N ¨aringstillf ¨
orsel till akvaponiskt
akvariesystem
Nutrient supply for an aquaponic aquarium system
Sammanfattning
Akvaponik ¨ar en metod av matodling som producerar fisk och v¨axter. Den ger en
m¨ojlighet att kontrollera och minska m¨angden bek¨ampningsmedel och g¨odning som
g˚ar in i odlingen och d¨ar med blir det enklare att g¨ora matodlingen h˚allbar.
Exa-mensarbetet handlar om utvecklingen av ett automatiskt system f¨or n¨aringstillf¨orsel
till ett akvaponsiktsystem, i samarbete med Habitat On Mother Earth (HOME).
Syftet ¨ar att hj¨alpa HOME uppn˚a sin vision, som ¨ar akvaponik f¨or hemmet, genom
att utveckla ett system f¨or n¨aringstillf¨orsel till det akvaponiska akvariesystemet.
M˚alet med detta examensarbete ¨ar att med motiverade konceptval presentera en
l¨osning som f¨orser fiskarna i det akvaponiska systemet med foder i form av pellets.
Det slutliga konceptet motiveras med ber¨akningar, design for manufacturing
ana-lys, materialval, CAD-modeller och ritningsunderlag. De identifierade kundbehoven
analyseras med behov- och egenskapstabeller vilket resulterar i en m˚alspecifikation.
Konceptprocessen delas in i fyra steg; f¨orst˚aelse av problemet, intern s¨okning, extern
s¨okning och konceptval. Efter konceptgenerering utf¨ors detaljutveckling. Metoder f¨or
detaljutvecklingen ¨ar ber¨akningar, CAD-modellering, Design For Environment och
Design For Manufacturing. N¨aringstillf¨orseln g˚ar att styra digitalt med en
matar-skruv driven av en stegmotor. D˚a matarskruven roterar f¨orser den fiskarna med foder.
Anordningen ¨ar placerad i en teknikavdelning ovanp˚a akvariet. Dimensioneringen av
matarskruven och fodertanken st¨arks med ber¨akningar. Delarna i n¨aringsf¨ordelaren
g˚ar att demontera f¨or enkel reng¨oring och via materialval ¨ar b˚ade
livsmedelsklas-sade och klarar av temperaturer i diskmaskin f¨or enkel reng¨oring. Materialval g¨ors
som uppfyller kravspecifikationer och DFE. En uppskattning av monteringstid och
Abstract
Aquaponics is a method of food cultivation that produce fish and plants. It provides an opportunity to control and reduce the amount of pesticides and fertilizers that go into the cultivation and thus makes it easier to make the food cultivation sustainable. This thesis is about the development of an automatic nutritional delivery system to an aquaponics system, in collaboration with Habitat On Mother Earth (HOME). The purpose is to help HOME achieve their vision, which is aquaponics for home use, by developing the nutrient supply for their aquaponic aquarium system. The goal of the thesis is to present, with motivated concept choices, a solution that supplies the fish in the aquaponic system with feed in the form of pellets. The final concept is justified by calculations, design for manufacturing analysis, material selection, CAD models and technical drawings. The identified customer needs are analyzed with needs and characteristics tables, which results in a target specification. The concept process is divided into four steps; understanding of the problem, internal search, external search and concept selection. After generating concept, detailed development is performed. Methods for detail development are calculations, CAD modeling, Design For Environment and Design For Manufacturing. The nutrient distributor can be controlled digitally with a feeder screw driven by a stepper motor. As the feed screw rotates, it supplies the fish with food. The device is located in a technical department on top of the aquarium. The dimensioning of the feed screw and the food tank is strengthened with calculations. The parts in the nutrient distributor can be removed for easy cleaning and through material selection are both food safe and can withstand temperatures in a dishwasher for easy cleaning. Material selection is done to meet the required specifications and DFE. An estimate of assembly time and material costs for the nutrient delivery system is performed.
F¨
orord
Vi vill tacka Habitat On Mother Earth som ¨ar v˚ar uppdragsgivare f¨or detta
in-tressanta projekt och v˚ar handledare H˚akan Wernersson p˚a Malm¨o Universitet. Vi
tackar ¨aven Milj¨obron Sk˚ane som f¨ormedlade projektet till oss och konsultf¨oretaget
Inneh˚
all
1 Inledning 1
2 Akvaponik och fiskh˚allning 3
2.1 Akvaponik . . . 3 2.2 Foderautomater f¨or fisk . . . 3 2.3 Fiskfoder i pelletsform . . . 5 3 Utvecklingsprocess 6 3.1 M˚alspecifikationer . . . 6 3.2 Konceptprocess . . . 6 3.3 Detaljutveckling . . . 8 3.3.1 Ber¨akningar . . . 8 3.3.2 Visualisering . . . 8
3.3.3 Design For Environment . . . 9
3.3.4 Design For Manufacturing . . . 11
4 Framtagning av n¨aringstillf¨orselssystem 12 4.1 Kundspecifiktation . . . 12
4.2 Konceptutveckling . . . 14
4.2.1 F¨orst˚aelse av problem . . . 14
4.2.2 Extern s¨okning . . . 14
4.2.3 Intern id´egenerering . . . 18
4.2.4 Konceptval . . . 18
4.3 Detaljutveckling . . . 20
4.3.1 Dimensionering av fodertank och matarskruv . . . 20
4.3.2 CAD-modellering av koncept . . . 23
4.3.3 Materialval . . . 25
4.3.4 Monteringstid och materialkostnad . . . 26
4.3.5 Slutgiltigt koncept, placering och interaktion . . . 27
5 Diskussion 29
6 Slutsats 32
A Skisser brainstorming
B Grund till betygs¨attning av konceptval
C Materialegenskaper D Ritningar
1
Inledning
Dagens globala konsumtion har en negativ p˚averkan p˚a m¨anniskors h¨alsa, milj¨o och
klimat och ¨ar ett utbrett problem i v¨arlden. F¨or att motverka detta m˚aste det ske
en f¨or¨andring till en mer h˚allbar konsumtion och produktion av tj¨anster och varor
i v¨arlden. Utvecklingsl¨ander p˚averkas i h¨og grad av klimatf¨or¨andringar och annan
milj¨op˚averkan vilket medf¨or ¨okad fattigdom och en l¨agre livskvalitet. Detta ¨ar
pro-blemst¨allningen som FNs globala m˚al nr 12, H˚allbar konsumtion och produktion,
¨
amnar att ha ˚atg¨ardat till ˚ar 2030 [1]. Negativa effekter av dagens
livsmedelspro-duktion ¨ar bland annat att v¨axthusgaser sl¨apps ut i luften och att n¨arings¨amnen
¨
overg¨oder vattnet. Milj¨ogifter hamnar i naturen genom g¨odsling och anv¨andning av
kemiska bek¨ampningsmedel. Enligt livsmedelsverkets hemsida ¨ar cirka en tredjedel
av hush˚allens utsl¨app av v¨axthusgaser relaterade till produktionen av livsmedel [2].
Ett s¨att att g¨ora matproduktion mer milj¨ov¨anlig ¨ar att flytta den n¨armre
konsu-menten f¨or att minska transportstr¨ackan och transportrelaterade utsl¨app. En annan
l¨osning ¨ar ett matproduktionssystem som g¨or det enklare att ha full kontroll p˚a
vad som kommer in och ut ur produktionen. Akvaponik ¨ar ett exempel p˚a ett
mat-produktionssystem som bygger p˚a en sluten milj¨o med samverkan mellan v¨axter
och fiskar. Uppbyggnaden av ett akvaponiskt system leder till en ¨okad kontroll av
m¨angden bek¨ampnings- och g¨odningsmedel i och med m¨ojligheten av att
produk-tionen sker inomhus. Enligt Habitat on mother earth (akronym HOME) kan deras
system minska anv¨andningen av vatten med 90 - 99% i j¨amf¨orelse med traditionellt
jordbruk och de anv¨ander inte bek¨ampningsmedel i deras odlingssystem [3].
Akva-poniska system ¨ar skalbara, de finns som stora anl¨aggningar som kan producera mat
p˚a industriell niv˚a och mindre system som entusiaster har byggt i sina hem f¨or eget
bruk.
F¨oretaget HOME, som grundades 2018 i Norge, utvecklar och s¨aljer akvaponsika
system [3]. Deras vision ¨ar att lansera ett nytt akvaponiskt system som ska vara
litet nog att integreras som en ny vitvara i k¨oket, se figur 1 och 2. Produkten ska
g˚a att styra p˚a distans och vara enkelt att anv¨anda f¨or slutkunden.
Syftet med detta arbete ¨ar att hj¨alpa HOME uppn˚a sin vision genom att
utveck-la ett automatiserat n¨aringstillf¨oreselssystem till det akvaponiska akvariesystemet.
M˚alet med arbetet ¨ar att genom motiverade konceptval presentera en l¨osning f¨or
n¨aringstillf¨orseln. Det slutliga konceptet motiveras med ber¨akningar, design for
Figur 1: HOMEs tidiga vision p˚a hur pro-dukten kan se ut i ett k¨ok. Med v¨axtodling i ett ¨oversk˚ap och akvarie nedtill. De tv˚a de-larna ¨ar sammankopplade med vattenled-ningar.
Figur 2: F¨orenklad skiss av HOMEs sena-re vision i samarbete med konsultf¨oretaget JOIN. Ett helsk˚ap som ¨ar uppdelat i tre huvudsektioner, en f¨or v¨axtodling, en f¨or akvarium och en f¨or teknik.
