Framtagning av väska till elektrisk sparkcykel
Development of transportation bag for electric scooter
Elida Hall Lindqvist
Fakulteten för Teknik och samhälle
Produktutveckling och design – Högskoleingenjör
Examensarbete 15 hp
Handledare på Malmö Högskola: Ylva Mellbin
Handledare på IKEA: Johan Ferner
Sammanfattning
Det här arbetet är att samarbete med IKEA och dess syfte är att ta fram en lösning på hur en
elektrisk sparkcykel ska förvaras och förflyttas då den inte används. Målet är att ta fram en prototyp samt ett produktionsunderlag för en enkel modell av förvaringslösningen samt ta fram ett förslag på en vidareutveckling av förvaringslösningen som erbjuder ytterligare funktioner. Dessutom ska en 3D-modell av sparken tas fram.
Framtagningen av den enklare väskan genomförs med hjälp av Ulrichs och Eppingers
produktutvecklingsprocess med inriktning på konceptutvecklingsfasen. Skisser för olika koncept tas fram och därefter genomförs ett konceptval med hjälp av konceptpoängsättning. När konceptvalet är gjort tas en prototyp av väskan fram och när prototypen är tillfredsställande genomförs ett materialval varpå ett produktionsunderlag sammanställs.
De koncept som genereras för väska 2 är vidareutvecklingar av den enklare väskan. Koncepten presenteras även här i form av skisser varpå konceptens för och nackdelar vägs mot varandra vilket leder till det slutliga konceptvalet. Materialvalet för tyget till väskan genomförs på samma sätt som för den enklare väskan och materialvalet för den hårda delen genomförs med hjälp av CES EduPack. För att en FEM-simulering ska kunna genomföras tas en CAD-modell av den hårda delen fram. Resultatet av simuleringen används sedan för att dimensionera tjockleken på den hårda delen. Vid sidan om arbetet med väskorna tas 3D-modellen av sparken fram. Detta då IKEA inte sedan tidigare har ett 3D-underlag för sparken. 3D-modelleringen görs i CAD-programmet SolidWorks. Arbetet resulterar i en enkel väska i polypropylen med tillhörande produktionsunderlag och en mer avancerad väska med integrerad förvaring. Materialvalet för tyget till den mer avancerade väskan blir vaxad canvas och materialvalet för den hårda delen blir polystyren med 30 % glasfiber. Väskorna presenteras tillsammans med en renderad bild på CAD-modellen av sparken i resultatdelen.
Abstract
This project is a collaboration with IKEA and the purpose to develop a solution for storage and transportation of an electrical scooter when not in use. The aim is to develop a prototype of a simple bag that solves this problem and then develop this prototype further into a more advances bag that offers additional features. In addition to this a 3D model of the scooter will be made.
The development of the simple bag is made with the help of the product development process of Ulrich and Eppinger with focus on the concept development. Sketches of the different concepts are made and then the best concept is chosen with concept scoring. When the best concept I chosen a prototype of the bag is made. When the prototype is satisfying a choice of material for the bag is made. Finally a pattern of the bag is compiled.
The concepts that are generated for the more advanced bag are elaborations of the simple bag. The concepts are again presented as sketches whereupon the pros and cons of the concepts are weight against each other which leads to a favorite concept being chosen. The choice of material for the fabric of the bag is made in the same way as the choice of material for the simple bag. The choice of material for the bottom of the bag is made with the program CES EduPack. To enable a FEM
simulation a 3D model of the bottom part of the bag is made. The result of the simulation is then used to dimension the thickness of the bottom part.
Alongside the development of the bags a 3D model of the scooter is made. This is done because IKEA does not have a 3D model of the scooter. All 3D modulation is done with the program SolidWorks. The project result in a prototype and pattern of a bag made from polypropylene and a concept for the more advanced bag that offers integrated storage. The choice of material for the fabric of the more advanced bag is waxed canvas and the choice of material for the bottom part of the bag is polystyrene with 30% glass fibers. The bags and the 3D model of the scooter are presented in the result part of this paper.
Förord
Denna rapport redogör för mitt examensarbete, är på sammanlagt 15 högskolepoäng och ingår i högskoleingenjörsutbildningen i Produktutveckling och Design vid Malmö Högskola. Projektet har genomförts i samarbete med IKEA och har gått ut på att ta fram en väska att förvara en elektrisk sparkcykel i då denna inte används. Arbetet med projektet har varit roligt och utvecklande och jag hoppas att IKEA kommer att ha nytta av det jag åstadkommit.
Först och främst vill jag tacka min handledare på IKEA, Johan Ferner och min handledare på Malmö Högskola, Ylva Mellbin, för hjälp och vägledning. Jag vill även tacka Patrik för förtroendet, Ümit för att jag fått åka med i bilen och Jocke för att han höll upp dörren. Därutöver vill jag tacka alla som på något sätt hjälpt eller stöttat mig under projektets gång. Slutligen, speciellt tack till min familj.
Elida Hall Lindqvist Malmö, maj 2017
Innehåll
1 Inledning 1 1.1 Problemformulering 2 1.2 Syfte 2 1.3 Mål 2 1.4 Avgränsningar 2 2 Metod 3 2.1 Produktutvecklingsprocessen 3 2.1.1 Identifiering av kundbehov 4 2.1.2 Kravspecifikation 5 2.1.3 Konceptgenerering 5 2.1.4 Konceptval 6 2.2 Democratic Design 7 2.3 Materialval 8 2.4 CAD 9 2.5 FEM 93 Genomförande enkel väska 10
3.1 Kundbehov och kravspecifikation 10
3.2 Konceptgenerering 11 3.3 Konceptval 16 3.4 Prototyper 19 3.5 Materialval 24 3.6 Produktionsunderlag 26 3.7 Varuprov väska 1 27
4 Genomförande mer avancerad väska 29
4.1 Kundbehov och kravspecifikation 29
4.2 Konceptgenerering 31 4.3 Konceptval 34 4.4 Materialval 37 4.5 CAD-modell av bottenplatta 41 4.6 FEM 41 5 Genomförande CAD-modellering 46 6 Resultat 47
7 Diskussion 50
8 Slutsats 52
Referenser 53
Bilaga A - Produktionsunderlag prototyp 1.3 A1
1 Inledning
1943 grundade Ingvar Kamprad IKEA. Idag är IKEA ett av världens ledande företag inom tillverkning möbler. 2016 hade IKEA 155 000 anställda och 328 varuhus spridda världen över. IKEAs vision är “Att skapa en bättre vardag för de många människorna” och IKEAs affärsidé är att erbjuda ett brett sortiment av form- och funktionsinriktade heminredningsartiklar till så låga priser att så många som möjligt ska ha råd att köpa dem. [1]
IKEAs verksamhet omfattar tio olika affärsområden och ett av dessa är Free Range. Free Range i sin tur är uppdelat i tre avdelningar, Market Specific Range, New businesses och Vitality Collections. Market Specifik Range arbetar med att anpassa befintliga produkter efter de behov som finns i olika länder. New Businesses arbetar med att ta fram produkter som IKEA tidigare inte producerat och Vitality Collections arbetar med tidsbegränsade kollektioner.
Det här projektet är ett samarbete med ett pågående projekt på avdelningen New businesses som heter Sustainable Mobility. Syftet med projektet Sustainable Mobility är att erbjuda hållbara alternativ samt förkorta restiden för transport på kortare sträckor. Sustainable mobility vill alltså “lösa den sista kilometern”, det vill säga att till exempel erbjuda ett smidigt sätt att transportera sig mellan tågstation och arbetsplats. Kortare restid ökar markant viljan att välja ett arbete på längre avstånd från hemmet [2].
Det finns ett flera möjliga lösningar som skulle kunna “lösa den sista kilometern”. Cykel, skateboard och sparkcykel kan alla användas till ändamålet. Cykel fungerar bra men en cykel är oftast otymplig att ta med sig i kollektivtrafiken. En skateboard är smidig att ta med sig men har en relativt smal kundgrupp eftersom skateboardåkning kräver goda förkunskaper. Sparkcykel verkar vara ett bra alternativ då en sparkcykel är smidig att ta med sig och relativt enkel att använda. Eftersom målet är att förkorta restid är en elektrisk sparkcykel ett ännu bättre alternativ då en sådan helt enkelt är snabbare än en som inte är elektrisk. De som jobbar med projektet Sustainable Mobility håller därför just nu på att lansera en elektrisk sparkcykel som riktar sig till pendlare. Hädanefter omnämns den elektriska sparkcykeln som sparken. Figur 1 visar hur sparken ser ut.
