmaterial. Detta värms upp till den rekommenderade temperaturen för det valda materialitet. Pressmassan läggs i en specifik sprutcylinder och pressas med högt tryck ut i formen. Formverktyget fördelar massan till den önskade geometrin, här är de viktigt att verktyget är korrekt utformat så formen blir helt fylld och inte stelnar på vägen. Sedan kyls den ner och kan plockas ut ur verktyget. Då krympning sker av detaljen krävs ett eftertryck som förhindrar allt för stor krympning av detaljen. [9]

2.4.3

Extrudering

Extrudering är en tillverkningsteknik som gör det möjligt att skapa profiler med ett genomgående tvärsnitt. Tillverkningstekniken går att tillämpa på detaljer i både plast och metall, men också i andra material så som trä och matvaror. Processen erbjuder detaljer med skräddarsydd design, fin ytkvalitet som kan erhålla snäva toleranser för att få efterfrågad form. Slutprodukten kan vara helt solida eller hålade. Extrudering är en metod med låg verktygskostnad och där verktygsbyte sker snabbt. Verktygskostnaden är oftast betydligt mindre jämfört med gjutning och formsprutning som exempel. Detta gör att denna tillverkningsmetod är lämplig vid både små och stora serier. Däremot kräver denna metod stora utrymmen i tillverkningen. [11]

Extruderingsprocessen är en konstant process där materialet pressas genom verktyget och får den önskade profilen. Detta går att tillämpa med både rumstempererat (kallt) eller upphettat material beroende på önskad kvalité och material. I den så kallade extruderingslinjen går det även lägga in diverse stationer med efterbehandling så som kapning, borrning, stansning, bockning och fräsning för att färdigställa produkten. [9] [11]

2.5 Fjäderkraft

En fjäder är en elastisk komponent som lagrar mekanisk energi och utgör en kraft när den deformeras. För att räkna ut den elastiska deformationen används Hookes lag, formeln för den är F=kx där F är kraften, k är fjäderkonstanten i newton per meter och x är hur långt den är förskjuten från dess jämnviktsläge. [12]

Det finns i en rad olika utformningar på fjädrar för att uppnå efterfrågade egenskaper för olika användningsområden. Fjädrar används ofta i olika styrsystem för att de ska återgå till ursprungsläget. Fjädrar hittas i bland annat stötdämpningen på en bil, i bromsarna, ur, dörrhandtag och måttband. Spiralfjäder är en vanlig fjäder som används i många produkter, den är väldigt praktisk då den kan användas i situationer som kräver antingen tryck-, drag- och vridkraft. Den är gjord av en av en elastisk tråd som kan vara utformad cylindrisk, konisk, tunnformad eller som ett timglas. [12]

2.6 Snäppförband

En vanlig metod att koppla samman två komponenter är med snäppförband. Dessa kan konstrueras på ett sätt som gör att de permanent kan sitta på plats eller bli demonterbara. Låsningen sker då en plast- eller metalldetalj fjädrar elastiskt vid montering. Med en kraft trycks förbandet på plats och sedan fjädrar ut till sitt ursprungsläge. Om en fast låsning ska konstrueras används en vinkel på 90° vid snäppförbandet och ett demonterbart används en större vinkel än 90°, för exempel se figur 9. Snäppförband har stora fördelar då den erbjuder en effektiv montering och är gynnsam ur en ekonomisk synvinkel. [13]

2.7 CAD

CAD är en förkortning av Computer-Aided Design, det är ett verktyg som används främst inom konstruktion och arkitektur för att rita i 3D. Med denna programvara finns möjlighet att skapas solida modeller i 3D utifrån idéer och skisser, det finns även verktyg för att arbeta med ytor eller metallark. Detta är ett en programvara som underlättar visualiseringen och konstruktionsarbetet i utvecklingsprocessen. Genom att bygga mjuka modeller illustreras den nya produkten och ger mer förståelse kring form, funktion och samverkan. Det går det att skapa modeller i 3D, ritningar i 2D, beräkningar och simuleringar. [15] Exempel på program är SolidWorks, Autodesk Inventor och Catia.