Arbetet kommer inte ber¨ora utvecklingen av den digitala styrning som ska
kon-trollera matningen och doseringen, d¨aremot utvecklingen av en produkt som ¨ar
kompatibel med digital styrning. Arbetet ber¨or inte utvecklingen av den biologiska
sammans¨attning i fiskfodret som systemet ¨ar dimensionerat f¨or. Arbetet ber¨or inte
2
Akvaponik och fiskh˚
allning
Ett akvaponiskt system best˚ar av flera olika komponenter. Detta kapitel f¨orklarar
kretsloppet i ett akvaponiskt system och presenterar befintliga l¨osningar p˚a
foderdo-seringssystem och fiskfoder f¨or fiskodlingar.
2.1
Akvaponik
Ett akvaponiskt system producerar mat best˚aende av vattendjur och v¨axter. Detta
g¨ors genom uppf¨odning av fisk eller skaldjur i en vattentank som ¨ar sammankopplad
med v¨axtodling som sedan n¨aringss¨atts med vattnet fr˚an vattentanken.
Vattendjuren n¨aringss¨atter vattnet via dess avf¨oring som sedan cirkuleras genom
systemet. Det n¨aringsatta vattnet passerar genom ett biofilter till v¨axterna, se figur
3. Detta biofilter kontrollerar vattendjursbeh˚allarens ammoniakniv˚a f¨or att f¨orhindra
att den n˚ar giftiga niv˚aer. Filtret best˚ar av en sammans¨attning av bakterier som
g¨or om ammoniak och kv¨ave till nitrat. Nitrat ¨ar ett viktigt ¨amne f¨or att v¨axter
ska v¨axa och inneh˚alla n¨aring. Ut¨over den n¨aring som kommer fr˚an vattendjuren,
tills¨atts n¨arings¨amnen som j¨arn och kalium som kompletterande n¨aring [5] - [6]. Tv˚a
viktiga f¨oruts¨attningar f¨or att v¨axterna och vattendjuren ska ¨overleva i systemet ¨ar
att pH-v¨arde och temperaturen noga ¨overvakas och h˚alls p˚a r¨att niv˚a f¨or de aktuella
djur- och v¨axtarterna. Eftersom nitrifikationsprocessen, d˚a ammonikak och kv¨ave
blir nitrat, s¨anker pH-v¨ardet och upptagningen av nitrat h¨ojer pH-v¨ardet s˚a kr¨aver
det ¨aven att systemet kan korrigera pH-niv˚aerna f¨or att det ska fungera optimalt.
Ett vanligt s¨att att korrigera pH-niv˚aerna ¨ar att tills¨atta bi-karbonat eller hydroxid
i systemet f¨or h¨oja niv˚aerna enligt behov [5].
Figur 3: Vattnets kretslopp i akvaponsikt system [5].
2.2
Foderautomater f¨
or fisk
F¨or att underl¨atta fiskh˚allning finns det s.k. foderautomater f¨or fisk. Dessa system ¨ar
till f¨or att automatisera den annars manuella matningen. Foderautomater f¨or fiskar
kan delas upp i tv˚a huvudkategorier. Dessa ¨ar s.k. demand feeders och
automatise-rade system [7]. Demand feeders finns i flera olika varianter men grundprincipen ¨ar
densamma. Mataren har en stav som g˚ar ner i vattnet vilken fisken kan putta p˚a
Figur 4: Grundprincipen i en demand feeder [7].
Figur 5: Exempel p˚a en demand feeder monterad vid en damm [7].
Automatiserade system kategoriseras enligt vad de har f¨or energik¨alla till tv˚a
under-kategorier; pneumatiskt drivna system och elektroniskt drivna system. I ett
pneuma-tiskt drivna system nyttjas en kompressor som skapar en luftstr¨om. Luftstr¨ommen ¨ar
kopplad till ett eller flera distributionsr¨or som i sin tur ¨ar riktade mot en damm eller
tank med fisk. Distributionsr¨oret ¨ar sammankopplat med ett st¨orre f¨orvaringsk¨arl
som f¨orser r¨oret med foder med hj¨alp av gravitationskraft. I normall¨aget d˚a
luft-str¨ommen ¨ar avst¨angt, t¨apper fodret ¨oppningen mellan f¨orvaringsk¨arlet och
distri-butionsr¨oret, vilket hindrar allt foder fr˚an att rinna ut. Genom att luftstr¨ommen
leds genom distributionsr¨oret blir resultatet ¨ar att fodret skjuts ut. M¨angden foder
som skjuts ut ¨ar beroende av tiden som luftstr¨ommen ¨ar ig˚ang, diameter p˚a
distri-butionsr¨oret och diameter p˚a ¨oppningen mellan fodertank och distributionsr¨or.
Figur 6: Exempel p˚a ett pneumatiskt drivet system [8].
Elektroniskt drivna system kan huvudsakligen delas upp i tre huvudkategorier som ¨
ar baserade p˚a hur elektrisk energi omvandlas till mekanisk r¨orelse;
elektromagne-tiskt drivna, vibrations drivna och drivna av elektrisk motor. I elektromagnetiska
system f¨orskjuter en elektromagnet en mekanisk del som doserar fodret fr˚an ett
f¨orvaringsk¨arl till vattnet med fisken. I ett vibrationsdrivet system doserar mataren
Produkter som doserar fiskmat med en elektrisk motor ¨ar v¨aletablerade p˚a
mark-naden och s¨aljs ofta under ben¨amningen foderautomat f¨or fisk. Inom detta segment
¨
ar det vanligaste att de monteras p˚a kanten av ett akvarium, se figur 7, eller st¨alls
p˚a marken intill en fiskdamm, se figur 8. Principen i dessa system ¨ar att fiskmaten
doseras ut mekaniskt ur dess beh˚allare med hj¨alp av en roterande komponent som
drivs av en elektrisk motor.
Figur 7: Foderautomat f¨or montering p˚a akvariekant [10].
Figur 8: Foderautomat f¨or utomhus-dammar [11].
2.3
Fiskfoder i pelletsform
Fiskfoder f¨or akvariefisk f¨orekommer i flera olika former, varav en ¨ar pellets.
Pel-letskulornas diameter b¨or anpassas efter den aktuella fiskens storlek, orsaken till
detta ¨ar att en mindre fisk kan ha problem med att ¨ata en f¨or stor pelletskula. F¨or
att fodret i fodertanken ska r¨acka en viss tidsperiod b¨or tankens volym dimensioneras
f¨or att rymma en specifik fodermassa. F¨or att kunna g¨ora denna dimensionering ¨ar
det viktigt att veta fodrets densitet. Bulkdensiteten f¨or foder i l¨osvikt beror p˚a dess
procentuella proteininneh˚all och diameter p˚a pelletskulorna. Typiskt f¨orekommande
procentuellt proteininneh˚all ¨ar mellan 25% till 32% och typiska diameterm˚att p˚a
pel-letskulor ¨ar mellan 1.0, och 3.0 mm. Om fiskfodrets bulkdensitet inte ¨ar specificerat
av tillverkaren kan det uppm¨atas genom att ta dess massa per volymenhet fodret
3
Utvecklingsprocess
Akvaponik finns i storskaliga matproduktioner och ska utvecklas f¨or att fungera
sm˚askaligt. Arbetet redovisar utvecklingen av n¨aringstillf¨orseln till ett mindre
ak-vaponiskt system f¨or hemmet. Detta kapitel f¨orklarar arbetsprocessen och de olika
metoder som ska anv¨andas f¨or att utveckla en fullst¨andig produkt. Arbetet f¨oljer
till st¨orsta del utvecklingsprocessen f¨orklarad i Produktutveckling, konstruktion och
design av Karl T. Ulrich och Steven D. Eppinger [9].
3.1
M˚
alspecifikationer
F¨or att f˚a fram m˚alspecifikationerna tas kundbehov och egenskaper fram. Detta
genomf¨ors f¨or att bed¨oma vad projektet omfattar samt specificera den slutgiltiga
produktens krav och funktion. M˚alspecifikationer f¨or produkten p˚ab¨orjas med en
identifiering av behoven som produkten ska uppfylla. Behoven i dessa fall kommer
direkt fr˚an m¨oten fr˚an kunden och m˚aste bearbetas f¨or att kopplas till
produktut-vecklingsprocessen. Detta g¨ors via en sammanfattning av punkter kunden har som
krav p˚a hur produkten ska prestera i slut¨andan. Behoven organiseras genom deras
relativa betydelse, hierarkiskt i prim¨ara och sekund¨ara behov, d¨ar varje behov
sva-rar mot en m¨atbar egenskap. Detta g¨ors f¨or att p˚a ett objektivt s¨att kunna j¨amf¨ora
koncept och om de uppfyller behoven. De m¨atbara egenskaperna sammanfattas och
g¨ors till m˚alspecifikationer som produkten ska uppn˚a [9]. Tabell 1 - 2 visar exempel
p˚a hur behoven svarar mot m¨atbara egenskaper.
Tabell 1: Exempel tabell ¨over hur en behoven av ett projekt kan vara strukturerat. Tabellen visar behoven och deras respektive betydelsefaktor. Detta m¨ojligg¨or en tydlig ¨
overg˚ang till tabell 2, d¨ar egenskaper av f¨oljande behov konstrueras.
Nr. Behov Betydelsefaktor
1 Fj¨adringen Minska vibrationer till h¨anderna. 3
2 Fj¨adringen Enkel k¨orning i l˚angsam och sv˚ar terr¨ang 2
3 Fj¨adringen Att K¨ora snabbt i nedf¨orsbacke i oj¨amna sp˚ar 5
Tabell 2: Exempel tabell ¨over egenskapstabell som ¨ar kopplad till tabell 1 och tydlig g¨or hur ett behov ska svara mot en m¨atbar egenskap.