För att skaffa kännedom om vad som finns på marknaden för elektriska sparkcyklar samt tillbehör till dessa genomförs en internetbaserad marknadsundersökning. Marknadsundersökningen visar att elektriska sparkcyklar är en produkt som är relativt ny på marknaden och att det inte finns några enkla väskor till dessa. Det finns alltså en lucka på marknaden för denna produkt vilket motiverar att detta projekt genomförs.
1.1 Problemformulering
När sparken inte används kan den fällas ihop och blir därmed mindre otymplig att ha med sig på tåget eller bussen samt in på arbetsplatsen. Sparken är emellertid tung och otymplig att bära med sig. Dessutom blir sparken smutsig när den används. Problemformuleringen blir följaktligen: Hur får användaren med sig sparken på ett enkelt och smidigt sätt som dessutom skyddar omgivningen från smuts?
1.2 Syfte
För att användaren enkelt ska kunna bära med sig sparken samt för att sparken inte ska smutsa ner omgivningen när den inte används behövs någon slags förvaring. Syftet med projektet är att ta fram en lösning för hur sparken ska förvaras och transporteras när den inte används.
1.3 Mål
Projektets övergripande mål är att utveckla en väska att förvara sparken i då den inte används. Målet är uppdelat i tre olika delmål. Det första delmålet är att ta fram en smart, enkel och billig väska att förvara sparken i när den inte används. Till den enkla väskan ska även ett produktionsunderlag tas fram. Det andra delmålet är att utveckla den enkla väskan vidare för att ta fram ett koncept till en mer avancerad väska. Till skillnad från den enkla väskan som endast erbjuder förvaring av sparken ska den mer avancerade väskan erbjuda ytterligare funktioner. Exempelvis skulle den kunna ha ett integrerat fack för laptop/surfplatta. Det tredje delmålet är att utöver de två väskorna ta fram en CAD-modell av sparken.
1.4 Avgränsningar
Endast de delar från Ulrichs och Eppingers produktutvecklingsprocess som anses relevanta för projektet kommer att användas. De material som övervägs till den enkla väskan samt tyget till den mer avancerade väskan kommer att vara material som uppfyller IKEAs materialkrav och dessutom
2 Metod
Projektet bygger på Ulrichs och Eppingers produktutvecklingsmetod [3]. Att denna metod väljs beror på att en strukturerad produktutvecklingsprocess ger goda möjligheter att ta fram en kundfokuserad och konkurrenskraftig produkt. En strukturerad process bidrar även till att kostnaden för att ta fram produkten kan minimeras. Dessutom gör en strukturerad process att det blir enklare att
dokumentera beslut. Utöver Ulrichs och Eppingers process kommer IKEAs affärsmodell “Democratic Design” att beaktas under arbetets gång. Därtill kommer materialval att göras med hjälp av CES EDUpack och 3D-modellering kommer att göras med hjälp av CAD-programmet SolidWorks. I SolidWorks kommer det dessutom att för det mer avancerade konceptet att genomföras en FEM-analys.
2.1 Produktutvecklingsprocessen
Produktutvecklingsprocessen enligt Ulrich och Eppinger är uppdelad i sex olika faser, se figur 2. Den första fasen är planeringsarbetet vilket sker innan projektet godkänns. Planeringsarbetet kallas därför ofta för “fas 0”. Fasen börjar med att möjligheter identifieras. I planeringsfasen fastställs projektets uppdragsbeskrivning vilken innehåller produktens målmarknad, affärsmål, avgörande antaganden och begränsningar.
Figur 2. Produktutvecklingsprocessen enligt Ulrich och Eppinger.
I konceptutvecklingsfasen identifieras kundbehoven varpå produktkoncept genereras och utvärderas vilket leder till ett slutligt konceptval. Fasen för utveckling på systemnivå innehåller uppdelning av produkten i delsystem och komponenter och preliminär konstruktion av de viktigaste
komponenterna. I den här fasen brukar vanligtvis produktens layout samt funktionell specifikation för vart och ett av produktens delsystem fastställas.
Detaljutvecklingsfasen syftar till att fastställa geometri, material och toleranser för produktens samtliga delar och identifiera de komponenter som ska köpas från leverantörer. Materialval, produktionskostnader och robusta egenskaper är tre frågor man bör ta hänsyn till genom hela produktutvecklingsprocessen men de fastställs i detaljutvecklingsfasen.
Nästa fas är testnings- och vidareutvecklingsfasen vilken syftar till att ta fram och testa flera förserieversioner av produkten. Alfaprototyper, det vill säga tidiga prototyper, byggs med
produktionslika delar och testas för att kontrollera om produkten kommer att fungera på det sätt den konstruerats för och om den tillgodoser de viktigaste kundbehoven. Betaprototyper, det vill säga senare prototyper, byggs ofta med komponenter som senare kommer att användas i tillverkningen. Betaprototyperna genomgår omfattande interna tester och utvärderingar och testas dessutom ofta av kunder i den miljö produkten är avsedd för. Syftet med detta är att fastställa prestanda samt identifiera nödvändiga tekniska förändringar inför den slutliga produktionen. Den sista fasen i produktutvecklingsprocessen är produktionsupptaken i vilken produkten tillverkas med det riktiga
lösa eventuella problem som fortfarande finns i produktionsprocesserna. Dessa produkter levereras ofta till utvalda kunder för att utvärderas med målet att hitta eventuella återstående problem. Successivt under denna fas brukar man övergå från produktionsupptakt till reguljär produktion och under denna övergång brukar även produkten introduceras på marknaden.
Den fas i produktutvecklingsprocessen som det här projektet kommer att lägga störst vikt vid är konceptutvecklingsfasen som i sin tur är uppdelad i sju steg. Denna fas är en iterativ process vilket betyder att man ibland måste börja om från ett tidigare steg i processen. Kontinuerligt under konceptutvecklingsfasen bör även ekonomisk planering, benchmarking samt byggande och testande av prototyper genomföras. Konceptutvecklingsfasen visas i figur 3. [3]
Figur 3. Konceptutvecklingsfasens sju steg.
2.1.1 Identifiering av kundbehov
Tydligt identifierade kundbehov leder till att produkten fokuserar på kundbehoven och ligger till grund för produktspecifikationer samt generering och val av produktkoncept. Tydliga kundbehov leder även till identifiering av latenta och dolda behov såväl som explicita behov samt säkerställande av att inga kritiska kundbehov förbises eller glöms. Dessutom bidrar tydligt identifierade kundbehov till att utvecklingsteamet får en gemensam förståelse av kundbehoven. Identifieringen av
kundbehoven är en process som med fördel kan baseras på fem steg. De fem stegen bidrar med god struktur men bör inte ses som en strikt process. De fem stegen är:
1. Samla in rådata från kunder. 2. Omsätta rådata till kundbehov.
3. Organisera behoven i primära och sekundära behov. 4. Fastställa behovens relativa betydelse.
5. Reflektera över resultatet och processen.
Det är viktigt att tänka på hur rådata samlas in från kunden då tillvägagångssättet möjligen kan styra resultatet. För att få ett sanningsenligt resultat bör man därför använda sig av några olika metoder.
till nya innovationer. Spetsanvändare brukar även kunna uttrycka sina behov tydligare än vanliga kunder [5]. För att ge utvecklingsteamet de bästa förutsättningarna för att generera och välja produktkoncept bör kundbehoven uttryckas i termer av vad produkten ska göra och inte hur den ska göra det. Man bör även organisera behoven hierarkiskt. Primära behov beskriver behoven mer generellt medan sekundära behov beskriver behoven mer detaljerat. [3]
2.1.2 Kravspecifikation
Kundbehoven uttrycks ofta på kundens språk och bör därför omarbetas till mätbara egenskaper. Detta för att man vid ett senare tillfälle enklare ska kunna utvärdera huruvida olika koncept faktiskt uppfyller kundernas behov. För att en produkt ska bli kommersiellt framgångsrik bör
specifikationerna spegla kundernas behov, skilja sig från konkurrerande produkter samt vara tekniskt och ekonomiskt genomförbara. Kundbehoven kan delas upp i mätbara och icke mätbara krav. Kundbehoven kan också delas upp i absoluta krav och önskvärda krav. Absoluta krav är de
egenskaper som en produkt måste ha för att den ska fungera så som det är tänkt. Önskvärda krav behöver inte uppfyllas för att produkten ska kunna fungera men om dessa krav uppfylls skapas mervärde och kunderna blir mer nöjda med produkten om även dessa krav uppfylls. När kundbehoven för en produkt omvandlats till absoluta och önskvärda krav sammanställs de i en kravspecifikation. [3]
2.1.3 Konceptgenerering
Ett tydligt produktkoncept beskriver produktens teknik, verkningssätt och utformning och är en kortfattad beskrivning av hur produkten kommer att tillfredsställa kundbehoven.