2.8 3D printing

Genom 3D printing skapas fysiska modeller utifrån de uppritade modellerna som skapats i ett CAD program. Detta gör det möjligt att skapa modeller, tester på hur komponenter fungerar ihop, analysera hur de fungerar för att optimera koncept. Det finns flera olika typer av skrivare men samtliga startar med en tom yta som allt eftersom fylls med lager av material och skapar den önskade modellen. Eftersom tekniken kan skapa avancerade modeller genom att bygga dem på de sättet blir materialåtgången mindre än av att använda sig av andra metoder, exempelvis de som utgår från en solid komponent som sedan får önskad form genom att ta bort material från den. Det är en effektiv metod många företag använder sig av då de endast behöver ha tillgång till CAD filen och en 3D skrivare för att få likadana fysiska modeller. [16]

En vanlig 3D printing teknik är Fused Deposition Modeling (FDM), se figur 10. Denna teknik använder sig av en smal tråd, filament, i form av termoplast som matas ut i ett upphettat munstycke som smälter plasten, se extruder i figur 10. Den smälta plasten bygger lager för lager upp modellen utifrån en fil som gjorts i ett CAD-program. Med hjälp av denna teknik kan fysiska prototyper tillverkas. [17]

3

Metod

I detta kapitel beskrivs de metoder som används under produktutvecklingsprocessen.

3.1 Koppling mellan frågeställning och metod

För att tydligt beskriva kopplingen mellan frågeställningarna och de metoder som används i utförandet av arbetet genomfördes en tabell som sammankopplar metoderna med respektive frågeställning, se tabell 4. Metod Frågeställning 1 2 3 3.2 Planering X X X 3.3.1 Kravspecifikation X X X 3.3.2 Funktionsanalys X 3.3.3 Konkurrentanalys X 3.3.4 Reverse Engineering X X 3.3.5 Marknadsundersökning X X 3.4 Konceptgenerering X X X 3.4.1 Brainstorming X 3.4.2 3-D Printing X X 3.4.3 Sållning X X X 3.5.1 Detaljkonstruktion X X X 3.5.2 Slutprototyp X X X

Tabell 4. Koppling mellan frågeställning och metod

Frågeställning 1. Hur ska detaljen konstrueras för att gå i linje med det nya RH sortimentet?

Den första frågeställning besvaras bland annat genom en kravspecifikation som omfattar de kraven som konceptutvecklingen ska förhålla sig till. Kraven sattes på funktion och design. I viss mån blev även konceptgenereringen relevant för denna frågeställning för att lösningarna ska tillhandahålla samma knapplacering som tillämpats på resten av det nyutvecklade sortimentet. I konceptgenereringen var alltså funktionen i centrum då det visuella uttrycket var underordnad. Koncepten från metoden togs fram genom fysiska prototyper med hjälp av 3D-printing. Utifrån de satta kraven gjordes en sållning, den omfattade bland annat krav på detaljens utseende för att passa det nya RH sortimentet.

I detaljkonstruktionen framställdes den slutliga designen och funktionen för konceptet. Vid utveckling av slutprototypen blev den första frågeställning framträdande.

Frågeställning 2. Hur ska detaljen konstrueras för att vara justerbar för användaren?

Den andra frågeställningen är den mest omfattande och berör samtliga delmoment i arbetet. Kravspecifikationen omfattar bland annat krav på intuitiv justering, hållfastighet och klämrisk.

Med hjälp av funktionsanalys, konkurrentanalys, marknadsundersökning och reverse engineering skapades en tydlig bild över vilka funktioner som väsentliga. Det gav även en bild över marknaden. Dessa moment hade stor betydelse under produktutvecklingsprocessen för att skapa insikt och en tydlighet för vad funktionen skulle åstadkomma.

I brainstormingen genererades lösningar på funktionen som senare utvecklades till koncept. Konceptgenereringens primära avsikt var att utveckla lösningar som involverade höjdjusteringen. Därefter gjordes flera sållningar för att vidareutveckla de koncepten med störst potential.

I detaljkonstruktionen implementerades funktionen i ett mer uttrycksfullt utseende på armstödet som är signifikativt för sortimentet. Här kräves vidareutveckling av det valda lösningarna med avsikt att få dom att fungera ihop med det visuella uttryck som tillämpats på armstödet. Efter detaljkonstruktionen kommer en slutprototyp presenteras med den slutgiltiga funktionen.

Frågeställning 3. Hur kan detaljen konstrueras för att vara mer kostnadseffektiv än Mereo?

Med kravspecifikationen kunde även den tredje frågeställning besvaras. Krav på tillverkning, material och hållfastighet blev relevanta för frågeställningen. Med rätt tillverkningsteknik och material går denna detalj utvecklas för att bli mer kostnadseffektiv än Mereo.

Frågeställningen besvaras även i marknadsundersökningen och revers engineering då en bredare bild förvärvades i form av lösningar på funktionen, potentiella materialval och tillverkningsmetoder. Detta underlag var användbart i genereringen av dom olika koncepten. I sin tur skedde en sållning för att utesluta de koncepten med minst potential ur ett kostnadsperspektiv.

Denna frågeställning besvaras även i detaljkonstruktionen och slutprototypen då detaljen presenteras med anpassade materialförslag, få komponenter och enkel tillverkning för att göra konceptet kostnadseffektivt.

