Konceptutveckling av kabelmaskin för träning med resistans och viktsimulering

Konceptutveckling av kabelmaskin för

träning med resistans och viktsimulering

Examensarbete - Design och Produktutveckling

15 Högskolepoäng, D-Nivå

Produkt- och processutveckling

Aram Azizi Robert Haddad

Uppdragsgivare: xxxxx xxxxxx

Handledare (Företag): Christoffer xxxxxxxx Handledare (Högskola): Henrik Lekryd Examinator: Janne Carlsson

Abstract

There are far too many gym machines and equipment’s these days. The majority of the new gym members find it hard to train regularly, especially if they train alone. New members also tend to skip the gym more frequently than that of the experienced and established members. The number of machines and equipment’s used for training purposes increases every year because of the fitness industry increasing in popularity. Professional athletes demand more advanced products because of the increase in competition. Resistance training is the most popular training method because more people look to building muscles rather than functional training. The benefits of resistance training include reduced injuries, builds, and strengthens the muscles.

The purpose of this theses is to design a functional and aesthetically pleasing gym product. Today’s generation is more invested in fitness than the past generations. The more technology advances, the lazier humans have become. When the COVID pandemic hit in 2019, the amount of home gym owners reached an all-time high. The product that Company A wants to manufacture is targeted for professional athletes, commercial gyms and for private use. This thesis primary focus is to develop a product with the purpose of facilitate training for the fitness industry, increase availability and build a better understanding for training.

This project had a confidential agreement that every participant signed before start. Together with the confidential agreement, the product requirements were written and accepted by all participants. The product requirements include the functional capabilities of the finished product. The following research questions were used to determine the success of the project:

Q1: Is the finished product design esthetically pleasing for Company A?

Q2: How can the functional requirements combine with an esthetic design in an effective manner? Q3: How can the product requirements apply for the concept and its part subsystem?

Q4: How can the concepts combine in the most effective manner theoretically?

This project used most of the help from the supervisor(s) and the “Produktutveckling” literature. The project underwent a few phases as explained in the literature, to generate and select the most useful concept. The chosen concepts were then further developed for a resulting design concept. The developed concept was then chosen as the finished design, by an agreement of the participants. The finished product design resulted in a combination of the different concepts generated in the earlier phases. The reason behind the combination was to include the pros and exclude the cons of each design concept. The project was a success, since Company A approved the design and considered the finished concept as aesthetically pleasing. All of the product requirements that was set were

unchanged and included in the finished product. The remaining product requirements that were left unanswered could only be determined by manufacturing and further testing, which is beyond the students signed agreements.

Sammanfattning

På samtliga gymplatser finns alltför många maskiner och redskap idag. De flesta nybörjare har svårt att komma igång med träning, speciellt om dem tränar ensamma. Nybörjare har större chans att överge gymmet än de erfarna. Antalet maskiner och redskap ökar varje år då flera individer börjar hoppa på den nya trenden (fitnessindustrin). Professionella atleter kräver mer än det utbud som finns idag. Resistansträning reducerar skador och assisterar atlet eller nybörjare till att använda muskelgrupper som stärker kroppen utöver träning med vikt.

Detta examensarbete utgår från att designa en estetisk och funktionell design för en gymprodukt. Dagens samhälle är mer inriktad mot träning jämfört med tidigare. Då teknologi som avanceras blir människan latare. Sedan start av pandemin år 2019 har antalet privatpersoner med ett hemmagym ökat. Produkten som Företag A tillverkar inriktar sig mot företagsgym, privatpersoner samt professionella atleter.

Examensarbetets primära fokus är att tillsammans med Företag A utveckla en produkt vars syfte är att underlätta träning för marknaden samt öka tillgänglighet och förståelse för träning.

Innan projektet påbörjade skrevs ett konfidentiellt avtal som samtliga parter signerat. Tillsammans med konfidentiella avtalet skrevs de kravspecifikationer som var viktiga för produkten och dess funktion. Följande frågeställningar ställs för projektet:

Q1: Är den slutliga designen estetisk tilltalande från perspektivet av Företag A? Q2: Hur kan krav för funktioner och estetik kombineras på det mest effektiva sätt? Q3: Hur ska kravspecifikationerna tillämpas för koncepten och delsystemen? Q4: Hur kan koncepten kombineras för det teoretiskt mest effektiva sätt?

Med hjälp av litteraturen Produktutveckling, samt hjälp av handledaren underlättades arbetet. Projektet undergick ett par olika faser från att generera koncept, välja ut de viktiga koncepten till att

vidareutveckla på dem valda koncepten för ett färdigt resulterande slutkoncept. Detta slutkoncept blir då designen för den färdiga produkten.

Slutprodukten resulterade i en sammanfogning av olika koncept för att effektivt integrera design med funktion. Då Företag A ansåg slutdesignen som estetisk tilltalande design så slutfördes arbetet på ett successivt sätt, där alla kravspecifikationer (inom räckvidd) erhölls. Samtliga kravspecifikationer som projektet inte täckte, blir svarade under tillverkningsprocessen som är bortom studenternas uppgifter. Det slutliga konceptet resulterade i en total vikt på 4,731kg, och en preliminär tillverkningskostnad på 12 313kr. Resultatet av dessa faktorer överträffade de krav och idealvärden satta för produkten. Den framtida utvecklingen av projektet kräver vidaretestning av funktioner, geometri och sammansättning av komponenter då detta projekt endast framhäver en hypotetisk fungerande produkt.

Nyckelord

: Designproduktion, Produktutveckling, CAD, SolidWorks, Träning, Gym,

Tillverkning, DFM och DFA, Koncept, Maskin

Förord

Utfört examensarbete innehåller bifogade filer och data som ägs av xxxx xxxxxxx och är därför sekretessbelagda. Då företaget planerar att lansera produkten mörkläggs data och bilder som anses vara för avslöjande eller känslig information. När produkten väl utvecklats och lanserats kan den mörklagda data exponeras. I detta arbete kommer xxxxxxxxxxx att hänvisas till Företag A för att säkerställa konfidentialiteten för examensarbetet.

Tidigare har projektgruppen inte jobbat med liknande produkter eller projekt. Då träning är av stort intresse för samtliga medlemmar i projektet har det varit ett nöje att få vara med och utveckla något som vi en dag kommer att ha nytta av. Att få chansen att kombinera ett stort intresse med det som vi i framtiden kommer arbeta med har bidragit till ett stort lyft i våra framtida visioner och har ökat den dagliga motivationen för samtliga medlemmar i gruppen. Att få ta del av denna upplevelse och motiveras till att fortsätta att utvecklas är något som vi aldrig kunnat åstadkomma utan den expertis och hjälp som alltid finns tillgängligt på Mälardalens Högskola. Därför vill vi tacka samtliga lärare och professorer från Mälardalens Högskola, för den lärorika skolgången.

Denna upplevelse har varit minst sagt lärorik och minnesvärd, då vi fått vara en del av en spännande utveckling av ett innovativt team av ingenjörer. För detta examensarbete och denna lärorika upplevelse vill samtliga medlemmar i gruppen tacka Christoffer xxxxxxxx, CTO och grundare av , samt vår handledare under examensarbetet. Förtroendet från Christoffer har varit oerhört

välkomnande, och de lärdomar vi fått under samarbetet av utvecklingen är obeskrivlig. Vi vill även tacka Anna-xxxx xxxxxxxxx, CEO av xxxx xxxxxx för förtroendet för gruppen, och för chansen att utveckla en framtida produkt tillsammans med företaget.