Konceptgenereringsprocessen bygger på kundbehoven och produktspecifikationen och resulterar i ett flertal produktkoncept. Utvecklingsteamet kommer sedan baserat på dessa produktkoncept att göra ett slutligt konceptval. Den konceptgenereringsprocess som presenteras i Ulrich och Eppinger bygger på fem steg. Att använda sig av en strukturerad process som leder till att många olika koncept genereras minskar risken till att teamet sent i processen finner ett överlägset koncept. Dessutom minskar risken avsevärt för att endast de förslag som föreslås av de mest påstridiga medlemmarna i teamet beaktas och att endast ett fåtal teammedlemmar involveras i processen. En strukturerad process bidrar även med effektiv integration av lovande dellösningar och att hela kategorier av lösningar beaktas. De fem steg som ingår i processen är:
1. Klargöra problemet. 2. Söka externt. 3. Söka internt.
4. Utforska systematiskt.
5. Reflektera över lösningarna och processen.
Syftet med att klargöra problemet är att skapa förståelse för problemet och sedan om det behövs dela upp det i delproblem. Att dela upp problemet i delproblem ger möjlighet att fokusera på de delproblem som är kritiska. Extern sökning innebär att kunskap söks utanför teamet, exempelvis med hjälp av experter eller spetsanvändare, och görs för att hitta befintliga lösningar på problemet eller enskilda delproblem. Extern sökning bör göras kontinuerligt under hela utvecklingsprocessen. Intern
sökning innebär att den kunskap och kreativitet som finns i teamet används för att generera koncept. Det fjärde steget i processen är att utforska systematiskt det vill säga att sammanställa de
konceptfragment som genom intern och extern sökning tagits fram för att få överblick över alla möjliga lösningskombinatoner. Ju fler konceptfragment som tagits fram desto fler möjliga konceptkombinationer finns det och det kan om det finns många konceptkombinationer finnas behov av att strukturera upp dessa. Om detta krävs finns det två verktyg som lämpligen används, konceptklassifikationsträd och konceptkombinationstabell. Syftet med konceptklassifikationsträdet är att dela upp alla möjliga lösningar i olika klasser och sedan jämföra och gallra bland dessa. Konceptklassifikationsträdet är framförallt lämpligt för tekniska produkter.
Konceptkombinationstabellen ger möjlighet att beakta kombinationer av lösningar på delproblem systematiskt. [3]
Ett hjälpmedel som kan vara effektivt att använda under konceptgenereringen är så kallade image boards. En image board är en samling bilder som har en tydliggörande funktion. Det kan till exempel användas för att förtydliga ett problemområde eller något mer abstrakt som en känsla. De kan även användas för att sammanställa önskvärda funktioner hos en produkt. En image board vars syfte är att sammanställa funktioner kan även kallas för en function board. [6]
2.1.4 Konceptval
När konceptgenereringen är avslutad är det dags att välja det mest lovande konceptet.
Konceptvalsprocessen är ofta iterativ vilket innebär att den görs i flera omgångar. Vanligtvis kan de minst lovande koncepten gallras bort direkt. De koncept som sedan återstår kan kombineras och förbättras vilket utökar antalet koncept igen. För att få fram det slutgiltiga konceptet görs sedan fler gallringar.
Det finns flera olika metoder för att välja koncept. De metoder som finns är mer eller mindre effektiva och omfatta följande:
● Externt beslut - Innebär att en kund eller annan extern person eller enhet står för beslutet. ● Favoritprodukt - Innebär att en inflytelserik person i teamet väljer det koncept som hen
tycker bäst om.
● Intuition - Konceptvalet baseras på känsla. Det konceptet som verkar bäst väljs.
● Multiröstning - Medlemmarna i teamet röstar på flera koncept var och det koncept som får flest röster väljs.
● Webbaserad undersökning - Det konceptet som får flest röster i en webbaserad enkät väljs. ● För- och nackdelar - teamet väljer koncept baserat på de olika konceptens för- och nackdelar. ● Bygga prototyper och testa - Prototyper för de olika koncepten byggs och testas varpå
testdata avgör valet.
● Beslutsmatriser - Varje koncept utvärderas enligt förutbestämda urvalskriterier som vägs mot varandra.
En annan metod för konceptval är besutsmatriser. Konceptpoängsättning är en slags beslutsmatris där varje urvalskriterium viktas varpå de olika konceptens poängsätts utefter hur väl de uppfyller dessa kriterium. Därefter multipliceras viktfaktorn med poängen vilket ger en viktad poäng. Detta görs för alla urvalskriterier och de viktade poängen räknas sedan samman till en total poäng och koncept med högst total poäng anses vara det bästa. Det som gör denna metod fördelaktig är att den till skillnad från för- och nackdelar tar hänsyn till hur viktiga de behoven som uppfylls är. [3]
Att använda sig av en strukturerad metod leder till en mer kundfokuserad och konkurrenskraftig produkt, en bättre produkt-processkoordination och minskad tid för produktintroduktion. Dessutom leder en strukturerad metod till att gruppen lättare kan fatta beslut och det blir även enklare att dokumentera beslutsprocessen. [3]
2.2 Democratic Design
IKEAs affärsmodell Democratic Design är uppdelad i fem olika delar. Dessa fem delar är fem olika aspekter som värdesätts vid framtagningen av nya produkter. Figur 4 visar de fem delarna av Democratic Design.
Figur 4. De fem delarna av Democratic Design.
Form handlar om produkternas utseende och om hur livet hemma förbättras när det får en att må bra. Produkter utvecklas baserat på att kunderna vill ha produkter som är fina.
Funktion handlar om hur väl en produkt fungerar samt hur produkten underlättar och förbättrar vardagen. Produkter utvecklas med utgångspunkt i att kunderna vill ha produkter som fungerar och underlättar livet.
Kvalitet handlar om produkternas livstid samt hur väl de åldras men också om hur vardagen förbättras av produkter som tål det vardagliga slitaget. Produkter utvecklas med grundinställningen
att kunderna vill ha värde för pengarna. Kvaliteten säkerställs med hjälp av material- och produkttester.
Hållbarhet innebär att tillverkningsprocesserna optimeras ur miljösynpunkt. Produkter utvecklas med fokus på hur man i vardagen kan bidra till bättre hållbarhet och med grundinställningen att kunderna bryr sig om planetens välbefinnande.
Lågt pris handlar om att optimera tillverkningsprocesserna ur kostnadssynpunkt för att på så vis kunna tillverka produkter som är prisvärda.
För att en produkt ska bli framgångsrik är alltså målet att produkten ska sammanbinda de fem delarna på ett bra sätt. [1]
2.3 Materialval
Materialval görs ofta med hjälp av en materialdatabasen och i det här arbetet används CES EduPack [7]. För att förenkla navigeringen i materialdatabasen används en strategi som består av fyra steg. De fyra stegen är:
1. Översättning av konstruktionskrav. 2. Urval med hjälp av begränsningar. 3. Rankning med hjälp av mål. 4. Sök dokumentation.
Översättning av konstruktionskrav innebär att konstruktionskraven omvandlas till beskrivningar av ett material. Detta genom att uttrycka kraven som funktioner, begränsningar, mål och fria variabler. Funktioner svarar på vad komponenten/produkten ska göra. Begränsningar svarar på vilka icke förhandlingsbara förhållanden som måste uppfyllas samt vilka förhandlingsbara men önskvärda mål som måste uppfyllas. Mål svarar på vilken egenskap som ska maximeras eller minimeras och fria variabler svarar på vilka parametrar som designern har frihet att ändra på. En av de fria variablerna brukar ofta vara just materialvalet.
Urval innebär att de material som inte uppfyller de aktuella kraven elimineras från urvalsprocessen. De krav som urvalet baseras på uttrycks ofta som maximum eller minimum.
Den egenskap som maximerar utförandet av produkten kallas för materialindex. Materialindex möjliggör att materialvalet kan optimeras eftersom materialen med hjälp av materialindex kan rankas. På detta så sätt tas det material som passar bäst för produkten fram.
Det sista steget i materialvalsstrategin innebär att historiken för de material som baserat på tidigare steg verkar passa bäst för produkten undersöks. Detta för att avslöja materialens eventuella styrkor och svagheter. Efter att historiken för de bäst lämpade materialen undersökts görs det slutgiltiga valet. [8]
2.4 CAD
CAD står för Computer Aided Design och är ett effektivt och välanvänt verktyg vid
produktframtagning. I CAD-modellering byggs 3D-modeller av produkter genom att dess parter modelleras och sedan sätta samman i så kallade assemblies. Man kan även sätta ihop assemblies, som då benämns sub-assemblies till större assemblies. 3D-modeller av en produkt kan användas för att ta fram produktionsritningar eller genomföra viktberäkningar. En annan anledning till att göra en 3D-modell kan vara att man vill visualisera ett koncept. All CAD-modellering i det här projektet utförs i CAD-programmet SolidWorks [9].