3.2 Planering

För att lyckas med ett projekt är tidsplanering viktigt, här identifieras mål och olika arbetsetapper. Ett huvudmål identifieras samt delmål att nå på vägen. Detta gör att arbetet har en tydlig struktur och planeringen styr arbetsgången. En välarbetad och tydlig planering underlättar arbetet. [5]

3.2.1

Gantt-schema

Gantt-schema är den tidsplaneringmetod som används för att strukturera projektets arbetsgång. Här identifieras projektets olika faser, arbetsmoment samt mål. Det ger en tydlig bild över hur arbetet kommer genomföras. De olika arbetssegmenten identifieras och ritas upp i ett koordinatsystem där på y-axeln och tidsåtgången på x-axeln. En tidslinje anpassas efter varje aktivitets uppskattade tidsåtgång, längden varierar för varje segment och motsvarar det planerade tidsintervallet. [5]

3.3 Krav och identifiering

Krav och identifierings fasen skapar insikter och förkunskaper om produkten genom att genomföra delmomenten, kravspecifikation, funktionsanalys, konkurrentanalys och marknadsundersökning. Under denna fas identifieras kundens behov, förväntningar och krav på produkten. Här görs det förarbete som lägger grunden till den produkt som ska utvecklas för att skapa förutsättningar att åstadkomma ett bra resultat. För att sätta sig in och förstå hur befintliga produkter på marknaden är konstruerade, används även metoden reverse engineering.

3.3.1

Kravspecifikation

Kravspecifikationen förtydligar vilka krav som ställs på produkten och kommer påverka tillvägagångsättet av utvecklingsprocessen. Här sätts krav upp utifrån kundkrav standarder, produktionsanpassningskrav och designkrav etc. som produkten måste förhålla sig till. Här beskrivs alla kriterier som är relevanta i framtagningen av den nya produkten. Det blir en viktig utgångspunkt som står i förhållande till utvecklingsprocessens design och konstruktionslösningar. Kravspecifikationen kommer också ligga till grund för sållningsprocessen av koncepten. [5]

Grunden till kravspecifikationen sätts med hjälp av företagets egna krav, önskemål och den europeiska standarden NS-EN 1335-2:2018 för kontorsmöbler, den innefattar specifika krav som är satta på säkerhet, styrka och hållfasthet av kontorsstolar. Kraven är baserade på användning i 8 timmar om dagen av personer som väger upp till 110kg, i denna standard definieras även vilka tester som stolen kommer utsättas för.

3.3.2

Funktionsanalys

En funktionsanalys utförs för att ingående bryta ner produktens totala funktion, med en funktionsstruktur där produktens alla delfunktioner och egenskaper beskrivs. På så sätt delas problemet upp till ett antal färre delproblem, det viktiga är att funktionen presenteras och inte en teknisk lösning. Det underlättar vid framtagningen av olika lösningar som uppfyller alla delfunktioner istället för att ta fram en som löser hela problemet på en gång. På så sätt kan olika lösningar kombineras och skapa en totallösning till produkten. [5]

I funktionsanalysen identifierades en huvudfunktion (HF), flera nödvändiga (N) och önskade funktioner (Ö). Huvudfunktionen tydliggör produktens främsta egenskap. De nödvändiga funktionerna måste uppfyllas för att huvudfunktionen ska möjliggöras. De önskade funktionerna är dem som skapar mervärde till produkten. [5]

3.3.3

Konkurrensanalys

Konkurrensanalysen genomförs för att se hur andra produkter på marknaden möter kundens behov. Metoden används för att i detalj kolla på befintliga lösningar för att sedan jämföra mot varandra. De olika produkterna analyseras med avseende på olika aspekter, kan exempelvis vara vilka funktioner som erbjuds, pris, vilka material som används etc. Analysen genomförs för att kunna hitta för- och nackdelar med produkter på marknaden för att sedan kunna optimera framtagningen och utvecklingen av den egna produkten. [5]

3.3.4

Reverse engineering

Med reverse engineering plockas produkter isär för att analysera dess egenskaper. Vid användandet av denna metod är det viktigt att inte göra patentintrång eller kopiera lösningar. Istället görs en genomgående analys för att förstå hur produkten är konstruerad och hur de olika komponenterna samspelar hos olika produkter på marknaden. Denna metod är ett användbart hjälpmedel för att hitta nya lösningar tidigt i produktutvecklingsprocessen. [5]

3.3.5

Marknadsundersökning

För att expandera underlaget av olika tekniska lösningar görs en marknadsundersökning. Detta moment används för att undersöka andra produktsegment på marknaden med justerbara funktioner, detta för att inte enbart analysera hur andra kontorsstolstillverkare löser funktionerna. Marknadsundersökningen är ett viktigt moment för att få en bredare bild av potentiella lösningar inför genereringen av koncepten.