Innehållsförteckning

2.2 Computer Aided Design (CAD) ... 5

2.3 Computer Numerical Control – bearbetning (CNC) ... 6

2.4 Formsprutning ... 6

2.5 Stål (Rostfritt) ... 6

2.6 Svetsning ... 6

2.7 Svenska Kullager Fabriken (SKF) ... 7

2.8 Refererande ekvationer ... 7

2.9 Resistansträning och Dynamisk Resistans ... 7

2.10 Aerob, Anaerob och HIIT träning ... 8

2.11 Drag – och kryssdrags maskinen ... 8

2.12 Benchmarking – Kynett ... 9

3 Metod... 9

3.1 Produktutvecklingsprocessen ... 9

3.2 Konceptstudie – Metodik ... 10

3.3 Fas 1 – Konceptutveckling ... 10

3.4 Fas 2 – Utveckling på systemnivå ... 12

3.5 SolidWorks + Visualize 2021 (CAD) ... 13

4 Empiri – Konceptgenerering & utveckling ... 13

4.1 Kravspecifikationer och mål ... 13 4.2 Konceptgenereringsprocess ... 14 4.3 Primära koncept ... 16 4.4 Val av Koncept ... 22 5 Vidareutveckling ... 23 5.1 Generering av koncept ... 24 6 Resultat ... 30 6.1 Maskinen ... 31

6.2 Fäste, Stång och hävarm ... 32

7.1 Val av koncept ... 33

7.2 Designkoncept ... 33

7.3 Monteringskoncept ... 34

7.4 Analys av konceptkombinering ... 35

7.5 Kravspecifikationer och avgränsningar ... 35

8 Slutsats & rekommendationer ... 35

8.1 Frågeställningar ... 36

8.2 Vidareutveckling ... 37

Figurförteckning

Figur 3-3-1, Produktutvecklingsprocessen ... 9

Figur 4-4-1, Funktionsanalys av maskinens huvudfunktioner samt delfunktioner ... 15

Figur 4-2, Konceptträd för design och konstruktion ... 16

Figur 4-3, Koncept av Maskin A ... 17

Figur 4-4, Koncept av Maskin B ... 18

Figur 4-5, Koncept av Fäste A ... 19

Figur 4-6, Koncept av Fäste B ... 20

Figur 4-7, Koncept av Montering A ... 21

Figur 4-8, Koncept av Montering B ... 21

Figur 4-9, Koncept av Montering C ... 21

Figur 5-1, Koncept Design A, Olika vyer från vänster till höger ... 24

Figur 5-2, Botten vy till vänster, exploderad vy till höger med samtliga komponenter ... 25

Figur 5-3, Arm penetrerar trumma och vidare till kugg till vänster, linjerad vy av kuggar till höger (D1 vänster, D2 höger) ... 26

Figur 5-4, Sammansättning av delsystem till vänster, mekanik och detaljerad vy till höger ... 28

Figur 5-5, Stång till vänster med resterande komponenter, exploderad vy av fäste till höger ... 29

Figur 5-6, Stresstest av hävarm till vänster, komponentvisualisering samt design av fäste och funktioner till höger ... 29

Figur 6-1, Vänster, mitt och högerdelsystem ... 30

Tabellförteckning

Tabell 4-1, Kravspecifikationer för maskinkoncept ... 14

Tabell 4-2, Maskindesign Koncept... 17

Tabell 4-3, Koncept av Fäste ... 19

Tabell 4-4, Koncept av Montering ... 20

Tabell 4-5, Primär Sållning ... 22

Tabell 5-1, Uppdaterade konceptspecifikationer ... 23

Tabell 6-1, Total kostnad och vikt för vänster delsystem ... 31

Tabell 6-2, vikt och tillverkningskostnad för mittendelsystem ... 32

Tabell 6-3, vikt och tillverkningskostnad för höger delsystem ... 32

Terminologi

3D 3D förklara ett objekt i höjd, bredd och längd. En kub är i 3D medan en kvadrat är i 2D (längd och bredd).

CAD Ett datorprogram som oftast använder 3D för att tillverka, visualisera eller undersöka en produkt i 3D format.

CAM Data som läser av 3D CAD för att sedan tala med maskiner för tillverkning.

SOLIDWORKS Ett 3D CAD program som används under detta arbete.

CNC Computer Numerical Control styr tillverkningsmaskiner som oftast använder metall genom CAM.

Aerob En term för att beskriva ett arbete som använder syre för energi. Anaerob En term som används för att beskriva en rörelse som sker utan syre. VO2 MAX VO2 MAX är ett sätt att beskriva den maximala syreupptagningen en

atlet kan absorbera samt hur mycket syre som atleten kan använda under en övning.

1

1 Inledning

Detta Kapitel är indelad i 5 olika delmoment; 1.1 som handlar om Företag A, Kapitel 1.2 som beskriver bakgrund gällande detta arbete, Problembeskrivning på 1.3, Syfte och mål på 1.4 och avslutas på avgränsningar på 1.5.

1.1 Företag A

Företag A är grundat i Sverige med inriktning inom träningsindustrin med ett brett sortiment av professionella maskiner och träningsredskap. Företag A är marknadsledande inom sektorn av motorer vars primära syfte är att efterlikna ett virtuellt viktmotstånd utan fysiska vikter. Företagets

målmarknad är professionella atleter som kräver nya utmaningar och redskap för att fysiskt utveckla, återhämta och nå önskade framsteg. Genom att erbjuda produkter som skapar fysiskt motstånd, resistans och en träningsanalys kan användaren nå önskad potential. Ett samarbete av företagets ingenjörer och fysioterapeuter bidrar till produkternas förmåga att skapa resistans utan störningar eller marginalfel. Detta ökar prestationsförmågan under och efter träningssessioner och vid rehabiliterande övningar. Målmarknadens krav, behov och produkternas värde tillåter Företag A att innovativt utveckla produkter för att fortsatt underhålla och forma framtidens professionella atleter.

1.2 Bakgrund

Definitionen av rörelse är: förändring i position, plats, och/eller hållning. Människor beskriver olika rörelser med ord. En spark är en rörelse som görs för att exempelvis få en boll att rulla [1]. Rörelsen utförs genom kommunikation mellan lillhjärnan och musklerna. Hos allt liv finns det någon form av rörelse, antingen genom egen vilja (muskelvävnad) eller genom naturliga skäl (växande hos

växter) [2].

Evolutionen säger att människan började med att röra sig på fyra ben, vilket med tiden har utvecklats och lärt sig att kunna balansera på två ben. För att uppnå detta behöver de muskler i handling vara tillräckligt starka för att genom kommunikation med lillhjärnan behålla balansen under rörelse [3]. Utvecklingen av teknologin har hindrat människan från den naturliga vanan för

rörelse. Med hjälp av teknologin har de flesta människor blivit latare, och svagare vid de muskelgrupper som är viktigast för vardagen.

Samhället kräver mindre fysisk aktivitet ju längre tiden går. Det är vanligare att sitta ned eller vara stationerad på ett och samma ställe i stället för att vara rörlig på grund av våra vanor i att exempelvis titta ned på mobiltelefonerna eller titta på TV [4]. En av de vanligaste skadorna hos människan är nacke – och ryggproblem. Problemen kan uppstå beroende på olika faktorer, och ett av de

vanligaste är inom sport industrin från dålig form, och ett annat är från bara stilla sittande eller dålig hållning. 7/10 människor har vid något tillfälle i livet upplevt problem med ryggen [5]. Anledningen till att det är en stor chans att uppleva ryggproblem i dagens samhälle orsakas av sittande, eller brist på fysisk rörelse.[6]. Inom sport världen är det mycket vanligt med skador. Uppvärmning har blivit ett måste för alla atleter inom träning eller tävling. Utan en noggrann uppvärmning är risken för skador betydligt mycket högre, än hos de som värmer upp i ca 5 - 10 minuter. Uppvärmning görs för att ”förbereda” musklerna för ett kommande fysiskt arbete genom att aktivera musklerna och öka kroppens temperatur.[7].

Sedan digitaliseringen och sociala median fick sitt lyft efter den revolutionerande teknologiska

succén, smartphones, har idrottsindustrin blivit snabbt påverkad genom influensers. Idag är det svårare att hitta en individ som inte är aktiv inom någon sport eller har ett gymkort [8]. Detta ledera till flera skador på gymmet genom felaktig användning av maskiner eller redskap (fria vikter). De flesta nybörjare håller sig till maskiner då de endast går i en riktning för att undvika skador vid högre vikter. De nya tenderar att träna med en högre vikt än deras kropp kan hantera, vilket orsakar skador i lederna i längden [9]. Myer D. (2009) förklarar att risken för skador är högre för åldersgruppen mellan 23 – 30, även där dras slutsatsen att de flesta använder fel form

under resistansträning [10]. Företagare börjar inrikta sig inom träning och hälsa. Fördelen med detta är att maskiner, med bättre förmån och mindre risker för skadan börjar tillverkas. Nackdelen är att

2

maskinerna utesluter de små muskelgrupperna som hjälper med stabilisering och balans runtom kroppsdelen/ muskelgruppen [11].

1.3 Problembeskrivning

Träning har blivit alltmer vanligt, och antalet träningsinsatta fortsätter att växa för varje år. Det börjar att bli viktigare för gymföretag och privatpersoner att ha tillgång till bra träningsredskap. Under 2017 registrerades 21,4 procent av Sveriges befolkning att äga ett gymkort, vilket var det

största procentvärde i Europa. Fastän procentandelen är hög, har gymorganisationen Friskis & Svettis (med över 500 000 medlemmar) ungefär 2/3 som är aktiva medlemmar [12].

Zenplanner hjälper gymorganisationer med många tjänster som gynnar både de anställda och deras kunder. På deras blogg [13] skriver de om vilka orsaker som kan påverka att en medlem inte tränar eller slutar träna helt och hållet. Bortsett från de ekonomiska delarna skrivs det även om hur dem flesta inte känner sig bekväma eller känner att dem inte gör någon skillnad på gymmet. De flesta som skriver upp sig på ett gym är för det mesta folk som inte är pålästa inom träning [9].