2.5 FEM
FEM står för finita elementmetoden vilken är en numerisk metod för att lösa partiella
differentialekvationer med hjälp av datorer [8]. Metoden kan bland annat användas för att
undersöka konstruktioners hållfasthet. Detta i sin tur kan användas som beslutsgrund för
dimensioneringar av de olika delarna i en konstruktion. Ett exempel är att man med denna metod kan bestämma vilken plåttjocklek som krävs för att en konstruktion ska hålla för en viss last. Metoden kan även användas som beslutsgrund för ett materialval. I det här projektet utförs FEM-simuleringar med hjälp av CAD-programmet SolidWorks.
3 Genomförande enkel väska
Detta avsnitt handlar om delmål 1, att utveckla en enkel väska att frakta och förvara sparken i när den inte används. Den enkla väska kommer hädanefter att refereras till som väska 1. Arbetsgruppen som arbetar med väska 1 består av totalt fyra personer varav en också är testperson för sparken.
3.1 Kundbehov och kravspecifikation
I samtal med testpersonen sammanställs kundbehoven för väska 1. Väska 1 ska förvara sparken när den inte används samt skydda omgivningen (det vill säga tåg, bil, buss, arbetsplats, hem m.m.) från den smuts som hamnar på sparken vid användandet. Väska 1 ska dessutom vara enkel att bära med sig.
I samspråk med arbetsgruppen tas följande kravspecifikation för väska 1 fram. Kravspecifikation
Absoluta krav
● Erbjuda förvaring av sparkl
● Vara enkel att producera
● Vara billig att producera
● Vara slitstark och hålla för sparkens vikt Önskvärda krav
● Vara smuts- och vattentålig
● Erbjuda integrerad förvaring av väskan ● Vara bekväm att frakta med sig ● Vara snygg och stilren
3.2 Konceptgenerering
Inför konceptgenereringen sammanställs en function board med syftet, så som beskrivet i teorin, att sammanställa önskavärda funktioner hos väskan. Den funktion board som sammanställts visas i figur 5.
Figur 5. Function board som visar önskvärda funktioner för väska 1.
Med den function board som visas i figur 5 som utgångspunkt tas fyra olika koncept fram. Koncepten baseras på fyra vanliga väskmodeller som omarbetats för att passa sparkens form. De väskmodeller som omarbetats är ryggsäck, sportbag, kabinväska och tygpåse.
Koncept Ryggsäck: Ryggsäcken utformas som ett T för att passa sparkens form och är tänkt att tillverkas i vaxad canvas. Axelremmarna placeras så att ryggsäcken inte “slår” användaren i nacken. Ryggsäckens lock stängs med dragkedjor på sidorna samt ett spänne mitt fram. Konceptet Ryggsäck visas i figur 6.
Koncept Sportbag: Sportbagen utformas med en rektangel som bas och bärhandtag placeras på sportbagens långsidor. Det material som är tilltänkt för sportbagen är en tjockare variant av
polyester. För att få en bra passform vid sparkens styre formas locket efter sparkens konturer. Locket stängs med hjälp av kardborreband. Konceptet Sportbag visas i figur 7.
Koncept Kabinväska: Kabinväskan har ett hål i botten för att sparkens eget hjul ska kunna användas när väskan rullas efter användaren. Väskan är tänkt att tillverkas i ett styvt material som till exempel plast eller ytbehandlat tyg. Locket formas precis som i konceptet Sportbag efter sparkens kontur och stängs med hjälp av kardborreband fram och ett spänne som löper över locket. Kabinväskan har ett handtag i överkant som används när väskan rullas efter användaren. Konceptet Kabinväska visas i figur 8.
Koncept Tygpåse: Tygpåsen utformas likt konceptet Sportbag med en rektangel som bas och är tänkt att tillverkas i tjockt bomullstyg. Tygpåsen har bärhandtag i ovankant med vilka användaren kan bära tygpåsen över en axel. Konceptet Tygpåse visas i figur 9.
3.4 Konceptval
För att utvärdera de fyra koncept som togs fram under konceptgenereringen används
konceptpoängsättning. De olika behoven viktas och får en viktfaktor. Behovens viktfaktorer ska tillsammans bli 1. När viktfaktorn fastställts betygssätts hur väl det olika koncepten uppfyller behoven. Detta genom att koncepten för varje behov tilldelas ett betyg mellan 1 och 5 där 5 är det högsta betyget. Konceptpoängsättning är en strukturerad metod för konceptval och fördelarna med detta är bland annat att det ger goda möjligheter att utveckla en kundfokuserad och
konkurrenskraftig produkt. Ytterligare fördelar med en strukturerad metod är att det blir lättare att fatta beslut samt dokumentera processen. Då alla koncept uppfyller huvudfunktionen att erbjuda förvaring av el-sparken finns detta behov inte med i konceptpoängsättningen. Nedan redogörs för konceptpoängsättningen i tabell 1.
Tabell 1. Konceptpoängsättning.
De koncept som anses bäst när de presenteras för arbetsgruppen är kabinväskan och tygpåsen. Det är även dessa koncept som vid teoretisk konceptutvärdering med hjälp konceptpoängsättning anses bäst. Då dessa koncept är olika och fördelaktiga på olika sätt enas arbetsgruppen om att en
kombination av dessa två koncept är den bästa lösningen.
Det koncept som väljs blir därför en väska som användaren kan rulla efter sig men som även har handtag för att väskan ska kunna bäras på axeln. Till skillnad från konceptet Kabinväska där handtaget som används när väskan rullas efter användaren sitter på själva väskan sitter handtaget här direkt på sparken vilket leder till att handtaget kan användas även utan väskan. En skiss på det slutgiltiga konceptvalet visas i figur 10.
Figur 10. Slutgiltigt konceptval. En kombination av koncepten Kabinväska och Tygpåse.
För att utvärdera vilken placering som är mest fördelaktig för handtaget på ramen tas två koncept för detta fram. Det ena där handtaget är placerat på sparkens styre och det andra där handtaget är placerat på sparkens ram. En skiss på handtaget placerat på styret visas i figur 11 och en skiss på handtaget placerat på ramen visa i figur 12.
Figur 11. Skiss på handtag placerat på sparkens styre.
3.5 Prototyper
Alla prototyper som visas i det här stycket är framtagna i IKEAs prototypverkstad. För att testa vilket av de två handtagen som är bäst görs två prototyper. I figur 13 och 14 visas prototypen av handtaget placerat på sparkens styre och i figur 15 visas prototypen av handtaget placerat på sparkens ram.
Figur 13. Prototyp av handtag placerat på sparkens styre.
Figur 15. Prototyp av det förbättrade handtaget till ramen.
Testning av handtaget på sparkens styre visade att sparken när den rullas med detta handtag vinglar och är ostadig. Testning av handtaget på sparkens ram visade däremot att användaren med detta handtag på ett smidigt och stabilt sätt kan rulla sparken efter sig. De båda koncepten för handtaget utvärderas tillsammans med handtaget från koncept Kabinväska med hjälp av en beslutsmatris som visar om handtaget uppfyller sin huvudfunktion det vill säga möjliggör att väskan kan rullas, om handtaget kan användas utan väska samt om handtaget möjliggör att sparken kan rulla stadigt. 1 betyder ja och 0 betyder nej. Det koncept som får högst poäng är det som anses bäst. Utvärderingen visas nedan i tabell 2.
För att avgöra huruvida konceptkombinationen av koncepten Kabinväska och Tygpåse är en bra lösning för väskan till sparken tas en prototyp fram. Prototypen görs i ett kraftigt canvastyg. Denna prototyp refereras hädanefter till som väska 1.1. Bilder från framtagningen av väska 1.1 visas i figur 16.
Utvärdering och testning av väska 1.1 visar att det är krångligt att få in sparken i väskan. Sparkens tyngd gör att sparken är otymplig. En större öppning i väskan kan möjligen underlätta. Hålet vid hjulet som man rullar sparken efter sig på behöver förstärkas. Dels för att det inte ska gå sönder och dels för att hjulet ska hållas kvar i hålet. När man bär väskan
på axeln får man antingen styret i magen/bröstet eller i ryggen men det är dock oklart om detta går att åtgärda då placeringen på styret inte går att ändra. Dessutom visar testningen att väskan på något sätt måste fästas på sparkens styre för att hållas på plats. Med utvärderingen av väska 1.1 som grund tas en ny prototyp fram. Denna prototyp kallas hädanefter väska 1.2 och det som skiljer väska 1.2 från väska 1.1 är en större öppning för att sparken enklare ska kunna stoppas ner och att hålet för hjulet har en förstärkning. Dessutom har väska 1.2 kardborreband med vilka väskan ska fästas på sparkens styre. I väska 1.2 testas ett annat material än i väska 1.1, polypropylen. På väska 1.2
placeras även kardborreband som möjliggör att väskan kan hållas ihop när den är hopvikt. Bilder från framtagningen av väska 1.2 visas i figur 17.