3.4 Konceptgenerering

Med de metoder som används tidigare i produktutvecklingsprocessen har en tydlig bild över produkten skapats. Nästa steg är att arbeta fram flera lösningar som kan lösa funktionen. Under konceptgenereringen tas funktionsorienterade lösningar fram. Här utesluts exempelvis krav på design och produktionsanpassning. [5]

3.4.1

Brainstorming

Brainstorming är en metod som används tidigt i designprocessen för att generera många olika idéer utan några ramar som begränsar idégenereringen. I en brainstorming session är alla lösningar välkomna. Nytänkande och galna idéer uppmuntras, de kan leda vidare till briljanta lösningar. Idealiskt samlas en grupp på 5–15 personer varav en är ledare. [5]

Det finns fyra riktlinjer att ta hänsyn till när det gäller brainstorming.

▫ Kritik är inte tillåten. Detta gäller all form av kritik vare sig det gäller positiv eller negativ kritik. Det är också viktigt att inte vara självkritisk och begränsa sig på det sättet. En kritisk analys av idéerna kommer senare i processen.

▫ Kvantitet eftersträvas. Här det kvantiteten och inte kvaliteten som räknas. Ta fram många spridda koncept kan leda till bra resultat, en mindre bra idé kan till slut leda till en briljant idé.

▫ Gå utanför det vanliga. Att tänka utanför ramarna och komma på nytänkande lösningar är en av grundpelarna när det kommer till brainstorming. Inga idéer är för galna i detta stadium.

▫ Kombinera idéer. Genom att kombinera, komplettera och associera vidare på idéer som uppkommit kan helt nya, briljanta idéer födas.

[5]

De tankar och idéer som genereras under brainstormingen skissas fram och beskrivs med text för att sedan illustreras i CAD och testas med hjälp av fysiska modeller.

3.4.2

Solidmodellering

För att visualisera och utveckla de koncept som skapats under brainstorming sessionen byggs solider upp i 3D. Det CAD-program som används i detta arbete är SolidWorks, detta är den programvara som företaget använder sig av idag. Det tillhandahåller användaren en enkel designupplevelse. Här ritas konstruktionslösningar upp i 3D. Genom detta verktyg finns det möjlighet att skapa sammanställningar, beräkningar och 2D-ritningar.

3.4.3

Sållning

Varje koncept utvärderas och kan sållas bort i olika stadier under produktutvecklingsprocessen. Att sålla bort de idéerna som inte möter de krav och önskemål som är satta sker succesivt under processen och börjar så tidigt som efter första brainstormingen. Detta för att kunna lägga de orealistiska åt sidan för att hitta och vidareutveckla de bästa eller mest intressanta lösningarna. På så sätt optimeras processen och möjliggör att tid läggs på rätt saker. [5]

I boken Produktutveckling – Effektiva metoder för konstruktion och design skriven av H. Johannesson, J. Persson and D. Pettersson under kapitel 5.1.7 Utvärdera, bedöma och välja

lösningar på sida 179–180 beskrivs olika metoder för att utvärdera och välja koncept. [5]

▫ En utomstående kund fattar beslut

▫ En gruppledare fattar beslut baserat på kunskap och erfarenhet ▫ Magkänsla

▫ Redan satta regler för beslutsfattning

▫ Prototypframtagning av varje koncept för att sen testa eller simulera dess egenskaper ▫ Beslutsmatriser som systematiskt utvärderar koncepten

En beslutsmatris som används är Pughs matris. Med hjälp av Pughs beslutsmatris elimineras de minst lämpade koncept bort med hjälp av ett poängsystem. Utvärderingen är grundad på de krav och önskemål som tidigare formulerats för produkten. En parvis jämförelse genomförs för att rangordna kraven i en teknisk viktning som ger kraven olika poäng. Dessa krav med respektive poäng sätts in i Pughs matris och jämförs mot ett referensobjekt, se exempelfigur 11. Sedan analyserades om koncepten uppnår kraven bättre (+), lika bra (0) eller sämre (-) än referensobjektet. Poängen summeras och varje koncept får en poängsatts som visar om konceptet är värt att vidareutvecklas eller ej. [5]

Figur 11. Exempel Pughs beslutsmatris

3.5 Vidareutveckling

Det valda konceptet ska vidareutvecklas till en fungerande prototyp som uppfyller de kriterierna som identifierats i kravspecifikationen. Målet med denna fas är att ta fram ett underlag som skildrar en funktionsriktig produkt. Detta kommer framställas i form av en fungerande prototyp för att kunna analysera och testa den med avseende på dess funktion och användning. Uttrycket på slutprototypen implementeras i denna fas. Därför kommer komponenterna konstrueras med avsikten att passa den generella produktstrukturen med avseende på komponenternas förhållande gentemot varandra.