En stor del av nya gymmedlemmar har en tuff start, där dem inte förstår eller vet vilka övningar som är viktiga och hur de ska utföras. Det finns allt för många gymredskap på gymmen, vanligtvis befinner sig ungefär 7 maskiner för konditionsträningar, 15 maskiner för resistansträning

och tusentals övningar att göra med fria vikter. Dessa krångliga maskiner och utbud bidrar till att nya medlemmar håller sig till träning med hjälp av maskiner, varav de flesta resistansmaskiner

är utförda sittandes vilket eliminerar mycket av balanskraven. Detta sänker värdet för medlemmar och medlemskapet, då medlemmar har svårt att hitta värde hos de maskiner och redskap som erbjuds [14]. År 2019 blev världen drabbad av COVID-19 pandemin vilket påverkade många företag på olika sätt. Medföljande restriktioner påverkade maximalt antal medlemmar på gymmen, antal maskiner som fick användas, och i vissa fall blev maskinerna helt avstängda för att bidra till distans emellan

redskapen. Detta har bidragit till att idrottare tränar hemma och håller sig till basövningar utan någon resistansträning och endast konditionsträning [16]. Priset för gymredskap är högt, och utöver det är det allt för många gymredskap som behövs för att användarna ska utföra önskade övningar. Tunga

vikter och andra nödvändiga redskap och kräver installation av gummigolv som kan

hantera stöt från tunga vikter. Då kompletta maskiner och träningsredskap kan anses vara oåtkomliga, och de redskap som erbjuds tillhands inte uppfyller krav och önskad prestanda kan det vara svårt att utvecklas och nå nya nivåer för både professionella atleter och nya inom träningsvärlden [17]. Tolkningen av detta är att marknadsbehovet kräver en förändring. Behovet av en komplett produkt vars syfte är att erbjuda övningar och funktioner som underlättar användandet och utvecklingen för nya träningsmedlemmar och veteraner för hembruk/gym visar sig vara stor. Detta marknadsbehov har Företag A observerat, men problemet är att modifiera det redan existerande utbudet som företaget erbjuder för att skapa en produkt som bemöter marknadens behov och åtkomlighet.

1.4 Syfte och Mål

Företaget håller för närvarande på med utveckling av en ny generation av sina produkter.

Målsättningen med dessa nya produkter är dels en kraftig reducering av tillverkningskostnaden, dels bättre prestanda i ett mindre format. Detta examensarbete går ut på att designa och konstruera en modell av dessa nya produkter. Arbetet kommer främst bedrivas med hjälp av verktyget SolidWorks där fokus ligger på 3D modellering och produktdesign.

I jobbet ska enklare beräkningar, simuleringar av hållfasthet samt termiska egenskaper för tex motor, batterier och kretskort ingå. Utmaningen består i att skapa en produkt som är estetiskt tilltalande, funktionell, lätt, kompakt och samtidigt, ska det vara billigt att tillverka. Material och

tillverkningsmetoder är i första hand CNC fräst aluminium och/eller plast men även andra

tillverkningsmetoder som gjutning, formsprutning kan och bör undersökas. Här ingår undersökning av konkurrenter och deras produkter för att få större förståelse för marknaden och dess krav på funktion.

3

Målsättningen med detta arbete är att skapa en komplett, modellerad produkt som uppfyller de estetiska kraven företaget tilldelar. Alla funktionella och resurskrav som ställs ska uppfyllas och tas hänsyn till under utvecklingen av koncept. Tekniska lösningsprocessen ska vara ordentligt underbyggd med analyser av komponenter och dess mekaniska funktioner, och hur komponenterna är utformade för bästa möjliga prestanda. Det slutliga målet är att jämföra produktens unika estetik och

funktionalitet i jämförelse med konkurrenter.

Q1: Är den slutliga designen estetisk tilltalande från perspektivet av Företag A? Q2: Hur kan krav för funktioner och estetik kombineras på det mest effektiva sätt? Q3: Hur ska kravspecifikationerna tillämpas för koncepten och delsystemen? Q4: Hur kan koncepten kombineras för det teoretiskt mest effektiva sätt?

1.5 Avgränsningar

Avgränsningar för studien utgår från det Företag A satt som krav och den tidsperiod som examensarbetet håller sig till, samt den generella omfattningen av utvecklingsarbetet. Följande avgränsningar relaterade till konceptutveckling:

• Produkten ska kunna användas inom rehabilitering och sjukvård för icke friska och/eller skadade personer, men ingen särskild hänsyn för dessa målgrupper.

• Eftersom räckvidden för användning är begränsad finns inga krav att användaren ska kunna utföra övningar som kräver längre förflyttningar. Då maskinen är kabelbaserad finns inga krav på övningar som utförs med skivstång.

• Maskinen behöver inte fungera på en öppen golvyta om det är högre än 2,5 m i tak. • Maskinen behöver inte uppfylla någon medicinsk standard.

• De krav och specifikationer som tilldelats av Företag A ska inte överskridas eller ändras om ingen annan överenskommelse sker.

• Inga krav på tillverkningsunderlag som 2D ritningar. Följande avgränsningar relaterade till projektet:

• Då examensarbetet är på 15 högskolepoäng avgränsas tidsperioden för konceptutvecklingen. • Fas-metoden avgränsas till fas 0 – fas 3 då ingen vidareutveckling under projektets tidsram

kommer ske utöver konceptutvecklingen.

• Koncepten utgår efter redan existerande maskiner och gymredskap för lättare montering av maskin.

• Konceptutvecklingen kommer inom snar framtid vidareutvecklas efter examensarbetet. Följande avgränsningar relaterade till konfidentiellt avtal:

• Då utvecklingen ska leda till framtida utveckling av produkt kommer inte Företag A:s namn tas med under projektets gång, samt kommer inga medverkande parter från Företag A avslöjas.

• Bilder på redan existerande delar och komponenter tillverkade av Företag A är förbjudet att använda för visualisering.

• Bilder och data som presenteras i studien är det som godkänts av Företag A.

• Krav för estetiska tillämpningar och funktioner är endast aktuellt för Företag A, detta innebär att allmän estetiskt behov och funktionalitet endast bedöms och slutes av respektive företag.

4

2 Teoretiskt Ramverk

Detta kapitel innehåller bakgrund för examensarbetes olika teoretiska metoder, verktyg och

konkurrerande marknad. Den grundläggande beskrivning av de teorier och metoder som används i det teoretiska ramverket, är den utgångspunkt för examensarbetets skapande av koncept samt dess

utvecklingsprocess. Då det teoretiska ramverket innehåller bakgrund för den metodik som

implementeras, struktureras examensarbetet på ett sådant sätt att kapitlet ordnas före metodiken i rapportens struktur.

2.1 Produktutvecklingsprocessen

En produktutvecklingsprocess delas upp i 6 faser, och därefter tillämpas extra faser för försäljning och tillverkning. Genom att korrigera och strukturera processen bidrar det till ett väldokumenterat arbete, samt kan varje steg undersökas och återbesökas för en mer noggrann och korrekt utvecklingsprocess. Beroende på vad som ska utvecklas och vilket område studien tillämpas för kan

produktutvecklingsprocessen tre faser skiljas åt. Produktutvecklingsprocessen faser enligt Ulrich & Eppinger’s (2014) sammanställs från fas 0 till fas 5, där fas 0 till fas 3 är utveckling av idéer, samanställning av specifikationer, konceptgenerering, och där fas 4 och fas 5 är vidareupptakt för senare skeden i produktutvecklingsprocessen. [18]

2.1.1 Planering – Fas 0

En vanligt första-fasimplementering är fallstudien, i detta fall kallat planering för fas 0. I denna föranalyseras problemet, samt bryts problemet ner i olika sektioner för en lättare vidareutveckling för arbetet och studien. Genom att analysera konkurrenter och redan existerande produkter vars primära funktioner kan jämföras med den valda produkten att utveckla, kan idéer och lösningar genereras. Att vara inom förstudiens ramar innebär att tänka utanför redan marknadens redan existerande ram. En utveckling ska sträcka sig utöver redan existerande produkter på marknaden med inspiration från konkurrenter. Att vara objektiv är vitalt under fallstudien då funktioner och design endast undersöks för data och inte för att kritisera konkurrens.

Under fallstudien undersöks och analyseras data, och därefter tas kravspecifikationer fram för produktens primära syfte. Genom att begränsa produkten med kravspecifikationer kan utvecklingen följa en röd tråd, och därefter tillämpa funktioner och designegenskaper som anpassas och tillverkas efter dessa kravspecifikationer. [18]

2.1.2 Konceptutveckling – Fas 1

För att beskriva vad som produktutvecklingsprocessen ska inneha och vart dess primära fokus ligger tillämpas produktspecifikationer. Dessa specifikationer begränsar utvecklingsprocessen genom att specificera vad som ska undersökas och utvecklas, och inte hur det ska utvecklas.