Nr Behov M¨atbar betydelse- Enhet
nr egenskap faktor
1 1,3 D¨ampning fr˚an st¨otp˚averkan till styre p˚a 10 Hz 3 dB
2 2 Fj¨aderf¨orsp¨anning 3 N
3 1,3 Snabbaste tiden nedfart i test sp˚ar 5 s
att bryta ned produktens delproblem och f˚a f¨orst˚aelse av fokus p˚a kritiska
delpro-blem. Detta g¨ors genom att dela in utvecklingen i huvudkategorier som alla leder
till samma ¨andam˚al. Sedan utv¨arderas det hur de p˚averkar varandra vilket g¨or att
det g˚ar att f¨orst˚a processen tydligare, se figur 9.
Figur 9: Funktionsdiagram f¨or en spikpistols utveckling och dess nedbrytning till del-funktioner. Uppdelningarna g¨or att ett stort utvecklingsprojekt kan bli mer hanterbart n¨ar delproblem kan identifieras [9]
Andra steget ¨ar extern s¨okning vilket ¨ar d˚a insamling av yttre information och
data genomf¨ors via exempelvis genomg˚ang av patent, litteratur och benchmarking.
Benchmarking ¨ar insamling av data fr˚an liknande och konkurrerande produkter, d¨ar
deras funktion, sammans¨attning och funktionsomr˚ade ¨ar i fokus. Det utf¨ors f¨or att
f˚a en bild av hur andra har l¨ost liknande problem och ge id´eer till en unik produkt
som skiljer sig fr˚an resterande marknad [9].
Tredje steget ¨ar Intern s¨okning vilket ¨ar d˚a id´eer inom gruppen skapas via
dis-kussioner, framtagande av prototyper, skissande eller andra grupp-id´egenererings
metoder. I det h¨ar arbetet anv¨ands brainstroming som vald metod f¨or att generera
id´eer. Brainstormingen sker under ett antal korta sessioner d˚a gruppen under en
best¨amd tid skapar s˚a m˚anga id´eer som m¨ojligt inom ett f¨orutbest¨amt omr˚ade, h¨ar
kan f¨orst˚aelse av problem vara till hj¨alp. Id´eerna beh¨over inte vara verklighetstrogna
och gruppen b¨or sikta p˚a kvantitet ist¨allet f¨or kvalitet. Id´eerna utv¨arderas,
diskute-ras och kategorisediskute-ras sedan, varefter gruppen p˚ab¨orjar ytterligare en session utifr˚an
nya problemomr˚aden alternativt avslutar brainstormingen [14]. Id´eerna/koncepten
som har skapats utv¨arderas f¨or att bed¨oma om det finns en ny l¨osning som inte d¨ok
Fj¨arde steget ¨ar Konceptval d¨ar de olika konceptens styrkor och svagheter j¨amf¨ors
och utv¨arderas. Detta g¨ors utifr˚an behov och m˚alspecifikationerna [9] och betygs¨atts
efter interna diskussioner ang˚aende detta. H¨ar ska ett vinnande koncept utses och
vidareutvecklas, vilket g¨ors via en konceptsvalsmatris, se exempel i tabell 3.
Tabell 3: En typsik konceptvalsmatris mellan Koncept 1 och 2. H¨ar bed¨oms koncepten utifr˚an hur v¨al de uppfyller diverse m˚alkategorier som ¨ar viktigt att dessa filtersystem fungera v¨al f¨or. Betygen viktas beroende hur viktig m˚alkategorin ¨ar till, i detta fall, filter-systemet. H¨ar vann Koncept 1.
Filtersystem Viktning Koncept 1 Koncept 2
Underh˚alls kostnad 0,18 4 2
Filtreringsvolym 0,14 5 5
L¨att att reng¨ora 0,14 5 3
Livsl¨angd 0,18 2 4
Milj¨op˚averkan 0,22 5 3
Funktion 0,14 5 3
Total 1 4,28 3,28
3.3
Detaljutveckling
I detaljutvecklingen vidareutvecklas det konceptet som vann konceptvalet. Slutgiltig
dimensionering fastst¨alls via ber¨akningar, val av material och 3D-modelleringar.
Detta utf¨ors genom skapandet av prototyper och modellering i datorprogrammet
Creo Parametric [15] samt en analys av Design for environment och Design for
manufacturing.
3.3.1 Ber¨akningar
F¨or att dimensionera systemet och dess mekaniska delar kommer arbetet anv¨anda
sig av ber¨akningar av maskinelement [13]. Detta sker p˚a delar av det valda
koncep-tet som lider av st¨orst risk f¨or deformation eller har st¨orst inverkan av konceptets
funktion. Som till exempel fodertankens storlek och det doserande elementet.
3.3.2 Visualisering
Ett verktyg som nyttjas i utvecklingsprocessen ¨ar datorprogramvara f¨or 3D-modellering.
Ett samlingsnamn f¨or s˚adan programvara ¨ar CAD vilket ¨ar akronym f¨or
Compu-ter Aided Design. CAD m¨ojligg¨or en agil och iterativ utvecklingsprocess d¨ar det ¨ar
m¨ojligt att g¨ora snabba f¨or¨andringar och enkelt visualisera olika koncept. I
CAD-programvara medf¨oljer verktyg f¨or att generera ritningsunderlag f¨or produktion.
Programvaran som anv¨ands f¨or CAD-modellering i detta arbete ¨ar PTC CREO
3.3.3 Design For Environment
DFE, Design For Environment, beskriver en process som fokuserar p˚a produktens
milj¨op˚averkan under hela dess livscykel. Detta anv¨ands bland annat vid materialval.
En databas som anv¨ands f¨or att utf¨ora en f¨orenklad livscykelanalys ¨ar CES
Edu-pack [16]. Med de inbyggda verktygen i databasen g˚ar det att generera grafer ¨over
diverse egenskaper f¨or olika sorters material. Dessa grafer ger en bra ¨oversikt hur
materialen f¨orh˚aller sig till varandra utifr˚an valda egenskaper, se figur 10.
F¨or att produktens utformning och material ska vara milj¨ov¨anligt anpassade anv¨ands
¨
aven en modell som belyser en produkts kretslopp, se figur 11. D¨ar ¨ar f¨orsta steget Ny
konceptutveckling/ Optimera funktionen som inneb¨ar att ifr˚agas¨atta sin
arbetspro-cess och funktionen av den produkt f¨or se om det finns n˚agot mer milj¨ov¨anligt
alter-nativ. Andra steget, v¨alj r¨att material, fokuserar p˚a att materialen som anv¨ands v¨aljs
utifr˚an dess milj¨op˚averkan, t.ex. deras CO2 avtryck. Tredje steget minska m¨angden
material, mindre m¨angd material ger en mindre milj¨op˚averkan. Fj¨arde steget ¨ar
Optimera produktionsteknik, minska tiden produkten ¨ar i fabrik med modernare
och mer effektiva arbetsmetoder. Femte steget ¨ar Optimera distribution, antingen
genom att f¨orl¨agga produktionen geografiskt n¨armare kunderna eller genom att
ar-beta med effektivare f¨orpackningsm¨ojligheter. Sj¨atte steget ¨ar Minska milj¨op˚averkan
under anv¨andning, genom att anv¨anda komponenter eller l¨osningar som drar
mind-re energi under anv¨andning. Sjunde steget ¨ar Optimera livsl¨angd, vilket fokuserar
p˚a produktens h˚allbarhet. ˚Attonde steget ¨ar Optimera resthantering, n¨ar produkten
n˚att sitt livs slut ska den vara enkel att demontera och resthantera [17].
F¨or att det material som anv¨ands i k¨oksutrustning ska ses som livsmedelsklassat
b¨or det uppfylla kraven i materiallagstiftningen. Detta regleras i f¨orordning (EG) nr
1935/2004 – om material och produkter avsedda att komma i kontakt med livsmedel.
[18] Lagstiftningen s¨ager att materialet under avsedda anv¨andningsf¨orh˚allanden inte
f˚ar ¨overf¨ora ¨amnen till livsmedel i s˚adan utstr¨ackning att det utg¨or en risk f¨or
m¨anniskors h¨alsa, medf¨or en oacceptabel f¨or¨andring i livsmedlets sammans¨attning
eller medf¨or en f¨ors¨amring av livsmedlets smak- och luktegenskaper. Om ett material
¨
Figur 10: Egenskapskarta f¨or olika material d¨ar styrka mot kostnad per volymenhet j¨amf¨ors i CES Edupack. Dessa kartor ger en ¨overblick p˚a materialegenskaper och hur v¨al de kan fylla ett syfte relativt andra material.
Figur 11: Milj¨oanpassad utvecklingsprocess betyder att hela produktens livsl¨angd beak-tas. Figuren delar upp en produkts liv i ˚atta steg som ¨ar v¨asentliga att ta h¨ansyn till i produktutvecklingsprocessen [17].
3.3.4 Design For Manufacturing
DFM, Design For Manufacturing, ¨ar ett uttryck som inneb¨ar att designen ska vara
m¨ojlig att tillverkas p˚a ett kostnadseffektivt och kvalitetss¨akrat s¨att. Vid
tillverk-ning av mindre volymer ¨ar det ibland billigare att anpassa tillverkningen utifr˚an
tillverkningsmetoden. Med begreppet DFM ing˚ar metoder som m¨ojligg¨or en
billi-gare tillverkning, samt utveckling av en produkt med enkel och snabb montering,
vilket minskar monteringskostnader [9].