Vid framtagningen av prototyper sker konstruktionsarbetet i CAD. Detta verktyg gör det möjligt att visualisera förhållandet mellan de olika komponenterna och hur dom samverkar i korrelation till varandra. Prototypframtagningen gör det möjligt att genomföra manuella ändringar för att optimera koncepten under utvecklingens gång. Nästa steg är tillverknings- eller slutkonstruktionsfasen, där görs konceptet helt tillverkningsanpassad. [5]

4

Genomförande

4.1 Planering

För projektets planering tillämpades ett Gantt-schema där arbetet är indelat i fyra faser, planering, koncept, utveckling och avslutningsvis opponering och redovisning. Konceptfasen vill hållas kort för att ge utrymme till att ägna mycket tid åt utvecklingsfasen. I slutet av utvecklingsfasen skall rapporten lämnas in. I sista fasen sker förberedelse inför redovisning och opponering av andra arbeten. Se bilaga 1 för Gantt-schema.

4.2 Produktutvecklingsprocess

4.2.1

Kravspecifikation

RH sortimentet genomgår nu en modernisering och för att den nya höjdjusteringsfunktionen ska passa in i sortimentet krävs vissa förändringar. Designen på armstödet skall gå i linje med nya sortimentet, det är ett minimalistiskt och stilrent utseende med intuitiva justeringsfunktioner. Knappen skall ha en genomtänkt placering för att ge tydlighet och med en naturlig rörelse öka de ergonomiska fördelarna. Armstödet skall vara justerbart i horisontalled, detta skall göras med enkla rörelser utan större kraftansträngning och utan risk för att användaren klämmer sig. Komponenter skall vara få och göras simpla för att underlätta tillverkningen och minimera kostnaderna för produkten. I kravspecifikationen hittas de tekniska krav produkten har på sig från standarden NS-EN 1335-2:2018, detta gäller för konstruktionsarbete och belastning. Kravspecifikationerna presenteras. Nedan i tabell 5 och 6.

Teknisk

Justerbar Höjdjusteringsfunktionen gör det möjligt att justera armstödet i höjdled.

Minimera

tillverkningskostnad

Tillverkningskostnaden ska minimeras så mycket som möjligt genom få och simpla komponenter.

Genomtänkta materialval Presentera ett materialförslag i samband med slutprototypen med avseende på kostnadseffektivitet och hållfastighet.

Ergonomisk Detaljen skall vara ergonomiskt utformad utifrån användarens perspektiv.

Uppfylla hållfastighetskrav Uppfylla kraven enligt standarden NS-EN 1335-2:2018. - Klara en central belastning nedåt på 750N i 5 cyklar

- Klara en central belastning nedåt på 900N i 5 cyklar Säker användning Uppfylla kraven enligt standarden NS-EN 1335-2:2018.

- 3.2. För att undvika klämrisk skall avstånd mellan två tillgängliga delar som rör sig relativt varandra vara större än 25mm eller mindre än 8mm. - 4.1. Tillgängliga kanter på armstödet ska ha en

minimumradie på 2 mm.

- 4.1. Ihåliga komponenter ska vara stängda eller täckta.

Design

Följa RH sortimentet

Efterlikna RH sortimentets uttryck.

Intuitiv justering Utformning på justeringsfunktionen ska vara tydlig för användaren.

Genomtänkt placering av justeringsfunktionen

En genomtänkt ergonomisk placering av

höjdjusteringsfunktionen som underlättar regleringen av armstödet.

Tabell 6. Kravspecifikation på design

I de mer avancerade stolarna har flera komponenter tillämpats för att lösa höjdjusteringen. Genom att reducera antalet komponenter samt anpassa utformningen på komponenterna förenklas tillverkningen och tillverkningskostnaden minskar. I samband med presentationen av slutprototypen ska ett materialförslag presenteras med material som är så kostnadseffektiva som möjligt men även klarar de hållfastighetskrav som är satta på detaljen. Höjdjusteringsfunktionen ska vara ergonomisk, knapprörelsen ska ske utan större kraftansträngning. För att det inte ska bli för mycket motstånd under höjdjusteringen måste friktionen mellan material finnas i åtanke under konstruktionsarbetet. Om en fjäder krävs i funktionen måste den väljas utefter önskat motstånd i justeringen. Under detaljkonstruktionen är det aktuellt att konstruera detaljen på ett sätt att klämrisk förhindras, enligt kraven i kravspecifikationen finns en tydlighet kring detta. Det blir också aktuellt att göra detaljen hållfast, genom bland annat att sprida ut kraften avlastas de olika detaljerna och på så sätt klarar mer belastning. För att uppfylla designkraven tog ett beslut om att uttrycket från de uppdaterade armstöd i sortimentet ska efterliknas, se Mereos armstödet på figur 12. Detta har en rektangulär grundform som med rundade kanter. Knappen är placerad på höljets överkant, vilket blir en nödvändighet att implementera för att efterlikna sortimentet. Knappen ska vara utformad på ett sätt som underlättar och skapar tydlighet för användaren hur höjdjustering ska ske.