Utvärdering och testning av väska 1.2 visar att det fortfarande är krångligt att placera sparken i väskan. Dragkedjan bör sitta på framsidan, det vill säga på samma sida som öppningen för handtaget, för att detta ska bli enklare. Då hålet för handtaget på ramen sitter
den söm dit dragkedjan bör flyttas placeras dragkedjan istället i en av sidsömmarna. Vid testningen av väska 1.2 framkommer även att förstärkningen kring hålet för hjulet måste vara kraftigare och åsikter om att det är lite krångligt att använde de kardborreband med vilka väskan ska fästas på sparken framkommer. Därför flyttas samt förlängs dessa kardborreband för att de ska bli enklare att använda. Detta underlättar förvaringen av väskan då den inte används. En ny prototyp, väska 1.3, tas fram. Väska 1.3 har även den en öppning för handtaget som sitter på sparkens ram. Dragkedjan är flyttad från baksidan till ena sidsömmen på framsidan. Detta för att det ska bli enklare att placera sparken i väskan. Kardborrebandet med vilket man fäster väskan på styret har ändrats och är
smidigare att använda. Väskan har en kraftigare förstärkning kring hålet för hjulet än väska 1.2. Väska 1.3 kan precis som väska 1.2 vikas ihop och då fästas samman med kardborreband vilket gör den kompakt och smidig när den inte används. I figur 18 visas bilder från framtagningen av väska 1.3.
Vid utvärdering och testning av väska 1.3 medverkar fler personer än vid tidigare tester. Dessa personer är av varierande längd. Önskemål om ett handtag som är placerat vid el-sparkens
tyngdpunkt framkommer. Testerna visar att när kortare personer drar sparken placerad i väskan efter sig släpar väskans nederkant i golvet. Dessutom framkommer önskemål om ett lock i botten som till exempel kan skydda bilen mot smuts från hjulet när man förvarar sparken i bagageutrymmet.
3.6 Materialval
De material som beaktas i materialvalet är material som redan används i hos IKEA befintliga produkter. Figur 19 redogör för dessa material samt visar de befintliga produkter i vilka de redan används.
Figur 19. 1) Polypropylen med vaxad yta [11]. 2) Grov bomullscanvas [12]. 3) Polyester [13]. 4) Läder [14]. 5) Polypropylen [15].
Bomull - Bomull är ett naturligt och förnybart material men odling av bomull kräver mycket vatten, bekämpningsmedel och kemiska gödningsmedel. Det tar sex månader från det att bomullen blir sådd tills dess att den kan skördas. Tillredningsprocessen för bomullen sker i flera steg och inkluderar förutom odling, extraktion av fiber, spinning, vävning och till slut tillskärning och sömnad. Dessa processer kräver även de mycket vatten och kemikalier. IKEA använder bomull från mer hållbara källor vilket innebär att produktionen av den bomull som används görs bättre för arbetarna och miljön genom att man försöker minimera användandet av bekämpningsmedel och kemiska gödningsmedel. Dessutom arbetar man mot målet att säkerställa bättre vattenhantering samt förbättra odlingsmetoderna. Egenskaper för bomull är att det är ett mjukt naturmaterial som på grund av sin höga brottgräns är relativt lätt att tvätta. Bomull är enkelt att färga samt trycka på och faller väl när det draperas. Bomull har god absorptionsförmåga vilket för den här tillämpningen gör det till ett olämpligt material då väskan ska vara vattentålig. Bomull kan ytbehandlas med exempelvis vax för att bli mer motståndskraftigt mot vatten och smuts men en sådan process innebär ett ökat pris. [16]
Polyester - Polyester är en syntetisk fiber och som material kallas det polyetentereftalat eller PET. Polyester är inte förnybart. Fibrerna är gjorda av plast och för att de ska bli lämpliga att använda i textilier krävs att de behandlas med kemikalier. Polyester kan återvinnas från PET-flaskor och utslitna kläder. Återvunnen polyester bidrar till minskade sopberg och därmed minskade föroreningar. Egenskaper för polyester är att fibrerna är starka och hållbara. Dessutom har polyester gott motstånd mot att sträckas, krympa eller skrynklas. Jämfört med bomull är polyester ett billigt material.
Polyester är snabbtorkande och absorberar inte vatten. Däremot absorberar polyester olja vilket för den här tillämpningen inte är en bra egenskap. [16]
Läder - Läder är ett naturligt material. Den hud som vanligtvis används vid framtagningen kommer från nötkreatur men även hudar från get är förekommande. Det finns flera typer av läder och dessa skiljer sig framförallt åt genom att de behandlats på olika sätt. Att föda upp djur för industriell produktion är förenat med ett flertal hållbarhetsrisker. Däribland djurens välbefinnande,
koldioxidutsläpp och avskogning. IKEA använder endast läder som producerats som en biprodukt inom matindustrin. IKEA håller på att utveckla ett sätt att säkra full spårbarhet för det läder som används. Detta innebär att lädret ska kunna spåras tillbaka till den gård där djuren har fötts upp. Läder är ett hållbart material speciellt om det har behandlats bra och sedan sköts på rätt sätt. Läder är ett dyrt material jämfört med både bomull och polyester. Läder kan precis som bomull
ytbehandlas för att få förbättrade egenskaper men det innebär även här ett ökat pris. [16] Polypropylen - Polypropylen, eller PP, är en termoplastisk polymer som består av kol- och väteatomer. Polypropylen är ett mångsidigt material vilket gör det populärt inom flera olika applikationsområden. Polypropylen kan även användas i förening med andra material för att förbättra deras mekaniska egenskaper. Polypropylens styvhet och slagtålighet styrs av längden på molekylerna det byggt upp av. Källan till polypropylen är vanligtvis olja eller naturgas vilka är icke förnybara resurser. Tillvägagångssätt för att tillverka polypropylen från förnybara källor håller emellertid på att utvecklas. Polypropylen kan, precis som alla andra termoplaster, återvinnas. Ett av IKEAS hållbarhetsmål är att år 2020 endast använda sig av återvunnen plast och/eller förnybara material. Materialegenskaper för polypropylen är att det är fuktavstötande och har låg vikt. Det är dessutom segt, hållbart och har högt motstånd mot utmattning. Polypropylen är det material i materialvalsprocessen som är billigast. Även polypropylen kan ytbehandlas med exempelvis vax.
Vaxad polypropylen är såklart dyrare än vanlig polypropylen men då polypropylen är det billigaste materialet övervägs även vaxad polypropylen i materialvalet. [16]
Tabell 3 sammanställer egenskaper för de olika materialen. Materialen betygsätts med en skala från 1 till 5. Där 1 är sämst och 5 är bäst.
Tabell 3. De olika materialens egenskaper samt betygsättningen för dessa.
Material \ Egenskaper Vattentåligt Slitstarkt Styvt Billigt Återvinningsbart Kompakt hopvikt Totalt
Polypropylen Ja 3 4 5 Ja 4 16
Vaxad polypropylen Ja 4 5 4 Kräver behandling 3 16
Polyester Ja 4 2 4 Nej 5 15
Canvas Nej 4 3 3 Ja 3 13
Läder Nej 5 3 1 Nej 1 10
De två materialen som i bedömningen får högst betyg är polypropylen och vaxad polypropylen. Dessa används redan i bland annat påsar och väskor producerade av IKEA. Det som skiljer materialen åt är den ytbehandling som det vaxade materialet har, det vill säga den vaxade ytan. Den vaxade ytan gör materialet lite mer slitstarkt men också lite stelare vilket gör att det är lite svårare att komprimera. Vaxbehandlingen medför även en något högre kostnad för materialet. Det vaxade materialet behöver behandlas kemiskt innan det kan återvinnas medan polypropylen utan vaxad yta kan återvinnas direkt. Baserat på detta väljs ovaxad polypropylen som material till väska 1.
3.7 Produktionsunderlag
För att en tilltänkt leverantör ska kunna ta fram ett prov på väska 1.3 tas ett produktionsunderlag fram. Produktionsunderlaget består av mönster och mått på väskans olika delar samt en beskrivning på hur delarna sitter samman. Baserat på testning och utvärdering av väska 1.3 läggs ett hål för ett handtag placerat vid el-sparkens tyngdpunkt till. Och för att hindra att väskan släpar i marken när den används av kortare personer kapas det ena hörnet i nederkant. Produktionsunderlaget visas i bilaga A. Produktionsunderlaget skickas tillsammans med prototypen för väska 1.3 till en leverantör i Vietnam.