Produktspecifikationer fyller i det som saknas under den produktbeskrivning som skapas vid tidiga skeden i utvecklingsprocessen, som dessutom kan uppdateras när nya idéer och önskemål uppkommer. Produktspecifikationer är det som i senare skede utsträcker sig utöver konkurrenter, då dem skapats genom den förstudie som utvärderat konkurrerande produkter funktioner.

Ett koncept är en tidig beskrivning och förklaring på idéer och specifikationstillämpningar som löser problemen som studien fokuserar på. Då problemen kan lösas på olika sätt och kräver fler alternativa lösningar för att hitta den mest optimala lösningen genereras ett flertal koncept.

Koncepten genereras tillsammans med produktspecifikationer och anpassas efter den preliminära produktbeskrivningen. För en optimal konceptgenerering ska inget av de steg som

konceptgenereringen använder sig av tas lätt, då det leder till komplikationer i vidareutvecklingen av konceptet. Därav får inga kravspecifikationer lämnas åt sidan. [18]

5 Koncepten ska bestå av följande:

• En layout för preliminär produktdesign och konstruktion • En resursuppskattning för kostnad och produktion

• Skisser och en beskrivande text som stärker funktioner och design • Hur konceptet tillämpat produktspecifikationer

• Motivering till avvikande lösningar och funktioner • En total sammanställning och resultat

Här skapas även en konceptutvärdering och konceptsållning, samt utvärderas samtliga koncept utifrån kravspecifikationer och mätbara specifikationer i form av målspecifikationer. Koncepten ordnas och jämförs med en referensprodukt för att utvärdera vilka koncept som är mest lämpliga och vilka koncept vars specifikationer viktas för de specifikationer som anses vara viktigast. Matriser som konceptsållningsmatris, egenskapsmatris, målspecifikationer samt konceptpoängsmatris skapas och varje koncept ställs upp mot varandra, och de viktade specifikationernas totala poängsättning undersöks för att utse de koncept som får bäst resultat. Koncepten som fått bäst resultat

vidareutvecklas inför senare skeden där koncepten formas till slutliga koncept med mer detaljerade konstruktiva lösningar och utseenden. [18]

2.1.3 Utveckling på systemnivå – Fas 2

Under denna fas sammanställs resultaten från tidigare faser, och komponenter samt olika delsystem för produkten skapas, samt detalj anpassas specifikationerna för varje komponent. En preliminär

tillverkningsprocess tas fram i detta skede, och ett första monteringsschema formar sina rötter. Då specifikationer och komponentidentifiering skett sammanställs en layout för produktionssystem samt för produkten och dess delsystem.

Design metoder såsom DFA (Design for Assembly), DFE (Design for Environment) och DFM (Design for Manufacturing) implementeras för samtliga delsystem och komponenter, då layouten binder dessa metoder samman. Dessa metoder är beroende av den tillverkningsmetoden som specificerats för delsystem och komponenter, men kan komma ändras eller korrigeras om designmetoderna givit resultat som tyder på att sekundära metoder borde tillträda. [18]

2.1.4 Detaljutveckling – Fas 3

Som uppföljning efter fas 2 där samtliga komponenter och delsystem identifierats, skapas en fullständig lista på specifikationer som inkluderar material, geometri och toleranser för samtliga komponenter och delsystem för produkten. Material och geometri som då sammanställts av

designmetoderna är det som anses vara mest lämpligt för produktionen, både i ett kostnadsperspektiv samt ett konstruktionsperspektiv.

Detaljutvecklingsfasen kommer med tre viktiga frågor som diskuteras under tillämpningen av specifikationer för komponenterna. Första frågan handlar som tidigare nämnt om material, som då sammanställts med hjälp av marknadsbehov och andra frågan, specifikationer, för samtliga komponenter och delsystem. Tredje och slutliga frågan diskuterar kostnader och resurser, samt undersöka om komponenter och dess konstruktion är möjliga att tillverka och monteras utifrån leverantörsperspektiv.

2.2 Computer Aided Design (CAD)

CAD är ett program där koncept och ritningar kan konstrueras och en datorgjord modell kan skapas med önskade mått och specifikationer. Grafisk produktmodellering används för att realisera koncept och skapa prototyper, samt som ett kommunikationsprogram mellan ritning och tillverkare då programmen erbjuder filändringar som tillämpas till vald maskin eller tillverkningsmetod. Genom att skapa tredimensionella koncept kan designen undersökas och realiseras på ett mer detaljerat sätt.

6

Dessa tredimensionella koncept kan dessutom testas i programmen genom att undersöka konstruktion, stress och material för modellen.

När modellen undersökts och specifikationer tillämpats för den konstruerade tredimensionella modellen kan programmet skapa en ritning som vid senare skede undersöks av tillverkare för

vidareutveckling. CAD kan dessutom visualisera modellen och hur materialen kan se ut i annorlunda miljöer, samt skapa studier som testar modellens och konstruktionens kapacitet. Program som tillämpar CAD sparar enorma resurser för tillverkare och företag, då fysiska tester kan skapas genom redan färdigställda data och toleranser konstruktion kan undersökas automatiskt med några klick. [19]

2.3 Computer Numerical Control – bearbetning (CNC)

CNC, eller Computer Numerical Control – fräsning är en tillverkningsmetod som används inom tillverkningsindustri vid tillverkning av mer komplexa komponenter. Metoden använder sig av en fräs vars verktyg byts ut efter önskad storlek, och där arbetsstycket rör sig i en fler-axlad platta. Genom att mata in data och information i maskinens mjukvara och ändra i användargränssnittet kan CNC – fräsen skära ut arbetsstycket till önskad form och geometri.

CNC-fräs är ett väldigt användbart alternativ för tillverkningsmetod när en produkt vars komponenter är komplext formade, samt då komponenterna eller vissa delsystem ska massproduceras. Då maskinen fräser ut önskad geometri ur ett block av valt material underlättas sammansättning av delar då ingen svetsning krävs. [20]

2.4 Formsprutning

Formsprutning är en metod där en gjutform skapas för önskad komponent och dess geometri, som därefter appliceras i ett verktyg där material sprutas in i formen. Metoden använder sig oftast av smält plastmassa som hettas upp i en kammare och därefter pressas med en skruv med önskad presskraft. När materialet stelnat är modellen färdig för bruk, och oftast krävs inget efterarbete om inte önskade krav och specifikationer säger annat. Formsprutning är en optimal tillverkningsmetod för

plastkomponenter som ska massproduceras. Då formerna och metoden är snabb, kostnadseffektiv och kräver inget till lite efterarbete, är det en metod som används i hela världen för massproduktion av plastkomponenter. [21]

2.5 Stål (Rostfritt)

Stål är en legering av järn, vilket innebär att materialet innehar metalliska egenskaper. Stål är ett material som används inom industri och tillverkning då det är välkänt för dess robusta egenskaper, samt att legeringen kan tillämpas, tillverkas och sammansättas på många olika sätt. Då stål kan smältas ner och återanvändas, kan det ses som en positiv miljöaspekt jämfört med andra massproducerade material. Genom att ytbehandla stål kan legeringen expandera dess egenskaper. I rostfritt stål tillsätts exempelvis krom då krom tillkommer med egenskaper som skapar ett passivt skick som skyddar stålet mot korrosionsangrepp. Detta är endast ett av flera tillvägagångssätt för att stärka egenskaperna hos stål. [22]

2.6 Svetsning

För att sammanfoga olika komponenter och delsystem vars material och geometri redan är färdigställd kan komponenterna svetsas ihop. Svetsning sammanfogar komponenterna genom uppvärmning eller högt tryck, och värmekällan består vanligtvis av en elektrisk båge som genererar sin ström ur en svetsströmkälla. Svetsning kan också innebära att ett tillsättmaterial införs mellan komponenterna och smälts in för sammansättning, likt ett smältande lim. Då svetsning kräver höga temperaturer

rekommenderas industrimetaller för metoden såsom rostfritt stål och aluminium. Metoden används när komponenter inte kan tillverkas med endast en geometrisk form, och måste därefter sammanfogas då komponenten delats upp i dess olika delsystem. [23]

7

2.7 Svenska Kullager Fabriken (SKF)

SKF är ett svenskt företog som arbetar inom industri och tillverkar det mesta inom

standardkomponenter såsom skruvar, förband, kullager och rullager. SKF är experter inom

konstruktion av komponenter och tillverkning av smådelar som olika komponenters specifikationer kräver. Företaget erbjuder verktyg för att förbättra innovation och tillåter andra företag att konstruera produkter utan att oroa sig över sammansättningsverktyg, då SKF:s produkter kan kundanpassas för att erbjuda det kundens produkter och specifikationer kräver. [24]