Figur 12. Mereos armstöd i profil [3]

4.2.2

Funktionsanalys

Funktionsanalysen startade med att bryta ner de stolen i sin helhet och hitta de essentiella delarna som påverkar armstödet. Därför gjordes två separata analyser för att särskilja de olika kraven de har att förhålla sig till. En funktionsanalys gjordes av höjdjusteringsfunktionen på armstödet samt en på stolen i sig, dessa analyser ses i tabell 7 och 8. Funktionsanalysen

Produkt Höjdjusteringen

Funktion Klass Funktionsområde Medge Höjdjustering HF För användaren

Tåla Belastning N Enligt standarden NS-EN 1335-2:2018 Tåla Utmattning N Enligt standarden NS-EN 1335-2:2018 Minimera Klämrisk N Enligt standarden NS-EN 1335-2:2018 Minimera Ansträngning N Vid höjdjusteringsmomentet

Medge Intuitivitet N För höjdjusteringen Medge Klickljud Ö För kvalitetskänsla

Erbjuda Variation Ö Med många höjdjusteringslägen Minimera Ansträngning Ö Vid höjdjusteringen

Erbjuda Kvalitetskänsla Ö

Tabell 7. Funktionsanalys för höjdjusteringen

Produkt Kontorsstol

Funktion Klass Funktionsområde Bära Användare HF Kunna sitta på/i

Tåla Belastning N Enligt standarden NS-EN 1335-2:2018 Tåla Utmattning N Enligt standarden NS-EN 1335-2:2018 Erbjuda Stöd N För rygg

Erbjuda Stöd Ö För arm

Minimera Klämrisk N Enligt standarden NS-EN 1335-2:2018 Äga Komfort N För användaren

Vara Smidig N Att anpassa för användaren Ge Stabilitet N Till användaren

Erbjuda Anpassning N För olika höjdläge på stolen Erbjuda Anpassning Ö För olika höjdläge på armstöd Erbjuda Anpassning Ö För vinkeln på arstödstoppen Erbjuda Anpassning Ö Av vinkeln på ryggstödet Erbjuda Vridning Ö Snurrbar

Erbjuda Kvalitetskänsla Ö

4.2.3

Konkurrentanalys

Under förstudien studerades flera olika armstöd på stolar av flera olika märken. Ett antal olika återförsäljare av kontorsstolar besöktes för att få en bred grundkunskap om olika typer av armstöd och justeringsfunktioner. Med företaget och skolans hjälp gavs möjligheten att analysera sju av konkurrenternas armstöd mer ingående genom en reverse engineering. Här analyserades och jämfördes armstödens funktioner, kvalitetskänslan på höjdjusteringen, användarvänligheten samt vilket material armstödet som tillhandahåller, se konkurrentanalys på figur 13. Konkurrensanalysen gjordes utefter egna observationer och intryck av armstöden som undersöktes.

4.2.4

Reverse engineering

De sju armstöd som analyserades i konkurrentanalysen skruvades isär för att ingående få en förståelse över hur armstöden fungerar. Här analyserades uppbyggnad av armstödet, dess komponenter och hur de samverkar med varandra. Detta var ett tacksamt sätt för att förstå funktionerna och kunna hitta inspiration till kommande brainstorming session. Här hittades en uppsjö av olika lösningar, syftet var att analysera höjdjusteringsfunktionen.

- Samtliga lösningar hade en form av sprint som hakade i de olika höjdlägena. De var utformade på olika sätt, utförandena var antingen i plast eller metall. Utformningen på sprinten varierade men sprintens primära syfte är att fixera armstödet i höjdled. - Antal komponenter varierade mellan olika armstöd, enligt egen bedömning hade de

med högre kvalitetskänsla ett större antal komponenter än de andra.

- Det som hittades i alla lösningar var en form av fjäderkraft som utlöste momentet. De olika fjädersorterna som hittades var spiralfjädrar och plattfjädrar, den mest återkommande var en tryckande spiralfjäder. Fjädrarna verkade med antingen tryck- eller dragkraft i anordningarna som analyserades

- Under detta moment i produktutvecklingsprocessen hittades olika typer av material som användes i likvärdiga komponenter. Med denna insikt ökar möjligheten att anpassa formgivningen på dom olika komponenterna.