Den totala kostnaden per enhet kan ber¨aknas med r¨orliga kostnader och fasta
kost-nader. R¨orliga kostnader ¨ar beroende av antalet enheter som producerats, hur snabbt
det g˚ar att montera produkten och m¨angden material som g˚ar ˚at. Tabell 4 visar
ty-pisk monteringstid f¨or olika inf¨astningsmetoder. Fasta kostnader kan vara
maskin-kostnader och kostnad f¨or verktyg som beh¨ovs vid montering. De fasta kostnaderna
blir procentuellt l¨agre per skapad produkt enligt formeln nedan:
T otal kostnad per enhet = R¨orliga kostnader/perst. + F asta kostnader/V olym
Tabell 4: Typiska tider vid manuell montering av produkter. I tiderna ing˚ar inpassning och hantering av komponenterna, m¨att i sekunder [9].
Komponent Min max medel
Skruv 7,5 13,1 10,3
Sn¨appassning 3,5 8,0 5,9
Sprint 3,1 10,1 6,6
4
Framtagning av n¨
aringstillf¨
orselssystem
I detta kapitel presenteras framtagningen av ett n¨aringstillf¨orselsystem i
enhetlig-het med de metoder som ¨ar beskrivna i kapitel 3. Det ¨ar indelat i tre
underka-pitel: m˚alspecifikation, konceptutveckling och detaljutveckling. Produktbehov
sam-manfattas, m˚alspecfikation skapas, konceptgenerering och val av koncept genomf¨ors.
Detaljutveckling med ber¨akningar, CAD-visualiseringar, tillverkningsanalys och
ma-terialval presenteras. Kapitlet utformar ett n¨aringstillf¨orselsystem som best˚ar av tre
huvudsakliga delar; en fodertank, en matarskruv och ett yttre h¨olje som bland
an-nat ska underl¨atta anv¨andningen av systemet. Systemet ¨ar placerat direkt ovanp˚a
akvariet. Fodret leds fr˚an fodertanken, som ¨ar placerad ovanf¨or matarskruven, ned
till matarskruven som via dess rotation skjuter ut fodret.
4.1
Kundspecifiktation
Utifr˚an ett m¨ote med f¨oretagen HOME och JOIN arbetades en behovslista fram
med 8 punkter f¨or att rama in vad som ¨ar viktigt f¨or produkten och utvecklingen
av n¨aringstillf¨orselsystem.
• Fiskarna i akvarietanken ska kunna matas med varierande m¨angd mat vid
l¨ampligt antal g˚anger per dygn. Antalet ¨ar beroende p˚a vad det ¨ar f¨or fiskart
samt hur m˚anga fiskar det finns i tanken.
• Anv¨andaren st¨aller in automatisk matning via en applikation p˚a en par-kopplad
enhet. Med denna funktion ska utdelningen av mat i akvariet kunna g¨oras
au-tomatiskt utan anv¨andarens n¨arvaro i hemmet.
• Fiskmaten som anv¨ands kommer i form av runda pellets.
• Alla fiskar i akvariet ska totalt ¨ata 55 gram fiskfoder varje dag f¨or att v¨axterna
ska f¨orses med tillr¨ackligt mycket n¨aring.
• Foderdoseringsfacket b¨or vara anv¨andarv¨anligt utformat s˚a att det ¨ar enkelt
att fylla p˚a.
• Foderdoseringsfacket b¨or rymma en s˚a stor m¨angd att systemet kan l¨amnas
cirka 30 dagar utan anv¨andarens ¨oversikt.
• Komponenterna och materialet som anv¨ands ska vara billiga och livsmedels-klassade.
• Produkten ska vara l¨att att reng¨ora eftersom den ska vara i en k¨oksmilj¨o.
Behovslistan g¨ors om till behovstabell med betyg utefter relevans och prioritering,
Tabell 5: Behovstabell som sammanfattar kundbehoven. Relevansen ¨ar framtagen med tanke p˚a arbetsresurser och f¨or att f˚a en komplett fungerande produkt. Behov ett och tv˚a ¨
ar bredden och djupet hela systemet ska ta upp och prioriteras h¨ogt. Fr˚an HOME ¨ar det sagt att systemet ska g˚a att styras digitalt via en applikation vilket g¨or att behovet f¨or nummer fem ¨ar h¨ogt. De med l¨agre betyg som nummer nio och tio finns m¨ojlighet att nedprioritera i brist av tid, d¨ar av deras l¨agre relevans.
NR BEHOV RELEVANS
1 - 5
1 L˚adans bredd < 60 cm 5
2 L˚adans djup < 63 cm 5
3 bortaget behov
-4 F¨orse akvariet med n¨aring 5
5 Systemet g˚ar att styra digitalt 4
6 Systemet ¨ar utformat att fungera med fiskmat i pelletsform 4
7 bortaget behov
-8 Systemet ¨ar anv¨andarv¨anligt 4
9 Systemet rymmer tillr¨acklig m¨angd mat f¨or minst 30 dagar 3
10 Komponenter och material ¨ar billiga 2
11 Komponenter och material kan vara i kontakt med mat 5
12 Produkten har snygg design 3
13 Produkten ¨ar l¨att att reng¨ora 3
Utifr˚an behovslistan skapas en lista med egenskaper, se tabell 6, som g¨or att behoven
g˚ar att m¨ata och ¨ar l¨attare att betygs¨atta.
Tabell 6: Egenskapstabell som svarar mot behoven i tabell 5. Egenskapstabellen visar vilka behov de svarar mot och utifr˚an detta har de f˚att ett relevansbetyg. Nummer 4, 6 och 10 g˚ar inte att f˚a m¨atdata p˚a vilket inneb¨ar att po¨angs¨attningen ¨ar subjektiv i dessa fall. En sammanfattning av relevansen av de olika egenskaperna f¨ormedlas i arbetets m˚alspecifikationer.
NR BEHOVS NR M ¨ATBARA EGENSKAPER ENHETER RELEVANS 1 - 5
1 1,2 Dimensionering m 4
2 4 Dosera n¨aring g/s 5
3 5 Programmerbar Bin¨ar 4
4 4, 6 S¨arkskillda l¨osningar f¨or pelletsf¨orflyttning Lista 5
5 1,2,6 Komponentstorlek m3 4
6 5,8 Intuitiv anv¨andning Subjektivt 4
7 9 F¨orvaringsvolym m3 2
8 10 Pris tillverkningskostnad per enhet 1 9 11 Livsmesdelsklassade Bin¨ar 5 10 8,12,13 Tilltalande till kund Subjektivt 3
11 13 Reng¨oringsbar Bin¨ar 3
12 5 St¨omf¨ors¨orjning V 4
M˚alspecifikationerna ¨ar f¨oljande:
• Produkten som utvecklas ska dosera n¨aring till akvarietanken och g˚a att styra
digitalt.
• Komponenterna som l¨oser detta borde vara s˚a sm˚a som m¨ojligt f¨or att p˚a ett
smidigt s¨att placeras in i vitvaran och inte ta upp f¨or mycket plats.
• Anv¨andningen ska vara intuitiv och inte f¨or komplicerad. Produkten ska enkelt
g˚a att ta is¨ar f¨or reng¨oring i diskmaskin.
• Materialet som anv¨ands i produkten ska vara livsmedelsklassat eftersom det
indirekt kommer p˚averka kvalit´en p˚a maten som odlas i systemet.
• Produkten kommer vara str¨omf¨ors¨orjd och d¨armed ¨ar det av stor vikt att
k¨ansliga delar inte har kontakt med vatten.
• Placeringen av n¨aringstillf¨orselssystemet i vitvaran kommer p˚averka hur
kun-den anv¨ander den och hur mekaniken fungerar, d¨arav kommer placeringen vara
av stort intresse.
4.2
Konceptutveckling
Konceptutvecklingen delas upp i fyra delar, f¨orst˚aelse av problem, extern s¨okning,
intern id´egenerering och konceptval.
4.2.1 F¨orst˚aelse av problem
Via m˚alspecifikationerna kategoriseras problemet in i tre huvudproblem, energi,
n¨aring och utl¨osare, se figur 12. F¨or ¨okad f¨orst˚aelse av arbetet delas det in i olika
problemkategorier. F¨orsta uppdelning ¨ar i energi, n¨aring och utl¨osare. Vidare delas
problemen upp i delproblem f¨or att f¨orklara hur de relaterar till varandra och g¨ora de
l¨attare att l¨osa. Att lagra Energi eller att str¨omf¨ors¨orja modulen, samt att konvertera
energin till en r¨orelse, ¨ar delproblemen f¨or energin. N¨aring har delproblemen
lag-ring av n¨aring, vilket inneb¨ar vart alla pelletskulor ska f¨orvaras. N¨aringsdoseringen
genomf¨ors f¨or att utfodra fiskarna och ¨ar den sista kopplingen mellan
doseringssyste-met och akvariet. Utl¨osare ¨ar beskrivning av kommunikationen mellan applikation,
signal och system. Delproblemet Utl¨osare kommer inte att utvecklas i arbetet.
4.2.2 Extern s¨okning
Extern id´egenerering ber¨or insamling av information kring doserande system som
kan anv¨andas i utvecklingen av fodertillf¨orselsmekanismen. Alla f¨oljande
Figur 12: Visualisering av produktens uppdelning av 3 huvud kategorier som delas upp i fler delproblem. Alla delproblem leder till det slutliga m˚alet, att fiskarna i akvarietanken blir matade.
Koncept A, matarskruv, p˚a engelska auger screw, ¨ar ett system drivet av en elektrisk
motor. Motorn driver en roterande skruv som f¨orflyttar fodret i dess axiella riktning.
Rotationshastighet och stigning p˚a skruvens g¨anga ¨ar avg¨orande f¨or hur snabb och
exakt doseringen ¨ar, se figur 13.