2.8 Refererande ekvationer

För att tillverka en träningsmaskin vars funktioner och specifikationer är mekaniskt lagda krävs vissa formler och beräkningar för att maskinen ska fungera och möta kraven. Mekaniska kugghjul och roterande delar kräver beräkningar för storlek och rotationslängd för att avgöra resterande komponenters dimensioner. Genom att implementera formler som specificeras utifrån kravspecifikationer används följande formler:

Ekvation 1 - Utväxling av kullager: 𝒎 = 𝒑 𝝅⁄ = 𝑫_𝟏⁄𝒛𝟏 = 𝑫𝟐⁄ 𝒛𝟐 Ekvation 2 – Spiralberäkningar: 𝑳 = 𝒓𝒆𝒑𝒍ä𝒏𝒈𝒅, 𝒏 = 𝒗𝒂𝒓𝒗𝒕𝒂𝒍, 𝑪 = 𝒐𝒎𝒌𝒓𝒆𝒕𝒔, 𝒑 = 𝒑𝒊𝒕𝒄𝒉𝒂𝒗𝒔𝒕å𝒏𝒅 𝑳 = 𝒏√𝑪𝟐_{+ 𝒑}𝟐 Ekvation 3 – Varvtal: 𝒑 = 𝒌𝒐𝒏𝒔𝒕 ∙ 𝒏 → 𝒒𝟏⁄𝒒𝟐= 𝒏𝟏⁄𝒏𝟐

2.9 Resistansträning och Dynamisk Resistans

Resistansträning innebär att bygga eller stärka på muskler genom någon form av resistans. Oftast används kroppsvikt, vikter eller resistansband för att träna. Med hjälp av resistans aktiverar kroppen de ansvariga musklerna för att röra på vikten. Resistansträning är ett effektivt träningssätt för maximal stryka- och muskelbyggande [26]. Metoden används för flera syften än att endas bygga muskler eller bygga styrka, såsom rehabilitering för att undvika framtida skador, elitidrott och generell

träning. Inom resistansträning finns det två olika sett att träna; Dynamisk och statisk träning [27]. Dynamisk resistansträning innebär att röra på en massa i en viss rörelse. Den vanligaste metoden är med vikter av olika tyngder. Idag är det fler som tillämpar dynamisk resistans i form av tyngder framför motståndsband [28]. Anledning är för att muskeltillväxt ökar avsevärt vid träning av högre resistans. Motståndsband används mest för atleter inom rehabilitering och förberedande syften inför ett tyngre lyft. [29] Idag är det alltmer vanligt för professionella lyftare att använda motståndsband i kombination med vikter för effektiv resistansträning. Fördelen med motståndsband är att få resistans vid den rörelse som behövs vid atletiska sport såsom friidrott och bollsporter [29]. Muscle And Strength skriver i sin blogg om hur implementering av motståndsband utveckla den explosiva förmågan hos en atlet. Detta maximerar resistansen hos rörelsen i jämförelse till den traditionella statiska viktbaserade metoden som endast påverkas av gravitationen. Dynamisk träning delas upp i två olika träningsmetoder; excentrisk och koncentrisk träning. [30]

En excentrisk rörelse är rörelser som utgår från en spänd och tajt muskel till en långsträckt och spänd muskel. Meningen är att ge mycket resistans och sakta sträcka ut muskeln till viloläge. Muskler är därför starkare med rörelser i excentrisk riktning då musklerna endast bidrar till en resistans av rörelsen som sker [31]

8

Koncentrisk rörelse däremot är sådana rörelser som kräver musklerna att gå från fullt sträckt till fullt ihopdragen position. Under en koncentrisk rörelse kräver musklerna betydligt mycket mera energi och kraft för att utföra ett arbete på en viss massa, då massan går från en specifik position till en annan (till skillnad från en excentrisk rörelse som endast motstår rörelsen) [31].

Statisk resistansträning innebär att behålla en stillastående position med en resistans. Under en sådan träning är musklerna aktiverade över en lång period. Ett exempel på en statisk övning är sittande stolen. Övningen utgår från att behålla en sittande position mot en vägg under en tidsperiod. Med hjälp av statisk träning byggs de små balansmusklerna mycket bättre [32].

2.10 Aerob, Anaerob och HIIT träning

Aerob och Anaerob är två olika begrepp för att förklara de två systemen som kroppen använder och arbetar genom för att utföra ett arbete/rörelse. Termen aerobi beskriver den fysisk aktivitet som kräver kroppens metaboliska system att använd syre för att producera nödvändig energi. Aerobisk träning har en annan term; kardiovaskulär träning, eller konditionsträning. Kardiovaskulär är en medicinsk term som betyder avseende på hjärta och blodkärl. Precis som begreppet utnyttjar kroppen styrkan hos hjärtat och lungorna för att bidra till energi i form av syre. Under en konditionsträning ökas atletens andningshastighet och hjärtslag under träningstiden. Aktiviteter som anses vara aerobisk, är det övningar som är repetitiva och långvariga då musklerna utnyttjar syre på bäst sätt, genom att öka hjärtslaget och pumpa mera blod och syre till musklerna [33].

En Anaerob typ av övning inkluderar hastiga och explosiva rörelser. Rörelserna som utförs kräver en större del utnyttjande energi under en kort tidsintervall. Sådana övningar inkluderar sprint,

tungviktslyftning, simning, hoppning och mycket flera. Andningsförmågan vid en anaerobisk övning skiljer sig från det av aerobisk träning. Under en anaerob aktivitet behåller sig hjärtslaget lågt och ökar under den korta perioden och sedan rör sig tillbaka mot vila. Under en anaerobisk aktivitet behöver kroppen producera energi snabbt, genom att utnyttja de lagrade energin i kroppen (kroppsfett) och glykos [34]. Ett mätningssystem som både används inom den anaerobisk och aerobiska systemet är att mäta tröskel. Aaerobisk tröskel mäter hur länge en övning med samma tempo och hastighet pågår, medan anaerobisk tröskel mäter hur länge en intensiv övning behålls innan mjölksyra börjar bildas i musklerna. Ju längre en tröskel är desto bättre för atleten [35]. Vanhelder P. (1984) förklara hur anaerobisk träning kan hjälpa med tillväxthormon i en högre takt än den hos aerobiska övningar. Ju högre tillväxthormoner en individ har desto lättare blir det att bygga muskler och styrka [36].

HIIT (Hög Intensiv Intervall Träning) är ett populärt träningspass som många inom idrottsindustrin har börjat ta nytta av. HIIT innehåller intensiva tränings intervall, med olika tider innan byten [37]. Träningsmetoden tar nytta av både anaerob – och aerobiska systemet under träningen, i form av korta explosiva rörelser, följt av en kardiovaskulär övning under en längre period, och sedan upprepar med önskade repetitioner. Träningen fokuserar på att öka uthållighet och bygga tolerans mot mjölksyra [38]. HIIT träning kommer med många fördelar, Ross .M (2016) beskriver fördelarna hos en HIIT träning. Dessa fördelar inkluderar båda anaerob – och aerobiska träningar, det tränar en atlets uthållighet, styrka, VO2 MAX [33] (maximal syreupptagning) och mer. Idag finns det olika intervall

lägen hos de flesta maskiner för att få till en HIIT träning [39].

2.11 Drag – och kryssdrags maskinen

Nästan varje konventionellt gym har ett drag och/eller kryssdrags maskin. Dessa maskiner består utav ett flertal olika vikter kopplade till kablar som går att ställa vid olika höjder. Vikterna går att förändra enkelt med ett fäste. Maskinen är huvudsakligen tillverkad för att träna bröstmusklerna, från olika vinklar och enkel anpassade vikter [40]. Sedan maskinen kom har den utvecklats, numera finns det flera extra verktyg till kryssdrags maskinen för att träna olika delar av kroppen. Maskinen ger möjligheten till flera övningar som tränar allt från armar, överkropp och ben. Detta betyder att

9

maskinen kan potentiellt ersätta de maskiner som redan finns på gymmen [41]. Maskinen kommer med sina för- och nackdelar. Maskinens storlek gör det svårt för gym att äga flertal maskiner. Fördelen med att äga en sådan maskin är för hur säkert maskinen opererar. Mycket av dagens resistansövningar utgår ifrån att kontrollera vikt över huvudet eller kroppen. I denna situation faller vikterna på varandra och användaren är utom fara [40].

Balachandran (2016) skrev en artikel som går in på kryssdrag maskinen jämfört med konventionella maskiner för äldre deltagare från 65 år. Experimentet genomfördes med 29 deltagare som utförde övningar i form av sittande maskiner (konventionella maskiner) och stående maskiner (kryssdrags maskinen). Experimentet utfördes i form av två övningar per vecka, där deltagarna indelades i två separata grupper och endast övade med respektive maskin i gruppen. Efter 12 veckor genomgick deltagarna olika tester för att studera skillnaden. Resultatet visade liten till ingen skillnad mellan de två olika grupperna, vilket beror på olika faktorer såsom ålder, längden på projektet och intensitet i

vardera grupps övningar [41].