- Någon form av hävarmsmoment hittades i flera av armstöden.

- En analys av knappen resulterade i sju olika utseenden och en variation av olika placeringar. De var placerade på utsidan, insidan och undersidan av armstödet. Vissa knappar tryckts in medan andra förs uppåt för att utlösa friläggning av sprinten så höjdjusteringsmomentet kan ske.

4.2.5

Marknadsundersökning

För att inte begränsas till att endast kolla på kontorsstolar för att finna inspiration till att lösa funktionen gjordes även en marknadsundersökning. Detta för att underlätta att tänka utanför ramarna i brainstorming sessionen. Här studerades olika produkter som utförde någon form av justeringsmoment. Det var produkter som hittades i bland annat byggvaruhus, sjukvården, hem och hushåll. De mest intressanta produkterna som granskades var:

Tvingar

[18] En snabbtving.

Kryckor

[19]

En krycka har en låsning i olika lägen där en sprint åker ut i de fasta hålen och på så sätt låser höjdjusteringen. Genom att trycka in sprinten kan justering ske.

Dammsugare

[20]

En dammsugare har en höjdjusteringsfunktion på röret till munstycket som omfattas av en sprint som friläggs när knappen aktiveras, i neutralt läge trycks sprinten i de olika hacken. Klädnypor

[21]

En klädnypa har ett moment som sker med hjälp av en vridfjäder.

Dörrlås

[22] Detta är en fjäder till ett dörrlås. Gipskniv

[23]

Andra delar av kontorsstolar

Exempelvis denna justering i bredd.

Tabell 9. Marknadsundersökning

4.2.6

Brainstorming

Med brainstormingens fyra grundprinciper i åtanke gjordes flera brainstorming sessioner, grundprinciperna är kritik är inte tillåten, kvantitet eftersträvas, gå utanför det vanliga och

kombinera idéer. Att vara väl insatt i problemet och analyserat lösningar på olika produkter

breddades perspektiven och gjorde det möjligt kunna tänka utanför ramarna. Den första fasen la grunden till en mer givande brainstorming session. När brainstorming sessionen genomfördes satt gruppen utan tidsbegränsning och skissade fram olika lösningar. Inspiration från tidigare steg i produktutvecklingsprocessen, kunskap från utbildningen, tidigare erfarenheter och kreativitet fick utlopp här. Ambitionen var att komma fram till många skisser, flera idéer kunde kombineras och inspirera till fler lösningar. Detta upprepades flera gånger för att generera många lösningar.

4.2.7

Idégenereringen

För att anamma uttrycket på det nya RH sortimentet togs ett beslut att flytta upp knappen till samma plats som på Mereo. Med detta beslut tillkom flera utmaningar gällande utvecklingen av funktionen. Knappen skall nu verka i övre delen medan fixeringen av sprinten sker längre ner i armstödet.

De mest realistiska lösningar som genererats under brainstormingen valdes för vidare utveckling. Flera kunde sållas bort på grund av att de var för avancerade, hade för många komponenter, omöjliga att tillverka, inte skulle klara de krav som satts på produkten eller inte fungera tillsammans med en knappfunktion. Fem skisser valdes ut och presenterades för företaget. Nedan kommer dessa fem presenteras.

4.2.7.1

Lösning 1

Här sker ett hävstångsmoment för att frilägga sprinten och medge höjdjustering. Hävstången är placerad på insidan av armen, där finns det utrymme för momentet. I armen finns det hack som hävstången kan placeras i och då medge olika höjdjusteringsalternativ. För att momentet skall ske kommer det behövas en axel i övre delen, denna måste vara fixerad i en typ av vagga. En fjäder som antingen trycker eller drar kommer behövas. I denna skiss är en fjäder placerad på ovansidan. Detta för att hålla knappen nere i neutralt läge och sprinten fixerad i hacken för höjdjusteringen. Fjädern sträcks ut när knappen förs uppåt och på så sätt friläggs sprinten från höjdplatån.

Figur 14. Lösning 1

4.2.7.2

Lösning 2

Här användes liknande teknik som finns i tvingar. Med hjälp av friktion blir brickan låst i olika höjdlägen på armstödet, detta sker när brickan är i en vinkel mot stången. När brickan ligger vinkelrätt mot stången är den fri för höjdjustering. Brickan sitter mellan två axlar på ena sidan och stödjs av en fjäder på andra sidan. Fjädern ser till att brickan i neutralt läge ligger i vinkel mot stången och skapar friktion. När knappen trycks upp spänns fjädern och brickan blir vinkelrät mot stången, på så sätt tars bort friktionen bort och justering kan ske. Denna lösning är steglös på skissen men är möjlig att göra med steg.