Figur 13: Koncept A, matarskruv. En fodertank ¨ar placerad ovanf¨or matarskruven som drivs av en elmotor [20].
Koncept B, en roterande doseringssf¨ar, ¨ar ett system drivet av en elektrisk motor.
Motorn driver en roterande sf¨ar med foderdoseringsfack. Doseringsm¨angden ¨ar
be-roende av hur m˚anga grader sf¨aren roterar och doseringsfackens volym, se figur 14.
Figur 14: Koncept B, roterande doseringssf¨ar i en musliedispenser. Doseringssf¨aren har doseringsfack och ett vred som anv¨ands f¨or att dosera manuellt [21].
Koncept C, roterande doseringsbricka, ¨ar ett system drivet av en elektrisk motor.
Brickans rotationsaxel ¨ar vertikal och doseringen sker genom att brickans
doserings-fack fylls p˚a fr˚an en fodertank som sitter monterad ovanf¨or. Doseringsbrickan roteras
med en motor vilket f˚ar fodret att skjutas ut genom en ¨oppning i matarens ytterh¨olje,
se figur 15.
Figur 15: Koncept C, roterande doseringsbricka med en fodertank monterad ovanf¨or. Fodret skjuts ut av rotationen som drivs av en elmotor placerad under den roterande brickan. [7].
Koncept D, skjutbart doseringsfack, ¨ar ett elektromagnetiskt styrt system d¨ar en
komponent med ett foderfack f¨orskjuts mellan ett l¨age under en foderf¨orvaringstank
och ett l¨age ¨over ett doseringsh˚al. Doseringsm¨angden ¨ar beroende av foderfackets
Figur 16: Koncept D, skjutbart doseringsfack. R¨orelsen av doseringskomponent A styrs av en elektromagnet. Volymen B ¨ar m¨angden foder som f¨orflyttas vid varje enskild dosering [7].
Koncept E, vibrationsdriven dosering. Med en vibrationsmotor kan f¨orem˚al f¨orflyttas
horisontellt och vertikalt. Fodret transporteras i ett sp˚ar fr˚an foderf¨orvaringstanken
till fisktanken. Figur 17 ¨ar en konstruktion f¨or vibrationsdriven dosering.
Figur 17: Koncept E, vibrationsdriven dosering. Patentritningen visar en vibrationsdriven doseringskonstruktion i sidovy (fig 1) och vy uppifr˚an (fig 2). F¨orem˚al f¨orflyttas i ett sp˚ar upp och runt cylindern [22].
Koncept F, dosering med transportband, ¨ar ett system drivet av en elektrisk motor.
Fodret doseras till fisktanken med ett transportband. Doseringen ¨ar beroende av
Figur 18: Koncept F, dosering med transportband. En fodertank ¨ar monterad ovanf¨or transportbandet. Fodret doseras fr˚an fodertanken till fisktanken med ett motordrivet transportband [7].
4.2.3 Intern id´egenerering
Den interna id´egenereringen startar med tv˚a brainstormingsessioner. En session som
fokuserar p˚a placering av fodertanken samt f¨orflyttning av fiskmaten fr˚an tank till
akvarium, och en ytterligare session som fokuserar p˚a utformning av
doseringssy-stemet och interaktion med denna. Den senare delen kommer ligga till st¨orre grund
f¨or detaljutvecklingen d˚a den externa s¨okningen g˚ar igenom de flesta grundid´eer till
l¨osningar av doseringskoncept.
Placeringen av fodertanken brainstormas och resulterar i ett fyra placeringar. Ovanp˚a
akvariet, bredvid, under och inuti akvariet, skisser visas i bilaga A.
4.2.4 Konceptval
Placeringen av fodertanken p˚averkar hela doseringssystemets utformning och d¨armed
hur det uppfyller de identifierade behoven i tabell 5. Eftersom placeringen inte
n¨odv¨andigtvis p˚averkar alla behov utv¨arderas den enligt f¨oljande 6 kriterier;
• Volymeffektivietet
• Tillverkningsanpassad - Att produkten ¨ar utformad f¨or att vara enkel och billig att tillverka.
• L¨att att reng¨ora
• Tillg¨anglighet - M¨ojligheten f¨or anv¨andaren att hantera tanken.
• Teknisk m¨ojlighet - ¨Ar det ett utforskat koncept tekniskt samt hur fungerar
det ihop med akvariet.
• P˚alitlighet - Hur m˚anga andra delar som konceptet f¨orlitar sig p˚a och
Den vinnande placeringen som presenteras i tabell 7 ¨ar att fodertanken placeras ovan
doseringsmekanismen. Denna placering inneb¨ar ¨aven en l¨osning p˚a ett annat
delpro-blemen, transportera n¨aring till dosering, som presenteras i problemformuleringen i
figur 12. Transporten av n¨aring till doseringen sker av gravitationen eftersom
foder-tanken ¨ar placerad direkt ovanf¨or doseringsmekanismen. Grund till betygs¨attning
av foderplacering ˚aterfinns i bilaga B.
Tabell 7: Placeringen av fodertanken betygs¨atts, den vinnande placeringen blir ovanp˚a fisktanken. Tabellen visar vilka olika kategorier som betygs¨attes och deras viktning. Vikt-ningen ¨ar baserad p˚a behov och egenskapens relevans f¨or att f˚a fram ett s˚a r¨attvist betyg som m¨ojligt. De olika placeringarna av fodertanken ¨ar i f¨oljande ordning: Placerad ovan p˚a fisktanken, vid sidan av fisktanken, under fisktanken och inuti fisktanken.
FODERPLACERING Viktning P˚a fisktank Sidan av fisktank Under fisktank I fisktank
Volymeffektiv 0,18 4 2 1 5
Tillverkningsanpassad 0,14 5 5 5 3
L¨att att reng¨ora 0,14 5 3 5 1
Tillg¨anglighet 0,18 2 4 5 1
Teknisk m¨ojlighet 0,22 5 3 4 3
P˚alitlighet 0,14 5 3 2 1
Total 1 4,28 3,28 3,64 2,44
Fodertillf¨orselsmekanismen b¨or uppfylla de identifierade behoven i tabell 5. Eftersom
foderdoseringsmekanismen inte n¨odv¨andigtvis p˚averkar alla behov utv¨arderas den
enligt f¨oljande 7 kriterier;
• Volymeffektiv
• Tillverkningsanpassad - Att produkten ¨ar utformad f¨or att vara enkel och billig att tillverka.
• L¨att att reng¨ora
• Teknisk m¨ojlighet - ¨Ar det ett utforskat koncept tekniskt samt hur fungerar
det ihop med akvariet
• P˚alitlighet - Hur m˚anga andra delar som konceptet f¨orlitar sig p˚a och
riskfak-torn med den typen av system.
• Fuktf¨orslutande - Hur fuktf¨orslutande ¨ar doseringsmekanismens form. • Doseringsprecision
I konceptvalstabellen, tabell 8, redovisas valen f¨or hur Koncept A-F, fr˚an Externs¨okning
4.2.2 betygsatts enligt ovanst˚aende kriterier. P˚a grund av tabell 7 och dess
resul-tat ¨ar det bara koncept vars utformning som tillgodoser att fodertanken ¨ar ovanp˚a
Tabell 8: Dosering av fodret betygss¨atts, den vinnande doseringen blir matarskruv. Ta-bellen visar utifr˚an vilka olika kategorier som betygs¨attes och deras viktning. Viktningen ¨
ar baserad p˚a behov och egenskapsrelevansen f¨or att f˚a fram ett s˚a r¨attvist betyg som m¨ojligt. A till F ¨ar koncepten fr˚an Externs¨okning och den externa konceptgenerering-en. Koncepten A-F ¨ar i f¨oljande ordning, A matarskruv, B roterandedoseringssf¨ar, C roterandedoseringsskiva, D elektromagnetsiktstyrddosering, E vibrationsdosering och F transportband.
FODERDOSERING Viktning K. A K. B K. C K. D K. E K. F
Volymeffektiv 0,15 4 4 2,5 3 4 1
Tillverkningsanpassad 0,11 4 4 4 3 5 1
L¨att att reng¨ora 0,11 4 4 4 4 5 3
Teknisk m¨ojlighet 0,18 5 5 5 2 2 3 P˚alitlighet 0,11 5 3 3 3 2 4 Fuktf¨orslutande 0,15 3 5 5 5 1 3 Doseringsprecision 0,19 5 4 4 3,5 5 4,5 Total 1 4,33 4,22 4 3,3 3,38 2,87
4.3
Detaljutveckling
I det h¨ar kapitlet presenteras detaljutvecklingen av det vinnande koncepten som
¨
ar att fodertanken ¨ar placerade ovanp˚a fisktanken och att foderdoseringen sk¨ots
av en matarskruv. Med ber¨akningar dimensioneras volymen p˚a fodertanken till
6, 2dm3 och matarskruven ber¨aknas kr¨ava ett vridmoment p˚a 0, 020N m f¨or att
kun-na f¨orflytta fodret. CAD-modelleringar p˚a alla komponenter och ritningsunderlag
skapas. Redovisning av monterings- och materialkostnader enligt DFM utf¨ors.
De-sign for environment och materialval utf¨ors. Materialen som n¨aringstillf¨orselsystemet
¨
ar tillverkad av ¨ar polycarbonate (PC), High-density polyethylene (HDPE), silikon
och Rostfritt st˚al. En ¨oversiktlig presentation av konceptets placering i hela systemet
samt den t¨ankta interaktionen med produkten.
4.3.1 Dimensionering av fodertank och matarskruv
F¨or att dimensionera systemet och dess mekaniska delar kommer arbetet anv¨anda
sig av ber¨akningar av maskinelement. Ber¨akningar utf¨ors f¨or b˚ade fodertankens
vo-lym och f¨or dimensioneringen av matarskruven.