3.8 Varuprov väska 1
I samband med ett leverantörsbesök i Vietnam tar leverantören baserat på prototypen av väska 1.3 samt produktionsunderlaget för denna fram ett varuprov. Bilder från besöket hos leverantören visas i figur 20 och bilder på varuprovet, väska 1.4, visas i figur 21.
4 Genomförande mer avancerad väska
Det här kapitlet handlar om delmål 2, att ta fram ett koncept för en mer avancerad väska. Den mer avancerade väskan kommer till skillnad från den enkla väskan som togs fram i föregående kapitel att erbjuda ytterligare funktioner utöver förvaring av sparken. Den mer avancerade väskan kommer hädanefter att kallas för väska 2.
4.1 Kundbehov och kravspecifikation
För att sammanställa kundbehoven inför konceptutvecklingen av väska 2 tas en enkät fram. Enkäten görs med hjälp av Googles enkätverktyg och delas därefter på Facebook där personer som åker kollektivt till och från arbete eller skola blir ombedda att svara på enkäten. Syftet med enkäten är att samla information om vad de som åker kollektivt och övriga som svarat på enkäten, som varit öppen för alla, vill ha med sig för saker då de pendlar. Resultatet från enkäten visas i figur 22–24. För att få ytterligare information om vad för typ av förvaring väska 2 bör erbjuda genomförs samtal med en spetsanvändare. Att använda sig av spetsanvändare vid produktframtagning ger möjlighet att skapa produkter som tillgodoser framtida behov hos den vanliga användaren.
Figur 22. Svar på enkätfråga 1.
Figur 24. Svar på enkätfråga 3.
Hälften av personerna som svarat på enkäten åker kollektivt. Enkäten visar att det som flest personer har med sig i sin väska är lunch och det näst vanligaste att ha med i väskan är laptop/surfplatta. Enkäten visar också att det som anses viktigast att ha med i väskan är laptop/surfplatta och det som är näst viktigast att ha med sig är lunch. Småsaker som nycklar, mobil, värktabletter, plånbok
tuggummi m.m. är det allra vanligaste svaret på vad som i övrigt finns i väskan. Efter småsaker är det vanligaste svaret på vad som i övrigt finns i väskan kalender och/eller anteckningsblock.
Samtalen med spetsanvändaren visar att det är önskvärt att väskan är bekväm att bära med sig samt erbjuder integrerad förvaring av det pendlare i övrigt har med sig i väskan.
Väska 2 ska precis som väska 1 förvara sparken när den inte används samt skydda omgivningen från den smuts som hamnar på sparken vid användandet. Väska 2 ska vara bekväm att bära med sig. Dessutom ska väska 2 erbjuda förvaring för laptop/surfplatta och lunchlåda. Önskvärt är dessutom förvaring för termos eller/och vattenflaska, förvaring för bok/tidning/anteckningsblock samt ett eller flera mindre fack för diverse småsaker. Baserat på enkäten samt samtal med spetsanvändaren tas följande kravspecifikation för väska 2 fram.
Kravspecifikation Absoluta krav
● Erbjuda förvaring av spark.
● Vara slitstark och hålla för sparkens vikt. ● Erbjuda förvaring av surfplatta/laptop. ● Erbjuda förvaring av lunchlåda. ● Vara smuts- och vattentålig Önskvärda krav
● Vara bekväm att bära med sig.
● Erbjuda förvaring av termos/vattenflaska eller helst båda. ● Erbjuda förvaring av bok/tidning/anteckningsblock.
4.2 Konceptgenerering
Väska 1 används som utgångspunkt för konceptgenereringen av väska 2. Skisser på konceptförslagen till väska 2 visas i figur 25–29.
Koncept 1 har vadderade axelband för att väskan ska bli bekvämare att bära med sig. Fack för förvaring av laptop/surfplatta,
termos/vattenflaska, lunchlåda samt diverse småsaker är placerade utanpå väskan
Figur 25. Koncept 1 till väska 2.
Koncept 2 har ett lite renare uttryck än koncept 1. Utrymmet som finns mellan ramen och plattan på sparken utnyttjas genom att fack för
laptop/surfplatta samt ytterligare ett ganska smalt fack placeras där. Väskan är rak i överkant vilket gör att det även där finns ett utrymme som kan utnyttjas för förvaring. Exempelvis av
lunchlåda och/eller termos/vattenflaska.
Koncept 3 liknar koncept 1 på så sätt att fack för förvaring av laptop/surfplatta,
termos/vattenflaska, lunchlåda samt diverse småsaker är placerade utanpå väskan. Istället för att bära väskan på en axel som en tygpåse är tanken att koncept 3 bärs på ryggen som en ryggsäck. För att inte sparken ska skava mot ryggen är väskans baksida vadderad.
Figur 27. Koncept 3 till väska 2.
Koncept 4 liknar koncept 2 på så sätt att de flesta facken för förvaring är integrerade i väskan. Endast facket för termos och
vattenflaska sitter på utsidan av väskan. Istället för att utnyttja utrymmet mellan sparkens ram och platta har kortsidan på väskan breddats för att facken för förvaring ska rymmas utanför sparken. Dessutom har koncept 4 en bottendel som är tänkt att tillverkas i ett hårt material för att väskan ska hålla formen i botten och klara av tyngden av sparken och ytterligare packning bättre.
Figur 30. Koncept 5 till väska 2.
Koncept 5 liknar koncept 4 men det som skiljer koncepten åt är att koncept 5 har öppningar till facken på långsidorna av väskan istället för på kortsidan fram. Väskan bärs på ryggen som en ryggsäck. För att inte ovankanten på väskan ska slå i huvudet på den som bär väskan är det övre facket kapat i ovankant.
4.3 Konceptval
För att utvärdera de fem koncepten som togs fram under konceptgenereringen listas för- och nackdelar för dessa. Med hjälp av det utvärderade konceptets för- och nackdelar beslutas sedan vilket koncept som är det mest lovande.
Koncept 1:
+
Väskan uppfyller de absoluta kraven att erbjuda förvaring av sparken, erbjuda förvaring av laptop/surfplatta och erbjuda förvaring av lunchlåda. Huruvida väskan håller för sparkens och den extra packningens tyngd är svårt att utvärdera innan materialvalet är fastställt. Väskan erbjuder även den förvaring som efterfrågas i de önskvärda kraven.-
Hur bekväm väskan är att bära med sig beror på hur tungt lastad den är men den kommer troligen som minst att vara lastad med sparken vilket innebär en vikt på cirka 8 kg. Att bära en väska på endast en axel är inte ett särskilt bekvämt sätt att bära överlag och blir det för tungt är det dåligt för ryggen. Att väskan har en mjuk botten medför att den troligen kommer att tyngas ner i botten vilket ökar risken för att väskan ska gå sönder. Dessutom anses väskan inte vara särskilt snygg och stilren.Koncept 2:
+
Väskan uppfyller de absoluta kraven att erbjuda förvaring av sparken och erbjuda förvaring av lunchlåda. Huruvida väskan håller för sparkens och den extra packningens tyngd är precis som för koncept 1 svårt att utvärdera innan materialvalet är fastställt. Koncept 2 anses vara ett snyggare och mer stilrent koncept än koncept 1.-
För att konceptet ska uppfylla det absoluta kravet att erbjuda förvaring av laptop/surfplatta krävs det att den laptop som ska förvaras är ganska liten då väskan inte är så bred. Väskan erbjuder endast ett extra fack för förvaring utöver den förvaring som anges som ett absolut krav. Det extra facket kan användas till förvaring av diverse småsaker eller t.ex. anteckningsbok och kalender. Men det fungerar inte som förvaring av termos och/eller vattenflaska eftersom utrymmet som finns mellan sparkens ram och platta är för smalt för detta.Koncept 3:
+
Väskan uppfyller de absoluta kraven att erbjuda förvaring av sparken, erbjuda förvaring av laptop/surfplatta och erbjuda förvaring av lunchlåda. Dessutom erbjuder väskan den förvaring som efterfrågas i de önskvärda kraven. Väskan har vadderad baksida och bärs på ryggen som en ryggsäck vilket anses vara bekvämare än att bära den på en axel som en tygpåse. Huruvida väskan håller för sparkens och den extra packningens tyngd är precis som för koncept 1 och 2 svårt att utvärdera innan materialvalet är fastställt.Koncept 4:
+
Väskan uppfyller precis som i koncept 3 de absoluta kraven att erbjuda förvaring av sparken, erbjuda förvaring av laptop/surfplatta och erbjuda förvaring av lunchlåda. Dessutom erbjuder väskan den förvaring som efterfrågas i de önskvärda kraven. För att väskan inte ska gå sönder i botten har den en bottenplatta i ett hårt material. Huruvida väskan håller för sparkens och den extrapackningens tyngd är emellertid fortfarande precis som för koncept 1, 2 och 3 svårt fastställa innan materialvalet är gjort.