4.2.7.3

Lösning 3

Med hjälp av en fjäder och en axel sker ett vridmoment. När knappen trycks in åker sprinten ut och frilägger momentet så att höjdjustering kan ske. Likt lösning 1 kommer en fjäder, axel vara involverade för att komponenten skall kunna utföra ett hävarmsmoment. Strecket påvisar att höljet kommer omsluta och dölja komponenten nedanför markeringen.

Figur 16. Lösning 3

4.2.7.4

Lösning 4

Knappen är ansluten till en axel som sitter på insidan av plasthöljet. Men hjälp av en vridfjäder trycks sprinten in i höjdlägena. För att frilägga sprinten trycks knappen inåt, då kan höjdjustering ske. Likt koncept 1 och 3 används här ett hävarmsmoment. Strecket påvisar att höljet kommer omsluta och dölja komponenten nedanför markeringen.

4.2.7.5

Lösning 5

I underkant på knappen sitter en skena som löper i vertikalled på insidan av höljet. Längst ner sitter en sprint som är fixerad i vertikalled men kan löpa i horisontalled med hjälp av en fjäder. Sprinten kan glida på den vinklade delen längst ner på skenan för att friläggas och fixeras.

Figur 18. Lösning 5

4.2.8

Sållning 1

D

essa fem koncept presenterades för företaget, med hjälp av skisser och medtagna komponenter för att visa hur funktionen ska fungera. Exempelvis en isärplockad tving för att påvisa dess funktion, en simpelt uppritad och 3d-printad hävarm. Detta för att kunna visa funktionen och förklara hur dessa skulle kunna implementeras på armstödet. Med deras expertiskunskap om mekanik och tillverkning samt intresse valdes lösning 1 och 2 ut för vidare konceptgenereringen. Företaget utryckte även att det skulle vara intressant med ett koncept med samma teknik som justeringsfunktionen i det uppdaterade Mereo armstödet, men i ett enklare utförande.

4.2.9

Konceptgenerering

Efter den första sållningen tillsammans med företagets kvarstod två av lösningarna som presenterades. De lösningar som företaget ville se en vidareutveckling av var lösning 1 och 2 som i konceptgenerering blev koncept 1 och koncept 2.

I samband med presentationen av lösningarna uttryckte företaget att de även ville se en vidareutveckling av Mereos justeringslösning. Det innebar att undersöka om tekniken i Mereos justeringsfunktion går att konstrueras om på ett mer ekonomiskt sätt för att implementeras i Activ stolen. Det blev i sin tur koncept 3 i konceptgenereringen. Senare under konceptutvecklingsfasen tillkom ytterligare ett koncept då nytt underlag på en teknisk justeringslösning uppmärksammades. Detta koncept vidareutvecklades i konceptgenereringsfasen på grund av dess trovärdighet och enkla konstruktion som skulle kunna tillämpas på Activ stolen. Denna lösning motsvara koncept 4 i konceptgenereringen. Under konceptgenereringen modulerades dessa koncept upp i SolidWorks. Detta verktyg användes för att se hur alla delar samverkar med varandra, för att sedan kunna göra ändringar och utveckla koncepten. Med hjälp av 3D-skrivare kunde fysiska prototyper tas fram av koncepten. Med fysiska prototyper blev det tydligt hur koncepten fungerar och det blev lätt att utvärdera vad som var bra och dåligt för respektive koncept för att sedan göra ändringar till det bättre. Med prototyperna som skapas i detta stadie har fokuset varit på funktionen. Under konceptgenereringen stötte det på utmaningar i samtliga koncept. Framförallt toleranser på de printade prototyperna var något som krävdes att ta hänsyn till. Att hitta bra toleranser var en process som krävde en del tester innan den färdiga prototyper kunde skrivas ut. De fyra koncepten kommer nu presenteras ingående hur höjdjusteringsfunktonen är konstruerad och fungerar.

4.2.9.1

Koncept 1

Armstödsarmen är försedd med ”hack” som sprinten ska haka i inifrån armen. På ovansidan av höljet under armstödstoppen är hävarmen placerad. Hävarmen är den komponenten som fungerar som både sprint och knapp i konstruktionen. På toppen av hävarmen sitter en axel där momentet sker. Axeln ligger i en ”vagga” som gör det möjligt att få ett moment på hävarmen. På ena sidan av axeln sitter en fjäder med en tryckkraft mellan toppen av höljet och undersidan av hävarmstoppen. På andra sidan av axeln sitter knappen. När knappen inte är aktiv så gör tryckkraften från fjädern och hävarmssprinten hakar i hacken i armstödsarmen. När knappen förs uppåt, trycks fjädern ihop och frilägger sprinten från armen och armstödet kan justeras i höjdled, se illustration av detta moment på figur 20.

Figur 19. Koncept 1