Fodertankens volym ber¨aknas med f¨oljande variabler; antal dagar systemet ska f¨orse
fiskarna med fiskfoder, hur mycket de ¨ater per dag och fiskfodrets densitet.
En-ligt m˚alspecifikationen i kapitel 4.1 b¨or fiskarna ¨ata 55 gram foder dagligen och
ber¨akningarna g¨ors f¨or att fodret ska r¨acka 30 dagar. Med formeln f¨or densitet,
ek-vation 1, kan en uppskattning f¨or fodertankens volym g¨oras. F¨or att ber¨akna p˚a
extremfall ber¨aknas volymen f¨or ett l˚agdensitets foder, 267, 11 kg/m3.
30 dagar · 55g = 1650g 1, 65kg
267, 11kg/m3 = 0, 0062m
3
Fodertanken b¨or ha volymen 6,2 dm3 f¨or att kunna f¨orse fiskarna med 55 gram mat
dagligen i 30 dagar med ett fiskfoder med densiteten 267, 11 kg/m3.
Dimensioneringen av matarskruven ber¨aknas genom teorin om skruvf¨orband enligt
Maskinelement av M. M¨agi, K. Melkersson och M. Evertsson [13]. G¨angans
stig-ningsvinkel p˚a medelradien, ϕ, ber¨aknas med
tan ϕ = P
2πr2
(2)
Den skenbara friktionsvinkeln p0 ber¨aknas med
tan p0 = µ
cosα (3)
Den totala axiella kraften l¨angs skruven. Summan av ∆F0 ¨ar de krafter som p˚averkar
skruven och dess g¨anga. Dessa krafter kan vara friktionskraften och andra krafter
som g¨or motst˚and vid skruvens ˚atdragning eller f¨orflyttning axiellt.
Fax = Σ∆F0cos(ϕ + p0) (4)
Momentet kring centrumlinjen av skruven kan f¨orklaras med
M˚at = Faxr2tan(ϕ + p0) (5)
Antag att de krafter som p˚averkar och motverkar r¨orelsen f¨or matarskruven ¨ar
mas-san fr˚an fodret i fodertanken som trycker ned mot matarskruven och massan av
fodret i matarskruven som bromsar r¨orelsen med sin friktionskraft, se figur 19.
En grundmodell av matarskruven ¨ar gjord f¨or att best¨amma radien och P
(stigning-en). Stigningen g¨ors kortare f¨or att minska vridmomentet som kr¨avs f¨or att rotera
matarskruven.
Kraften fr˚an fodertanken uppskattas vara en punktkraft som p˚averkar
matarskru-ven. Genom diametern p˚a anslutande fodertanksr¨or och dess fodervolym, uppskattas
kraften samt via h¨ogdensitetsfodret, 711, 35 kg/m3 [12], detta ger
Ff oder = π · (d/2)2· h · ρ · g
Ff oder = π · (0, 044/2)2· 0, 213 · 711, 35 · 9, 82 = 2, 2624N
Figur 19: Krafterna som p˚averkar matarskruven ¨ar Ff oder och friktionskraften, Ff riktion,
av den totala massan av foder i skruven. Radien r i figuren ¨ar r2 i ber¨akningarna som
definieras som g¨angans medelradie, α ¨ar g¨angans halva profilvinkel och P ¨ar stigningen av matarskruven. Matarskruven har en stigning (P) p˚a 13 mm, α p˚a 15o och radien 16,5 mm.
V olymF oder = V olymCylinder− V olymM atarskruv
V olymF oder = 173500 − 72700 (mm3) = 100800mm3 = 1, 008 · 10−4m3
Ff riktion= V olymf oder· ρ · g · µ
Ff riktion= 1, 008 · 10−4· 711, 35 · 9, 82 · 0, 4 = 0, 2817N
De tv˚a krafterna Ff oder och Ff riktion summeras till den totala axiella kraften, d˚a
alpha ¨ar 15 grader, enligt ekvation 3 - 4.
Fax = (Ff oder+ Ff riktion) · cos(ϕ + p0) = 2, 1441N
D˚a blir totala vridmomentet, enligt ekvation 5
M˚at = 0, 020N m
Detta vridmoment kan anv¨andas f¨or att best¨amma vilken motor som ¨ar tillr¨ackligt
4.3.2 CAD-modellering av koncept
Den slutliga produkten best˚ar av 16 komponenter. Dessa visas i figur 20 - 21.
Fi-gur 20 visar upps¨attningen av fodertanken och strukturen runt om. Figur 21 visar
upps¨attningen av matarskruvanordningen. Figur 22 visar de inre delarnas placering
i en genomsk¨arningsvy. 1 Fodertank lock 2 Fodertank 3 Övre ram 4 Elektrisk kontakt 5 Mätarglas 6 Hölje 7 Handtag 8 Bottenplatta Sammanställnings- ritning B Sammanställningsritning A 1 2 3 5 6 7 8 7 4
Figur 20: Sammanst¨allningsritning A Del 1 ¨ar locket som f¨orsluter fodertanken. Del 2 ¨ar fodertanken, del 3 ¨ar ¨ovre ram som stadgar upp h¨oljet. Del 4 ¨ar en kontakt f¨or str¨omf¨ors¨orjning till stegmotorn. Del 5 ¨ar ett m¨atarglas d¨ar anv¨andaren kan kontrol-lera foderniv˚an i fodertanken. Del 6 ¨ar h¨oljet. Del 7 ¨ar tv˚a handtag som anv¨ands f¨or att dra ut l˚adan fr˚an sin position ovanf¨or fisktanken. Del 8 ¨ar bottenplattan d¨ar matar-skruvsupps¨attningen (sammanst¨allning B) och h¨oljet ¨ar monterat.
1 Stegmotor 2 Motorfäste 3 Motorfästesdistans 4 Sko 5 Matarskruvhus 6 Matarskruv 7 Lucka 8 Foderledare Sammanställningsritning B 1 2 3 4 5 6 7 8
Figur 21: Sammanst¨allningsritning B del 1 ¨ar stegmotorn. Del 2 ¨ar motorf¨aste som h˚aller motorn p˚a plats p˚a bottenplattan. Del 3 ¨ar en distans f¨or att linjera motorn med matar-skruvhuset. Del 4 ¨ar en sko/f¨aste f¨or att h˚alla fast skruvhuset och m¨ojligg¨ora demontering. Del 5 ¨ar matarskruvhuset som i monterat l¨age har anslutning med fodertanken. Del 6 ¨ar matarskruven. Matarskruven sitter p˚a motoraxeln med friktionspassning s˚a att den enkelt kan tr¨adas av. Del 7 ¨ar en lucka som agerar som en fuktsp¨arr s˚a att fukt inte ska komma i kontakt med fiskfodret i foderbeh˚allaren. Luckan ¨okar konceptets fuktf¨orslutande egen-skaper. Del 8 ¨ar foderledaren, den leder fodret till fisktanken och f¨orhindrar spridningen av fukt fr˚an fisktanken till resterande system.
4.3.3 Materialval
D˚a materialval utf¨ors b¨or f¨oljande materialkrav som ¨ar baserade p˚a m˚alspecifikationen
i kapitel 4.1 uppfyllas;
• Materialet skall vara s¨akert i kontakt med livsmedel
• Materialet skall ha utm¨arkt t˚alighet vid kontakt med vatten
• Materialet skall vara l¨att att reng¨ora och t˚ala temperaturer som uppkommer
i en diskmaskin, ca 70 ◦C.
F¨oljande egenskaper som ber¨or DFE, kapitel 3.3.3, ¨ar ¨onskv¨arda och kan p˚averka
materialvalet;
• Materialet skall ha ett relativt l˚agt CO2 avtryck.
• Materialet skall g˚a att ˚atervinna.
F¨oljande egenskap som tas upp i kundbehov, kapitel 4.1, ¨ar ¨onskv¨ard;
• Materialet skall ha ett relativt l˚agt pris.
Med krav, ¨onskv¨arda egenskaper och materialkartor fr˚an materialdatabasen
Edu-pack [16], se tabell 9 och bilaga C, utf¨ors materialvalen.
Tabell 9: Material och dess olika v¨arden utifr˚an krav och ¨onskem˚al. De olika kategorierna ¨
ar; maximum service temperature, om materialet ¨ar vattent˚aligt, dess CO2 avtryck vid
tillverkning per kilo, pris per kilo och om de ¨ar transparenta. V¨ardena ¨ar medelv¨arden fr˚an Edupack [16].
Material Max s. temp. Vattent˚alig CO2 Pris Transparent ◦C (ja/nej) (Kg/kg) (Sek/Kg) (ja/nej)
PC 110 ja 4,8 30 ja ABS 70 ja 3,4 27 nej HDPE 100 ja 2,85 14 nej PS 82 ja 2,5 19 ja Silikon 225 ja 6,5 50 nej NR 14 ja 1,9 14 nej Rostfritt st˚al 1150 ja 5,4 28 nej Aluminium (N.a-h) 350 ja 13,7 24 nej
F¨or fodertank och m¨atarglas ¨ar materialet polycarbonate (PC) l¨ampligt p˚a grund av
dess transparens och strukturella egenskaper. PC g˚ar att vakuumforma vilket kan
vara en l¨amplig tillverkningsmetod f¨or fodertanken. F¨or ¨ovriga plastkomponenter
som inte beh¨over vara genomskinliga, s˚a som delarna tillh¨orande matarskruven i
figur 21 samt fodertankslocket, den ¨ovre ramen och handtagen i figur 20, ¨ar
High-density polyethylene (HDPE) ett l¨ampligt material. HDPE ¨ar en vanlig plastsort f¨or
4.3.4 Monteringstid och materialkostnad
Tiden f¨or monteringen baseras p˚a tabell 4 och resulterar i tabell 10 nedan.