Slutsatsen av detta experiment visar hur kapabel en kryssdrags maskin är. Maskinen har en stor potential att ersätta de flesta maskiner som finns på gymmen. Nästan alla övningar som utövas på olika maskiner har en stor chans att vara möjlig att utövas på en kryssdrags maskin.

2.12 Benchmarking – Kynett

Kynett är ett företag som tillverkar gymredskap för gymföretagare och privatpersoner. De primära produkterna som Kynett tillverkar benämns med Kynett One, Kynett Pro och Kynett Ultimate. Dessa produkter är förenklade versioner av roddmaskinen och producerar resistans genom luftmotstånd (svänghjul). Kynett Pro tillåter användaren att montera produkten på en vägg med möjligheten att sänka och höja på maskinen för att stödja flera möjliga övningar. Kynett säljer även andra redskap som kan gå ihop med Kynett serier, genom att koppla upp det till snöret med en snäppkrok. Kynett Pro har en enkel men omodern design. Produkten tillbringar endast en funktion; att motstå resistans ju hårdare/snabbare användaren drar på snöret. Figurer för illustration finns bifogat i Bilaga A -

Benchmarking (Kynett Pro). Det finns många för och nackdelar med Kynett Pro. Den minimalistiska designen gör att produkten blir enklare, och den mesta av tyngden kommer från svänghjulen som bidrar med resistansen. Kynett Pro har varken elektriska eller motoriska delar som tynger ned den. Nackdelen med Kynett pro är att det finns begränsning på hur hårt eller löst användaren kan dra på snöret. Produkten tränar endas koncentrisk träning då de inte finns något som konstant drar i motsatta riktning [27]. Bristen på en funktionsknapp eller en display för analysering gör det svårt för

användaren att tillämpa en HIIT träning eller önskade intervallträningar [42].

3 Metod

3.1 Produktutvecklingsprocessen

Produktutvecklingsprocessen i detta examensarbete utgår från Ulrich Eppinger’s (2014)

sex-fasprocesser. Dessa faser som förklarat tidigare i Produktutvecklingsprocessen, utgör den process och strukturerar hur data ska samlas in för en optimal utveckling och produktion. Med hjälp utav denna fas-modell, struktureras examensarbetet på med att den utvecklade produkten samlar in data från konkurrenter, samt tillämpas för Företag A och dess specifikationskrav. Den preliminära fas – modellen i Figur 3-3-1 som presenterats i det teoretiska ramverket är smått modifierad för att möta kraven och för att underlätta den process som examensarbetet genomgår och kräver för att möta Företag A:s önskemål. [18]

Fas 0 Fas 1 Fas 2 Fas 3 Fas 4 Fas 5

Planering Konceptutveckling Utveckling på systemnivå

Detaljutveckling Test och vidareutveckling

Produktionsupptakt

10

3.2 Konceptstudie – Metodik

Studien utgår från en utveckling av produkter som redan existerar på marknaden, kabelmaskiner. Då studien även omfattar konceptskapande och har sitt fokus på olika funktionella lösningar för den produkt som Företag A önskar, struktureras studien i form av en konceptstudie. Detta innebär att strukturen till mesta del fokusera på den konceptutvecklingsprocess som Ulrich Eppinger’s

produktutvecklingsprocess presenterar. Den data och de resultat som samlas in under studiens gång kommer vidareutvecklas utanför examensarbetets gång, vilket innebär att fas 4 och fas 5 uteslutes från studien. Studien är även avgränsad från att undersöka de ekonomiska aspekter för de koncept som genereras. Dock finns den ekonomiska aspekten i åtanke under skapande av koncept genom att undersöka behovet för onödigt materialflöde och komponenter för att reducera en ungefärlig resursåtgång.

Då produkten som examensarbetet omfattar redan tidigt undersökts av Företag A och tidiga koncept redan generats utgår konceptutvecklingen och de koncept som genereras i projektet utifrån dessa koncept. Detta innebär att flertal steg i produktutvecklingsprocessen till stor del redan är tillämpad och undersökt. Nedan beskrivs den modifierade strukturen för respektive fas. [18]

3.3 Fas 1 – Konceptutveckling

3.3.1 Kravspecifikationer

I den modifierade produktutvecklingsprocessen för denna rapport undersöks kravspecifikationer och mål utifrån Företag A:s önskemål och förutsättningar. Under konceptutveckling översätts de behov som existerar till kravspecifikationer för produkten som utvecklas, samt är den önskat att

kravspecifikationer redan ska vara satta innan konceptutvecklingsprocessen påbörjas, vilket kan vara problematiskt för en produkt vars potential i marknaden är okänt. Genom att sätta målvärden för de kravspecifikationer som existerar för produkten, underlättas utvecklingen av koncept och dess geometriska, samt maskinella funktioner.

Då utvecklingen sker i samarbete med Företag A och dess interna kompetenser inom design och produktutbud, tillräknas Företags A:s önskemål som dem primära kundönskemålen då produkten tillämpas för kunder som inskaffat tidigare produkter från Företag A. Därmed anpassas varje koncept efter dessa kundönskemål, och med varje utvecklat koncept tillkommer mer specifika krav för de designval som gjorts. [18]

3.3.2 Konceptgenerering

Utifrån Ulrich & Eppinger’s (2014) femstegsmetod analyseras och identifieras behov, problem och krav för att senare skapa koncept som uppfyller samtliga punkter. Steg 1 innebär att förstå problemet utifrån problemfrågeställningen och förstå hur användare upplever dessa problem. Steg 2 och steg 3 innebär att hitta externa respektive interna lösningar för problemen. Det systematiska problem och lösningsområdet utforskas i steg 4, där varje problem säkerställs mot en lösning. Det slutliga steget är att utvärdera processen och hur konceptgenereringen tar nytta av processen. [18]

Funktionsanalys

Då det första steget klargör problemet som produkten ska lösa tillämpas en funktionsanalys. Metoden används för att ta ett problem och dela upp det i flera sektioner som då i senare skede kan anpassas efter varje komponent för samtliga koncept. Funktionsanalysen påbörjas genom att definiera systemets funktioner och därefter, stegvis bryta ner i delfunktion som ska klargöra den primära huvudfunktionen för det totala systemet. Delfunktionerna ställs upp med flöden mellan varje delfunktion, som med hjälp utav illustrationer klargör innebörden för delfunktionerna. Funktionsanalysen är det som ligger i grunden till varje genererat koncept, då samtliga koncept skall innehålla de viktiga funktionella beståndsdelar som det totala systemet kräver för att fungera enligt instruktioner. [18]

11 Benchmarking

Genom att analysera konkurrerande produkter och deras redan existerande funktioner och lösningar, klargörs det som fungerar och det som kräver modifieringar för att produkten ska leverera enligt instruktioner. Alternativa repmaskiner och dess användning av vikter samt redskap kräver olika tekniska lösningar för att hålla, samt fungera på ett sätt som underlättar användningen för konsumenten. Konkurrerande produkter och dess lösningar diskuteras och analyseras internt, där modifierade idéer uppkommer. Samt diskuteras det som ska vara annorlunda från konkurrenter, vad som utesluter önskad produkt från marknaden. Idén med benchmarking är att ta det som fungerar, men att modifiera eller totalt ändra det som anses vara ansträngande eller det som anses vara en mindre modern, teknisk lösning. [18]

Intern Idégenerering

Den interna idégenereringen tillåter samtliga medlemmar i projektet samla kunskapar och tankar angående lösningar, problem och funktioner som koncepten ska inneha samt utesluta. Den interna idégenereringen tillåter även konceptgenereringen att skapas utifrån företagets egna förutsättningar, då flesta idéer och tankar kretsar kring det företagets resurser och expertis tillåter.