-
Väskan bärs på en axel vilket innebär att det blir obekvämt om den är tungt lastad. Att väskan erbjuder all den förvaring som efterfrågas i absoluta och önskvärda krav innebär att den troligtvis kommer att bli tungt lastad och detta i sin tur innebär att den kommer att vara obekväm att bära med sig.Koncept 5:
+
Väskan i koncept 5 uppfyller precis som i koncept 4 de absoluta kraven att erbjuda förvaring av sparken, erbjuda förvaring av laptop/surfplatta och erbjuda förvaring av lunchlåda. Dessutom erbjuder väskan den förvaring som efterfrågas i de önskvärda kraven samt har en bottenplatta i ett hårt material. Koncept 5 har en vadderad baksida och bärs på ryggen som en ryggsäck vilket anses bekvämare än att bära väskan på en axel. Huruvida väskan håller för sparkens och den extra packningens tyngd är precis som för övriga koncept svårt fastställa innan materialvalet är gjort.-
Att väskan erbjuder all den förvaring som efterfrågas i absoluta och önskvärda krav innebär att den troligtvis kommer att bli tungt lastad och detta i sin tur innebär att den kan vara lite svår att få upp på ryggen.Konceptvalet genomförs baserat på de olika konceptens för- och nackdelar. Detta innebär att
koncept 5 blir det koncept som anses bäst och det är därför detta koncept som väljs för vidare arbete med väska 2. Väska 2 har förvaringsfack för laptop/surfplatta, bok/tidning/anteckningsblock samt småsaker på långsidorna av väskan. Ett fack för förvaring av lunchlåda finns på väskans ovansida. Dessutom har väska 2 ett fack för förvaring av både termos och vattenflaska. Väska 2 bärs på ryggen och har en bottenplatta i ett hårt material. Väska 2 visas i figur 30.
Väska 2 har förvaringsfack för laptop/surfplatta, bok/tidning/anteckningsblock samt småsaker på långsidorna av väskan. Ett fack för förvaring av lunchlåda finns på väskans ovansida. Dessutom har väska 2 ett fack för förvaring av både termos och vattenflaska. Väska 2 bärs på ryggen och har en bottenplatta i ett hårt material.
Figur 30. Konceptval för väska 2.
Att en väska som bärs på ryggen anses bra för väska 2 när det ansågs dåligt för väska 1 beror på att axelremmarna är placerade på motsatt sida av el-sparkens styre. Detta innebär att väskan kommer högre upp och därför inte slår i benen. Det innebär också att den som har på sig väskan slipper få styret i nacken. Dessutom är kravet om billig tillverkning inte lika avgörande för väska 2.
4.4 Materialval
Väska 2 ska göras i tyg och ha en bottenplatta i ett hårt material. Materialvalet för bottenplattan genomförs i CES EduPack med hjälp av en fyrastegs-strategi. Det första steget i materialvalsstrategin är översättning av konstruktionskrav. Översättningen sammanställs i tabell 4.
Tabell 4. Översättning av konstruktionskrav.
Funktion Bära upp tyngden från spark och övrig packning
Begränsningar Ska formsprutas. Materialet måste vara starkt. Det får inte gå sönder vid stötar/slag. Mål Minimera vikt, minimera pris.
Fria variabler Bottenplattans tjocklek. Materialval
Med hjälp av EduPack tas en materialkarta som visar förhållandet mellan E-modul och densitet fram. Materialvalskartan visas i figur 31. De olika färgerna indikerar olika materialgrupper.
Figur 31. Materialvalskarta som visar förhållandet mellan alla befintliga materials E-modul och densitet.
Nästa steg i materialvalsstrategin är urval med hjälp av begränsningar. För att begränsa urvalet tas de material som inte kan formsprutas bort ur urvalet. En materialvalskarta som visar vilka material som väljs bort och vilka material som kan formsprutas visas i figur 32. En materialvalskarta som endast visar de material som kan formsprutas visas i figur 33.
Figur 32. Materialvalskarta som visar förhållandet mellan alla befintliga materials E-modul och densitet men där de material som inte kan formsprutas är gråmarkerade.
För att begränsa urvalet ytterligare använd ett materialindex med hjälp av vilket man får fram det material som har bäst förhållande mellan E-modul och densitet. Bottenplattan till väskan kan liknas vid en platta som belastas på mitten och därför blir materialindex för bottenplattan Eρ1/3 [6]. För att ta fram de material som enligt materialindex är bäst lämpade läggs en linje in i materialvalskartan. Lutningen på linjen styrs av materialindexet och blir i det här fallet 3. I figur 34 visar
materialvalskartan med de bäst lämpade materialen som kan formsprutas. Materialen i figur 34 samt deras materialindex sammanställs i tabell 5.
Figur 34. Materialvalskarta som visar de bäst lämpade materialen som kan formsprutas.
Tabell 5. De bäst lämpade materialen samt deras materialindex.
Material Eρ1/3 PP (homopolymer, 10 % glasfiber) 1,58 PP (homopolymer, 20 % glasfiber) 1,56 PS (20 % glasfiber) 1,54 PS (30 % glasfiber) 1,58 PA6+PP (30-35 % glasfiber) 1,55
PA612 (30 % glasfiber, brandsäkert) 1,61
SAN (20 % glasfiber) 1,66
SAN (30 % glasfiber) 1,60
LCP (ofylld) 1,76
Det tredje steget i materialvalsstrategin är rankning med hjälp av mål. Målet i det här fallet är att minimera priset och därför kompletteras tabell 3 med priset för de olika materialen. Detta sammanställs i tabell 6.
Tabell 6. De bäst lämpade materialen samt deras materialindex, pris per kilo och slagseghet.
Material Eρ1/3 Pris SEK/kg Slagseghet MPa.m1/2 PP (homopolymer, 10% glasfiber) 1,58 24,30 2,18 PP (homopolymer, 20% glasfiber) 1,56 23,25 3,03 PS (20% glasfiber) 1,54 21,75 6,21 PS (30% glasfiber) 1,58 20,85 8,27 PA6+PP (30-35% glasfiber) 1,55 33,75 7,25
PA612 (30% glasfiber, brandsäkert) 1,61 65,85 8,96
SAN (20 %glasfiber) 1,66 29,10 8,27
SAN (30 % glasfiber) 1,60 27,35 9,00
LCP (ofylld) 1,76 73,00 15,00
LCP (50 %glasfiber) 1,60 48,00 22,00
Då målet är att minimera priset och då de olika materialens materialindex inte skiljer sig åt särskilt mycket verkar det billigaste materialet, Polystyren med 30 % glasfiber, vara det bäst lämpade materialet för den aktuella tillämpningen. När även slagseghet beaktas i bedömningen blir det ännu tydligare att Polystyren med 30 % glasfiber är det bäst lämpade materialet då dess slagseghet är högre än de andra billiga materialens.
Det sista steget i materialvalsstrategin är att söka dokumentation om de material som verkar vara bäst lämpade. Dokumentationen för de material som verkar bäst avslöjar inga oväntade brister och valet av material till bottenplattan på väska 2 blir därför polystyren med 30 % glasfiber
Materialvalet för tyget till väska 2 genomförs precis som för väska 1 baserat på material som redan används i befintliga produkter. De material som betraktas i valet är samma fem material som för väska 1 samt vaxad canvas. I tabell 7 visas en sammanställning av materialens egenskaper samt betygsättning för dessa. Egenskaperna betygsätts med en skala från 1 till 5 där 1 är sämst och 5 är bäst.
Tabell 7. De olika materialens egenskaper samt betygsättningen för dessa.
Material \ Egenskaper Vattentåligt Slitstarkt Styvt Billigt Återvinningsbart Snyggt Totalt
Polypropylen Ja 3 4 5 Ja 2 15
Vaxad polypropylen Ja 4 5 4 Kräver behandling 2 15
Polyester Ja 4 2 4 Nej 1 11
Canvas Nej 4 3 3 Ja 3 13
Vaxad canvas Ja 5 4 3 Kräver behandling 4 16
4.5 CAD-modell av bottenplatta
Bottenplattan till väska 2 ska göras i ett hårt material för att väskan inte ska gå sönder när den är fullpackad. Därför tas en CAD-modell fram. CAD-modellen av bottenplattan till väska 2 visas i figur 35.