Monte-ringstiden utifr˚an tabell 10 blev ca 5 minuter.
Tabell 10: Tabellen ¨ar uppdelad i komponent, antal och total tid, medelv¨ardet av tid fr˚an tabell 4. Antalet ¨ar ber¨aknat utifr˚an figur 20 - 21.
Komponent antal Tid
Skruv 24 247,2
Sn¨appassning 8 47,2
Sprint 0 0
Fj¨ader 0 0
Total 294,4
M¨angden material p˚averkar den r¨orligakostnaden enligt kapitel 3.3.4. D¨ar priset f¨or
de olika materialen ¨ar tagna fr˚an Edupacks databas [16].
Tabell 11: Materialkostnaderna f¨or de ing˚aende materialen i konstruktionen visas i tabel-len baserat p˚a vikten av materialet som anv¨ands per produkt, dess kostnadsdensitet och den totala summan. Det som inte tas med i denna tabell ¨ar motorn och dess str¨omf¨orande teknik. Massan av de olika materialen ¨ar baserade p˚a CAD-modellerna f¨or systemets kom-ponenter. Priset per kilo, SEK/kg, och densiteten, kg/m3, ¨ar data som h¨amtats fr˚an Edupack [16].
Material Vikt (g) ρ (kg/m3) Sek/Kg Kostnad (Sek)
PC 197,4 1205 30 5,922
HDPE 333,6 940 14 4,6704
Silikon 59,1 1180 50 2,955
Rostfritt st˚al 2152 7900 28 60,256
4.3.5 Slutgiltigt koncept, placering och interaktion
Kapitlet visar placeringen av det utvecklade konceptet och hur interaktionen med
produkten ¨ar t¨ankt att fungera. Placeringen av n¨aringstillf¨orseln i f¨orh˚allande till
resterande akvaponiska system visas i figur 23.
Figur 23: Helhetsbild p˚a placeringen av n¨aringsdoseringen i f¨orh˚allande till resterande delar i det akvaponiska systemet. Ett helsk˚ap som ¨ar uppdelat i tre huvudsektioner, en f¨or v¨axtodling (nederst), en f¨or akvarium (mitten) och en f¨or teknik d¨ar produkten kan vara placerad var som helst s˚a l¨ange den ¨ar i kontakt med akvariet.
I figur 24 visas hur produkten demonteras vid reng¨oring. Vid f¨orsta steget lyfts hela
enheten ut fr˚an sin placering i sk˚apet och ner p˚a en k¨oksb¨ank eller liknande yta. D˚a
systemet lyfts fr˚an sin plats bryts str¨omf¨ors¨orjningen till motorn. Fodertanken och
foderledaren plockas av. N¨ar detta ¨ar gjort kan hela matarskruvshuset med
matar-skruv dras ut ur sin sko. Matarmatar-skruven f¨ors l¨att ut ur matarskruvhuset och allt g˚ar
att reng¨ora var f¨or sig, i valfri ordning. I figur 25 visas en genomsk¨arningsvy p˚a det
Figur 24: Demontering av produkten f¨or reng¨oring. Del 1, ta ut n¨aringsdoseringsl˚adan (placera p˚a l¨amplig yta). Del 2, lyft av fodertanken. Del 3, ta av foderledaren och f¨or ut matarskruvhuset. Del 4, placera i diskmaskin.
Figur 25: Renderad genomsk¨arningsvy som visar de inre komponenterna och produkten i sin halvhet.
5
Diskussion
Akvaponik ¨ar ett h˚allbart s¨att att odla mat s˚a som fisk och v¨axter, d¨ar fiskarnas
avf¨oring anv¨ands som g¨odning vid odlingen av gr¨odor. HOME vill lansera en
vitva-ruprodukt som anv¨ander sig av detta system f¨or att odla v¨axter i hemmet. I arbetet
har ett n¨aringsdoserings system f¨or fiskmatningen utvecklats. Matdoseringen drivs
av en digitalt styrd stegmotor som med en matarskruv doserar best¨amd m¨angd foder
till fisktanken. N¨aringstillf¨orselssystemet ¨ar utformat f¨or att vara anv¨andarv¨anligt.
Det g˚ar enkelt att lyfta ut fr˚an sin plats i systemet d˚a anv¨andaren beh¨over fylla p˚a
fiskfodertanken. Anv¨andaren kan enkelt demontera produkten f¨or att reng¨ora alla
komponenter som kommer i kontakt med fiskfoder.
Behoven p˚a dimensioneringen av n¨aringstillf¨orselsmodulen enligt tabell 5, (behovs
nummer 1, 2 och 3), som f¨orklarar att det ska vara en viss dimensionering p˚a
pro-dukten. Dessa m˚att relativt givmilda, p˚a 60 x 60 cm i bredd och djup och de
h¨arstammar fr˚an en tidig vision av produkten, d˚a produkten var t¨ankt att vara
helt integrerad i ett k¨okspaket och vara en del av ett ¨oversk˚ap och placeras in under
befintlig k¨oksb¨ank. Men nu ¨ar t¨ankt att vara ett frist˚aende sk˚ap som kan placeras
utan att integreras helt med b¨ankskiva och ¨oversk˚ap. Att n¨aringstillf¨orselmodulen
skulle vara som en vanlig utdragbar k¨oksl˚ada under k¨oksb¨anken och ovanf¨or
akva-riet. Men med utvecklingen av projektet ¨over tid ¨andrades tankar om produkten
och dess utformning. Produkten har utvecklats till ett h¨ogt frist˚aende sk˚ap och
n¨aringsillf¨orselmodulen till en komponent i dess teknikavdelningen, se figur 2. D¨arav
¨
ar t.ex. behoven av att det ska vara mindre ¨an 60 cm bred och djup l¨att att l¨osa,
men ocks˚a ett n¨astintill ett utdaterat krav.
Konceptvalet som har gjorts ¨ar viktat och detta ger en bra ¨overblick i de
resulte-rande prioriteringarna f¨or koncepten. Viktningen ¨ar framtagen av de grundl¨aggande
kundbehoven och m˚alspecifikationerna men betygen kommer fr˚an ˚asikter utifr˚an den
kunskap som arbetades fram och fanns om de olika koncepten. Med mer tid hade en
djupare kunskap av alla olika koncept kunnat uppn˚as. Med det hade kanske
koncept-valet i slut¨andan sett annorlunda ut. Men utifr˚an de resurser som arbetet hade var
det koncept A, matarskruven, som s˚ag mest lovande ut och hade b¨ast f¨oruts¨attningar.
Fodertankens exakta volym och d¨armed hur m˚anga dagar den r¨acker ¨ar beroende av
tv˚a antaganden, fodrets densitet [12] och HOMEs data om hur m˚anga gram foder
som fiskarna ska matas dagligen baserat p˚a v¨axternas n¨aringsbehov, detta klarg¨ors
i m˚alspecifikationer 4.1. D˚a fodrets densitet ¨ar best¨amt g˚ar det att fastst¨alla en mer
optimerad fodertanksvolym. Det som har skapats i arbetet ¨ar ett f¨orh˚allande mellan
ing˚aende variabler och det ¨ar m¨ojligt att ber¨akna en mer exakt volym d˚a slutgiltig
data ¨ar tillg¨anglig.
h˚allbarhet och om matarskruven och motorn klarar av matningen i alla l¨agen. Som
exempelvis om en foderbit/pelletskula kilar sig fast mellan r¨oret och matarskruven.
F¨or att motverka en fastkilning av en pelletskula hade en matarskruv gjord av silikon
kanske varit f¨ordelaktig ist¨allet f¨or h˚ardplast f¨or att ha m¨ojligheten till att ge vika
vid f¨or h¨oga sp¨anningskoncentrationer. Detta hade ocks˚a eventuellt ¨okat friktionen
mellan maten och matarskruven och hade p˚averkat den slutliga dimensioneringen.
Om fukt i fodertanken skulle visas vara ett st¨orre problem ¨an antaget i arbetet s˚a ¨ar
ett f¨orslag f¨or att motverka detta genom att f¨orse fodertanken med ett genomg˚aende
luftfl¨ode. Eftersom tekniksektionen d¨ar fodersystemet ¨ar placerat i troligen kommer
beh¨ova kylas kan detta f¨orslagsvis g¨oras med luftkylning med fl¨ode genom
fodertan-ken. Matarskruvens utformning ¨ar inte sj¨alvt¨atande mot fukt och kr¨aver en lucka
f¨or att f˚a en fuktsp¨arr. Om denna fuktsp¨arr inte ¨ar tillr¨ackligt effektiv och om
pro-blemet inte g˚ar att l¨osa med luftfl¨ode genom tanken s˚a kan n˚agot annat koncept
med sj¨alvt¨atande utformning vidareutvecklas.
F¨or att f˚a en ¨overblick av den aktuella foderm¨angd i fodertanken kan anv¨andaren
tit-ta genom m¨atarglaset p˚a systemets framsida, se figur 20. F¨ordelen med m¨atarglaset
¨
ar dess enkla konstruktion som b¨or vara en billig l¨osning. Nackdelen ¨ar att detta
s¨atter mer ansvar p˚a att anv¨andaren. Att hen skall vara medveten n¨ar fodertanken
b¨or fyllas p˚a, samt att systemet inte f˚ar n˚agon direkt indata p˚a hur mycket mat som
doseras. F¨orslagsvis kan hela foderdoseringssystemet st˚a p˚a en v˚ag som ger exakt
indata p˚a aktuell foderm¨angden i fodertanken. En v˚ag kan h¨oja precisionen p˚a
fisk-foderdoseringen och m¨ojligg¨ora en funktion d¨ar systemet kallar p˚a anv¨andaren d˚a
det beh¨over fyllas p˚a med foder. En l¨osning med v˚ag ger dock en mer komplicerad
och dyrare l¨osning d¨ar l¨onsamheten b¨or utv¨arderas.