Denna del beskrivs oftast som den mest kreativa delen i konceptutvecklingen. Samtliga medlemmar och deras tankar skrivs ner och rangordnas efter det som anses vara mest användbart, och samtliga idéer sållas antingen utifrån en total överenskommelse eller ett avslag från medlemmar med högst inflytande och kunskap. Problem, idéer och tankar presenteras därefter för medlemmar som inte ingår i projektet för att få tankar och idéer utanför ramen av projektgruppens kunskaper. De nya

medlemmarna har då möjligheten att se problem ur ett annorlunda perspektiv, samt komma med nya konkreta idéer och lösningar som inte nämnts tidigare. Den slutliga samlingen av idéer samlas, rangordnas och tas vidare för vidareutveckling av koncept. [18]

Konceptträd

Utifrån de interna och externa undersökningarna sammanställs ett träd som struktureras utifrån vilka koncept som kan kombineras och går ihop. Konceptträdet klassar idéerna och koncepten i olika kategorier, där konceptens relationer bidrar till olika kombinationer av koncept som kombinerar specifikationer och lösningar till ett större, mer realistiskt funktionellt koncept. De kombinationer av koncept som säkerställs i konceptträdet går sedan vidare och utvecklas i senare skeden i

produktutvecklingsprocessen, där nya idéer och koncept kan komma uppdatera trädet. Därför är det viktigt att återbesöka och återigen analysera de grundkoncept som uppkom tidigt i projektets skede för att inte tappa den röda tråden i processen. [18]

3.3.3 Konceptval

När koncepten genererats ställs samtliga koncept upp mot varandra i ett konceptval där varje enskilt koncept bedöms utifrån specifikationer, design och viktiga funktioner. Ett konceptval kan ske på mängder av sätt beroende på antalet koncept samt ett företagets preferenser inom

konceptutvecklingsprocessen. Med en välstrukturerad matris ställs koncepten upp och jämförs med en referensprodukt som utgångspunkt, vilket antingen kan vara en tidigare produkt inom produktfamiljen, eller en konkurrerande produkt i marknaden vars primära funktioner liknar den produkten som

utvecklas.

Det preliminära konceptvalet går ut på att de tidiga koncepten som genererats och de idéer som kombinerats i tidigare skeden rangordnas. De koncept som slutligen anses vara värdiga att

vidareutveckla formas och modelleras med CAD-program där funktioner, design och specifikationer tillämpas för respektive koncept. Därefter sker ett slutligt konceptval där samtliga koncept rangordnas efter viktade specifikationer och företagets resurser, och där det vinnande konceptet senare

12

Pughs Matris – Preliminär konceptsållning

Den preliminära konceptsållningen sker med användning av Pughs Matris. Metoden går ut på att ställa upp samtliga koncept mot varandra samt med en referensprodukt eller referenskoncept, där varje koncept bedöms med (+), (0), eller (-) vilket korresponderar till bättre, lika och sämre. När varje funktion och krav fått sina bedömningar, poängsätts det totala resultatet för varje koncept. Därav kan koncepten rangordnas utifrån det resultat som respektive koncept fått utifrån referenskonceptet vars poängsättning är 0 för att sätta en neutral nivå. De utvärderade koncepten som fick högst resultat vidareutvecklas, och resterande koncept utesluts. [18]

Viktad poängsättningsmatris – Slutlig konceptsållning

Slutliga konceptsållningen tillämpar den viktade poängssättningsmatrisen som presenteras in Ulrich Eppinger’s (2014). Metoden utgår från den preliminära konceptsållningen, vidareutvecklingen av koncepten, samt de viktiga kravspecifikationer som koncepten skall tillämpa inför vidareutveckling. I den viktade poängsättningsmatrisen rangordnas varje krav efter hur vitala de är för produktens funktionalitet. Varje delspecifikation betygsätts på en skala från 1 till 5, där 1 är minst viktigt och 5 är högst värderad. Värdet för varje specifikation rangordnas med hjälp utav samma referensprodukt som används i den- tidigare sållningen.

När konceptens specifikationer rangordnats och ett slutligt betyg fastställts för samtliga koncept, vidareutvecklas det koncept med högst betyg. Resterande koncept lämnas åt sidan under

vidareutvecklingen, men kan återbesökas om vissa funktioner i de koncepten anses vara användbara i vid ett senare skede under utvecklingsprocessen. [18]

Konceptkombineringsmatris

För att utforska delproblem, dess lösningar och hur de kan kombineras med resterande lösningar skapas en konceptkombineringmatris. I matrisen listas de idéer och konceptförslag som därefter kombineras till mängder av lösningar, där samtliga lösningar analyseras och klassas som antingen genomförbar eller icke-genomförbara. Matrisen är det som står i grund till vilka koncept som utvecklas, samt deras funktionella lösningar till problemen. [18]

3.4 Fas 2 – Utveckling på systemnivå

3.4.1 Design Metoder

För att vidareutveckla komponenter och system för koncepten används design metoder presenterade i Ulrich Eppinger’s (2014). Dessa design metoder används för att utforma konceptens specifikationer, design och konstruktion efter miljö, tillverkningsmetoder och sammansättning av komponenter. Här tas även Företag A:s resurser och kompetens i åtanke, då redan existerande komponenter för

koncepten måste passa in i det vidareutvecklade konceptet, samt fungera och kommunicera med resterande delsystem. [18]

DFM & DFA – Design For Manufacturing & Design for Assembly

Designmetoder tillämpade i projektet för utveckling av system är DFM och DFE. Dessa design metoder används under vidareutveckling för tillverkningsmetoder och sammansättning, och ett sätt för ett företag att tekniskt kommunicera med tillverkare i tidiga skeden för att komplikationer inte ska uppstå under tillverkningen. Tillämpningen av dessa metoder sker stegvist för att processen ska dokumenteras och vidarebefordras till önskad tillverkare. [18]

• Tillverkningskostnad: Råvaror och tillverkningskostnad undersöks för koncepten. Resurser som tillverkningstid, tid för sammansättning, inköpta komponenter och utrustning analyseras för en tidig uppskattning för varje delsystem.

• Konstadsreducering för komponenter: Varje komponent undersöks för eliminering av onödiga geometrier, resurser och tid. Komponenterna utformas efter redan existerande processer, verktyg och tillgängligt material för att reducera nya tillämpningar och investeringar för företag och tillverkare.

13

• Kostnadsreducering för montering: Design metoderna tillämpas för att reducera

monteringskostnader för leverantörer. Genom att konstruera varje komponent kan de tillverkas av företaget på egen hand och eliminera kostnader för sammansättning. Dessutom används ett reducerat antal olika material för att tillåta komponenter konstrueras som en och samma komponent.

• Reducering av produktionssupport: Konstruera systemet på ett sådant sätt att företaget kan underhålla systemfel och komponenter på egen hand, vilket sparar resurser för

leveranskostnader till leverantör samt underhållskostnader.

• Betrakta effekterna av DFM: Undersök och analysera hur DFM påverkar produktkvalitet och tidsresurser för utveckling.

Genom att implementera dessa design metoder i geometrin, konstruktion och specifikationer reduceras resurser avsevärt. Dessa resurser kan då användas för annat såsom kvalitetsprocesser, marknadsföring och vidareutveckling av andra produkter. [18]

3.5 SolidWorks + Visualize 2021 (CAD)

Projektet tillämpar konceptutveckling och konceptgenerering med hjälp utav

CAD-programvaran SolidWorks 2021, samt genereras verklighetstrogna bilder med Visualize 2021. Genom att applicera önskade material, geometri och maskinella funktioner beräknas koncepten individuellt för att mäta kravspecifikationer och designönskemål. SolidWorks erbjuder ett brett sortiment för olika tester och studie-beräkningar för att möta produktens fysiska kriterier såsom brytningsgräns, stress och påfrestande krafter som kan utgöra hot för konstruktionens hållbarhet. I programvaran anpassas även mått och toleranser för tillverkning med olika tillverkningsmetoder, samt kan varje komponents tillverkningskostnad beräknas med data från produkter vars geometri och tillverkningsmetoder efterliknar modellens krav.

Genom att implementera önskade mått och designkaraktäristiska drag mäts, anpassas och konstrueras varje komponent efter specifikationer. När vald produkt är färdigkonstruerad, visualiseras produkten med färger och verklighetstrogna material i olika miljöer gör att ge en uppfattning av produktens design i tidigt skede [25].

4 Empiri – Konceptgenerering & utveckling

4.1 Kravspecifikationer och mål

Grunden till de beslut och de funktioner produkten ska klara av och uppfylla identifieras med hjälp utav kravspecifikationer. Kraven är framtagna genom en tidig analys från Företag A, där önskemål om funktionalitet och komponentspecifikationer för motorer, kretskort och redan färdigställda

komponenter påverkar data. Nedan i Tabell 4-1 presenteras de krav och specifikationer som utformar koncepten.