Figur 35. Bottendel till väska 2.
För att väskan ska bli så stark som möjligt limmas tygväskan och bottenplattan ihop. Dessutom sys bottenplattan fast på tygväskan med hjälp av de förgjorda hål som ses i figur 35.
4.8 FEM
För att dimensionera bottenplattan till väska 2 genomförs en FE-simulering där tre olika tjocklekar på bottenplattan belastas med kraften från den sammanlagda vikten av sparken en laptop, matlåda, vattenflaska en termos och lite diverse småsaker. De tjocklekar som testas är 6 mm, 4 mm och 3 mm. Den sammanlagda vikten som belastar bottenplattan approximeras till 15 kg. För enkelhets skull approximeras kraften från vikten till 150 N. Kraften som belastar bottenplattan är en utbredd last. Bilder på simuleringen av bottenplattan som är 6 mm tjock visas i figur 36 och 37, bilder på
simuleringen av bottenplattan som är 4mm tjock visas i figur 38 och 39 och bilder på simuleringen av bottenplattan som är 3mm tjock visas i figur 40 och 41. Figur 36, 38 och 40 visar spänningen som kraften ger upphov till och nedböjningen som kraften ger upphov till visas i figur 37, 39 och 41. Sträckgränsen för polystyren med 30% glasfiber ligger mellan 75 och 80 MPa.
Figur 38. Spänningen som uppstår när bottenplattan på 4 mm belastas med en kraft på 150 N.
Simuleringen visar att om bottenplattan är 6 mm tjock blir säkerhetsmarginalen mot plastisk deformation ungefär 7,5 och deformationen av bottenplattan blir som störst 1,14 mm. När bottenplattan är 4 mm blir säkerhetsmarginalen ungefär 4 och deformationen blir som störst 3,02 mm. En bottenplatta på 3 mm ger en säkerhetsmarginal på ungefär 2,5 samt en maximal
deformation på 6,33 mm. Baserat på resultatet av simuleringarna sätts bottenplattans tjocklek till 4 mm.
5 Genomförande CAD-modellering
Eftersom den första versionen av sparken är en produkt som inte utvecklas och produceras av IKEA har IKEA inget CAD-underlag på sparken. Det ingår därför i detta projekt att ta fram ett sådant underlag. Med hjälp av 3D-modellen kan som nämnts i metoddelen bland annat viktberäkningar och framtagning av produktionsritningar genomföras. IKEA kommer att använda 3D-modellen som produktionsunderlag för ytterligare varuprovet på en väska till el-sparken. CAD-modelleringen av sparken görs i Solidworks med hjälp av den fysiska sparken. Modellen av sparken består av totalt 40 delar som är sammansatta till sub-assemblies och sedan en slutgiltig assembly. Figur 42 visar sparken i sin helhet.
6 Resultat
Då projektet har varit uppdelat i tre olika delar finns det inte ett resultat utan resultatet består istället av de tre resultaten som de olika delarna gav. Det första resultatet är prototyp 1.3 och tillhörande produktionsunderlag bestående av ett sömnadsmönster samt en beskrivning på hur de olika delarna ska sättas samman. Prototyp 1.3 är en enkel väska, tillverkad i polypropylen, för frakt och förvaring av spark då den inte används. Prototyp 1.3 visas i figur 43 och produktionsunderlaget visas i bilaga A.
Figur 43. Slutgiltig prototyp för väska 1, prototyp 1.3.
Det andra resultatet är konceptet för väska 2. Väska 2 bärs på ryggen och erbjuder utöver förvaring och frakt av spark även integrerad förvaring av laptop/surfplatta, bok/tidning/anteckningsblock, lunchlåda, vattenflaska och termos samt diverse småsaker. Materialvalet för tyget till väska 2 blev vaxad canvas och för bottenplattan blev det polystyren med 30 % glasfiber. Det slutliga konceptet väska 2 visas i figur 44.
Det tredje resultatet är 3D-modellen av den spark som väska 1 och 2 har som huvudfunktion att förvara. Modellen av sparken består av totalt 40 delar vilka alla har tagits fram i CAD-programmet SolidWorks. En renderad bild på modellen av sparken visas i figur 45.
7 Diskussion
Metodvalet av produktutvecklingsmetod är gjort baserat Ulrich och Eppinger. Denna metod är framförallt lämpad för tekniskt komplicerade produkter. Det är därför möjligt att en annan metod, exempelvis designprocessen, hade passat bättre i det här fallet då produkten som tagits fram är relativt enkel ur en teknisk synvinkel. Det har däremot varit bra för arbetet att använda en strukturerad metod då detta gett en tydlig styrning av arbetsprocessen.
Konceptgenereringen för både väska 1 och väska 2 har bestått i att skisser för olika ganska liknande lösningar tagits fram. För att möjliggöra för mer spridning av de idéer som tas fram i
konceptgenereringsfasen hade det varit bra att involvera fler personer i denna fas. En annan möjlighet är att använda någon slags metod för konceptgenerering.
Konceptvalet för väska 1 gjordes baserat på arbetsgruppens åsikter. En möjlig förbättring av detta steg hade varit att göra prototyper av alla de koncept som togs fram under konceptutvecklingen för att utvärdera dem fysiskt innan beslut om vilken som var bäst togs. Det har blivit tydligt under
arbetets gång att prototyper är ett effektivt sätt att testa olika koncept på. Väska 1 erbjuder förvaring av sparken och är dessutom enkel och billig att producera. Huruvida väskan är slitstark och håller för sparkens vikt är svårt att utvärdera utan att testa den under en längre period. Väska 1 erbjuder inte integrerad förvaring men har kardborreband med hjälp av vilka man kan komprimera den när den inte används och detta krav anses därför vara delvis uppfyllt. Väska 1 anses varken vara snygg eller stilren men den kommunicerar varumärket på att tydligt sätt vilket anses positivt. En framtida utvecklingsmöjlighet är att erbjuda väskan i fler färger. Utvärderingen av väska 1 visar att det är lite otympligt att packa ner sparken i väskan, mycket beroende på sparkens vikt. Detta är ett problem som borde utforskas vidare innan eventuell produktion. Då väska 1 uppfyller de absoluta krav som i nuläget går att utvärdera anses det ändå vara en produkt att arbeta vidare med.
Konceptvalet för väska 2 har genomförts av en person och är baserat på de olika konceptens för- och nackdelar. För att få mer input och därmed bättre möjlighet att bedöma hur bra koncepten är hade det varit en fördel att även i denna process involvera fler personer. Väska 2 erbjuder förvaring av sparken samt förvaring av surfplatta/laptop och lunchlåda. Dessutom erbjuder väska 2 förvaring av termos och vattenflaska, bok/tidning/anteckningsblock samt diverse småsaker. Huruvida väskan är slitstark är precis som för väska 1 svårt att utvärdera utan att testa den under en längre period. Den FEM-simulering som genomförts visar att väskan håller för sparken och den extra packningens vikt. Den vikt som används vid beräkningarna är den sammanlagda vikten av sparken och packningen. I själva verket kommer packningen inte att belasta bottenplattan utan snarare tyget i vilket de olika facken är fastsydda. Men då den extra vikten endast medför ökad säkerhetsmarginal anses
approximationen vara acceptabel. Hur bekväm väska 2 är att bära med sig går inte att utvärdera utan att en fysisk prototyp tas fram. Väska 2 anses vara snygg och stilren och har därmed uppfyllt alla absoluta och önskvärda krav som i nuläget går att utvärdera och väska 2 anses därför vara ett lyckat koncept för vidare arbete. Materialvalet för väska 2 har endast gjorts på de delar som är synliga från
I metoddelen presenterades affärsmodellen Democratic Design. Denna modell har inte styrt arbetet utan endast varit grund för reflektion kring väskorna. Väska 1 fokuserar framförallt på funktion och lågt pris. I materialvalet har även hållbarhet beaktats då polypropylen valdes dels eftersom det är återvinningsbart och kan produceras från gamla PET-flaskor. För att väska 1 ska kännas mer attraktiv bör mer kraft läggas på dess form och kvalitet. Ett annat material med en mer exklusiv känsla hade möjligen bidragit till en attraktivare produkt, även om detta inneburit att produkten då blivit dyrare. Kvaliteten är svår att utvärdera utan vidare testning. Detsamma gäller för kvaliteten hos väska 2. Väska 2 fokuserar precis som väska 1 på funktion men här anses formen viktigare än priset även om priset delvis varit avgörande vid materialvalet. Hållbarhetsaspekten anses ganska så bra då IKEA använder bomull från mer hållbara källor. Med hänsyn till Democratic Design anses väska 2 vara en bättre produkt än väska 1.