14

Tabell 4-1, Kravspecifikationer för maskinkoncept

Nr Funktion Mätbar Data Krav-typ Faktor

1–5

1 Övningar

1.1 Syncro-Mode (2x Maskiner) Skall 5

1.2 Stående Rodd 25-100kg 1m/s Bör 3

1.3 Lats-drag 25-100kg 1m/s Bör kunna 2

1.4 Viktad Pull-up 5-25kg 1m/s Skall kunna 3

1.5 Assisterad Pull-up 5-25kg 1m/s Skall kunna 3

1.6 Skierg (Skidrodd) 5-15kg 1-3m/s Bör kunna 3

1.7 Biceps/Triceps Curl 5-50kg 0-1m/s Skall kunna 5

1.8 En-arms Press 5-40kg 1-2m/s Skall kunna 5

1.9 Rotationsövningar 5-40kg 1-2m/s Skall kunna 4

1.10 Höftsidolyft 1-10kg 0-1m/s Skall kunna 4

1.11 Axelrotering In & Ut 1-10kg 0-1m/s Skall kunna 5

1.12 Squats 25-150 0-1m/s Syncro - Mode 2

1.13 Squat Jump 5-50kg 1.5-3m/s Syncro - Mode 2

1.14 Cable Fly/Flyes 5-30kg 1m/s Skall/Syncro - Mode 5

1.15 Bänkpress 25-100kg Syncro – Mode 2

1.16 Marklyft 25-100kg Syncro - Mode 1

2 Miljö och Säkerhet

2.1 Ljudnivå 50-100db Behaglig 3

2.2 IP klass EMC Inomhus 2

2.3 Tillgänglighet Produktionskostnad x 3 Gym, Privat 5

3 Konstruktion och Design

3.1 Snöre Längd 2-3m Skall 5

3.2 Maskin Bredd 250-300mm Skall 4

3.3 Maskin Omkrets 250-300mm Bör 3

3.4 Rotering vertikalt 0–180 grader Skall 5

3.5 Rotering horisontellt +45 till -45 grader Skall 5

3.6 Trissa Placering 10-240cm Skall 4

3.7 Väggmontering 250cm> Skall 4

3.8 Rackmontering 80x80mm Skall 5

3.9 Takmontering 250cm> Skall 3

3.10 Montering på stolpe 250cm> Bör 2

3.11 Vikt 15-20kg Skall 5

3.12 Batteri 16 x celler Skall 5

4.2 Konceptgenereringsprocess

Här beskrivs den konceptgenereringsprocess som genomgått i projektet. Genom användning av metoder utifrån Ulrich Eppinger’s (2014) och kreativitet skapas koncept med önskade specifikationer. Kommande avsnitt beskriver vilka metoder som använts och hur dem tillämpats i

konceptutvecklingen, och struktureras utifrån kapitel 3. Metod. .

15

4.2.1 Funktionsanalys

Genom att bryta ner specifikationer och funktioner till delfunktioner skapas en funktionsanalys med en huvudfunktion som syftar på den primära funktionen maskinen erbjuder. Då maskinen skall fungera som en kryssdragsmaskin utan vikter, ändras delfunktionerna jämfört med dagens träningsmaskiner. Funktioner såsom den personliga profilbaseringen leder till att användaren själv kan välja den excentriska laddningen, samt den koncentriska laddningen beroende på vilka övningar som ska utföras, samt vilket syfte som träningen skall uppnå. De delproblem som presenteras i

funktionsanalysen i Figur 4-4-1, Funktionsanalys av maskinens huvudfunktioner samt delfunktioner lägger grunden till konceptutvecklingens funktionalitet och form, då maskinen skall utföra samtliga delfunktioner samt erbjuda stödfunktioner. Dessa funktioner och delsystem identifieras genom idégenerering med Företag A, samt krav och specifikationer som maskinen förväntas uppfylla.

4.2.2 Konceptträd

Då funktionsanalysen är fastställd samt idéer från den interna och externa idégenereringen skett utifrån benchmarking (se, Benchmarking - Kynett) skapas ett konceptträd för att klassificera koncept och sammansätta samtliga idéer och funktioner. Funktioner och idéer som sammanställs i konceptträdet bidrar till skapande av koncept vars funktioner och form uppfyller samtliga krav, och då konceptträdet ställs upp och visualiseras underlättas skapandet och dessa koncept. Följande konceptträd i Figur 4-2 innehar lösningar på problem såsom montering, rörlighet och moduläritet, vilket är viktiga

beståndsdelar i designen och konstruktionen.

16

4.3 Primära koncept

Funktionsanalysen och konceptträdet leder till generering av de primära koncepten som i senare skede analyseras, rangordnas och vidareutvecklas. Dessa koncept tillämpar tidiga funktionella krav, samt designönskemål. Då maskinen kräver olika sammanställningar av konstruktionen skapas ett antal konceptkategorier som senare kombineras. Koncepten sammanställs med för och nackdelar för varje delkoncept, och då vissa av koncepten endast utgör hypotetiska konstruktioner analyseras respektive koncept inte djupare i den primära konceptsammanställningen. För koncepten har idéer och funktioner analyserat utifrån referensprodukten från Kynett vid namn Kynett Pro. Följande koncept fördelas i kategorierna Maskindesign, Fäste och Montering & Assistans.

4.3.1 Maskindesign

Dessa koncept formar den huvudsakliga designen och utseendet av maskinen. Konstruktionen av maskinen och sammansättningen av dess komponenter sker i senare skeden, då dessa koncept endast visualiserar tidiga skisser på funktionella former för maskinen. Då maskinens primära funktion är att erbjuda resistansträning med ett cirka 200 cm långt rep kräver konstruktionen inre roterande delar, vilket tillämpas för varje primär komponent skriftligt, och utvecklas i senare processer med

matematiska metoder för en dynamisk mekanisk tillämpning. Den mekaniska aspekten tas hänsyn till i varje koncept, och då maskinen är profilbaserad med ett användargränssnitt krävs en display för åtkomlighet av data och manuella inställningar. Koncepten som presenteras nedan i Tabell 4-2

fokuserar primärt på användandet av displayen i samband med maskinens form, och hur displayen ska placeras för optimal åtkomst.

17

Tabell 4-2, Maskindesign Koncept

Illustration Koncept Fördelar Svårigheter

Koncept Maskin A

Ventilationssystem Uniform Design Plasts för komponenter

Rotering Vertikal och Horisontell

Skydd för display, Display sårbar under

vila

Koncept Maskin B

Display skyddad Display lättåtkomlig Rotering Vertikal och

Horisontell

Ventilation på inre mekanism, kan

överhettas

Koncept Maskin A

Det första designkonceptet implementerar runda former med tre sektioner. Dessa tre sektioner innehåller komponenter som placeras och monteras inom sin respektive sektion. Displayen sitter på mittensektionen och följer med användaren när den vrider maskinen horisontellt och vertikalt. Konceptet i Figur 4-3 är utrustat med hål för ventilation på både högra och vänstra sektionen, där krävande komponenter befinner sig. På mittensektionen sitter komponenter för ström samt roterande mekanism för rep, som dras ut ur en mynning på den övre delen av den roterande komponenten. Konceptet kan roteras (+, -) 90 grader horisontellt och vertikalt beroende på vilka övningar användaren ska utföra.

Material på komponenter är aluminium för reducering av vikt och kostnad. De komponenter som inte kräver metalliska föremål kommer bestå av formsprutad plast för att sänka komponentkostnad. Då tjockleken på komponenter inte underskrider 3 mm, kommer inte kvalitet och hållbarhet vara en materialfråga. Repet är ett broderat slitstarkt rep på 10 mm diametern, med längden 250 cm. Yttre höljen ska vara avtagbara för att lättare komma åt inre komponenter om det kräver underhåll.

18 Koncept Maskin B

Konceptet illustrerat i Figur 4-4 utgår från liknande design och konstruktion från det tidigare konceptet, men displayen placeras på sidan av maskinen för extra skydd. Displayen kan dessutom vikas in och ut för att undvika skador, samt kommer användaren att få ett extra tillval om dem önskar att se displayen under träningssessionen eller inte. Materialen såsom i Koncept Maskin A består till mesta del av aluminium, och komponenter som inte anses kräva metalliska material består av plast. Då displayen befinner sig på sidan av maskinen avgränsas användningen av sidoventilation, vilket ändrar form till ventilation på insidan av maskinen för luftflöde.

4.3.2 Fäste

Maskinens montering är vital för konstruktionen och rörligheten för maskinen. Dessa koncept består av de olika idéer och funktioner som löser maskinens vertikala och horisontella rörlighet utan att användaren ska besväras. Fästet för maskinen baseras på de krav och specifikationer som formar koncepten, samt mekaniska metoder för sammansättning av roterande komponenter. Maskinen, som består av tre huvudsektioner, måste rotera kring fästet vertikalt, vilket innebär att fästet ska sitta friktionsfritt runt en axel på mittensektionen. Den roterande komponenten på mitten vars

huvudfunktion är att vira in repet, måste roteras separat och kan därmed inte sammansättas på fästet utan assistans av kul eller rullager.

Då fästet dessutom ska klara en vikt på 15 – 20 kg måste hävarmen klara påfrestningar från användaren under en träningssession. Traditionellt används stål vid tillverkning av liknande

komponenter, men material som aluminium kan tillämpas om konstruktionens tjocklek upphäver stress och spänningar för deformation. För att de roterande delarna ska rotera friktionsfritt måste material med friktionsfria egenskaper användas där rotering sker med omgivande metalliska material. Samtliga koncept för fäste presenteras nedan i Tabell 4-3.