I materialvalet identifieras polycarbonate (PC) som ett l¨ampligt material f¨or de
transparenta komponenterna. Detta materialval kan kritiseras eftersom
polycarbo-nate plast inneh˚aller Bisfenol A (BPA) som ¨ar ett hormonst¨orande ¨amne som sedan
2011 varit f¨orbjudet i nappflaskor. BPA frig¨ors d˚a plasten upphettas. Detta b¨or inte
vara ett problem vid normal anv¨andning av produkten eftersom de ber¨orda
kom-ponenterna inte upphettas i kontakt med livsmedel. Ett m¨ojligt passande BPA-fritt
alternativ ¨ar plastsorten Styrene acrylonitrile (SAN).
Monteringstid och utformning av konstruktionen kan f¨or¨andras utifr˚an tabell 4 och
dess monteringstidsv¨arden. Skruvar ¨ar gynnsamma d˚a de m¨ojligg¨or f¨or en komplett
demontering vid behov, medan sn¨appassning kan ge en mer permanent passning.
Bottenplattan och h¨oljet hade kunnat vara samma del som bockas tillr¨atta
vil-ket hade minskat antalet skruvar i konstruktionen. Arbetet fokusera p˚a att
mins-ka de r¨orliga kostnaderna och inte de fasta kostnaderna f¨or otillr¨acklig data och
p˚averkan av slutlig produktionsvolym. Med att ber¨akna materialkostnaderna kan
det utv¨arderas om material ¨ar v¨art dess pris eller om ett billigare material ska ses
¨
produkten samt dess kostnader. Det man kan avl¨asa ¨ar att ca 81% av
materialkost-naden kommer fr˚an rostfritt st˚al. Detta g¨aller ¨aven f¨or vikten, d¨ar 78% av vikten ¨ar
fr˚an rostfritt st˚al. Men detta beror p˚a att de st¨orsta komponenterna ¨ar gjorda av
det materialet. Men det ¨ar ocks˚a det materialet som har h¨ogst densitet. Om
tyng-den ¨ar ett problem hade ett annat material med liknande stadga men l¨agre densitet.
Samma g¨aller f¨or priset, d˚a man kan leta efter ett material som har l¨agre pris per kilo.
N˚agot som arbetet inte har tagit i beaktande ¨ar skillnad i pris f¨or olika
tillverknings-metoder. Skulle tillverkningen vara f¨or dyr kan det leda till att produkten inte blir
l¨onsam. N¨astan alla ing˚aende delar ¨ar specialkomponenter vilket g¨or att en
start-kostnad f¨or tillverkning av verktyg kan bli dyr. Ett f¨orslag p˚a ett billigare alternativ
till att formspruta plastkomponenter ¨ar att anv¨anda sig av additiv tillverkning (3D
printing). I tabell 9 visas de olika materialvalen till produktens komponenter och den
visar ¨aven plasten ABS. ABS ¨ar ett vanligt material f¨or additiv tillverkning. I detta
fall skulle HDPE kunnat ers¨attas med ABS vilket hade gjort tillverkningen billigare.
Anv¨andarv¨anligheten tas upp i kundspecifikationen, kapitel 4.1, i punkterna
”Fo-derdoseringsfacket b¨or vara anv¨andarv¨anligt utformat s˚a att det ¨ar enkelt att fylla
p˚a” och ”Produkten ska vara l¨att att reng¨ora eftersom den ska vara i en k¨oksmilj¨o”.
Dessa krav uppfylls delvis eftersom de formuleras om till bed¨omningskategorier som
p˚averkar valet av foderplacering, tabell 7, och valet av foderdoseringsmekanism,
ta-bell 8. I CAD-modellering som tillh¨or detaljutveckling tas dock omotiverade beslut
som direkt p˚averkar anv¨andarv¨anligheten, till exempel placering av handtag och
m¨atarglas p˚a h¨oljet. Av¨andarinteraktionen som kan antydas fr˚an CAD-modellen,
figur 20 och 21, f¨ortydligas i kapitel 4.3.5, Anv¨andarinteraktion. Ett s¨att att testa
och motivera dessa val ¨ar genom att till exempel bygga en verklig prototyp d¨ar olika
placeringar av handtag och m¨atarglas kan testas och dess anv¨andarv¨anlighet och
6
Slutsats
Syftet med arbetet ¨ar att utveckla en n¨aringsf¨ordelare till HOME f¨or att de ska vara
ett steg n¨armare att utveckla sin akvaponsika vitvara f¨or hemmabruk. M˚alet ¨ar att
med motiverade konceptval presentera ett l¨osningsf¨orslag som tillgodoser HOMEs
behov, via ber¨akningar, CAD modeller ritningsunderlag och analyser av Design for
manufacturing och materialval. Resultatet blev ett system som ¨ar placerat ovanf¨or
akvarietanken och som doserar fiskfoder med en matarskruv. F¨oljande punkter nedan
uppfyller m˚alet:
• Alla delar som har kontakt med foder ¨ar gjorda av livsmedelsklassade material som polycarbonate, High-density polyethylene och silikon.
• Genom dess tydliga handtag och hur komponenterna ¨ar placerade ¨ar den l¨att
att anv¨anda och f¨orst˚a sig p˚a.
• Produkten g˚ar att plocka is¨ar f¨or att enkelt reng¨oras i diskmaskin eller
hand-diska.
• Produkten kan styrs digitalt via en stegmotor och ¨ar d¨armed programmerings-kompatibel.
• Matarskruven g¨or det m¨ojligt att exakt styra m¨angden foder som doseras.
• Produkten har en foder-f¨orvaringsvolym p˚a 6,2 liter och kan d˚a l¨amnas utan
uppsyn i cirka en m˚anads tid.
• Produkten g˚ar att demontera och p˚a s˚a vis kan delar ˚atervinnas i ˚
atervinnings-stationer.
Mer exakt dimensionering och viss utvekling kan beh¨ova kompletteras med f¨or en
slutlig produkt. Detta arbete rekommenderas som ett underlag till framtida
Referenser
[1] ”M˚al 12: H˚allbar konsumtion och produktion - Globala m˚alen”, Globala m˚alen,
2020. [Online]. Available: https://www.globalamalen.se/om-globala-malen/mal-12-hallbar-konsumtion-och-produktion/. [Accessed: 10- May- 2020].
[2] ”Livsmedelsverket”, Livsmedelsverket.se, 2020. [Online]. Available:
https://www.livsmedelsverket.se/matvanor-halsa–miljo/miljo. [Accessed:
05- Mar- 2020].
[3] ”What We Do”, HOME Habitat On Mother Earth, 2020. [Online]. Availab-le: https://www.habitatonmother.earth/what-we-do.html. [Accessed: 04- Mar-2020].
[4] S. Goddek and O. K¨orner,”A fully integrated simulation model of multi-loop
aquaponics: A case study for system sizing in different environments”, Agricul-tural Systems, vol. 171, pp. 143-154, 2019. Available: 10.1016/j.agsy.2019.01.010 [Accessed 3 April 2020].
[5] S. Goddek, B. Delaide, U. Mankasingh, K. Ragnarsdottir, H. Jijakli and R. Tho-rarinsdottir, ”Challenges of Sustainable and Commercial Aquaponics”, Sustaina-bility, vol. 7, no. 4, pp. 4199-4224, 2015. Available: 10.3390/su7044199 [Accessed 13 February 2020].
[6] Rakocy, R. Shultz, D. Bailey and E. Thoman, ”AQUAPONIC PRODUCTION OF TILAPIA AND BASIL: COMPARING A BATCH AND STAGGERED CROPPING SYSTEM”, Acta Horticulturae, no. 648, pp. 63-69, 2004. Available: 10.17660/actahortic.2004.648.8.
[7] ”Chapter 19 Mechanized Feeding in Aquaculture”, Fao.org, 1984. [Online]. Avai-lable: http://www.fao.org/3/x5744e/x5744e0k.htm#4.%20feed%20distributors. [Accessed 10- Jun- 2020].
[8] ”AeroSpreaderTM S80 Feed Broadcaster - IAS Products”, IAS Products,
2020. [Online]. Available: https://iasproducts.com/products/aerospreader-s80-feed-broadcaster/. [Accessed: 21- May- 2020].
[9] K. Ulrich and S. Eppinger, Produktutveckling Konstruktion och design. Lund: Studentlitteratur, 2014.
[10] ”Intelli-FeedTM Aquarium Fish Feeder”, Lifegardaquatics.com, 2020. [Online].
Available:
http://www.lifegardaquatics.com/products/intelli-feed-aquarium-fish-feeder/. [Accessed: 19- Mar- 2020].
[11] ”Pondlink Auto Feeder - PondLink”, PondLink.com, 2020. [Online]. Available: https://www.pondlink.com/product/pondlink-auto-feeder/. [Accessed: 19-
Mar-[13] M. M¨agi, K. Melkersson and M. Evertsson, Maskinelement. 2017.
[14] A. Wikberg Nilsson, A. Ericson and P. Torlind, Design. Lund: Studentlitteratur, 2015.
[15] Creo. USA, Boston, Massachusetts: PTC, 2020.
[16] ”GRANTA EduPack - Granta Design”, Granta Design, 2020. [Online]. Avai-lable: https://grantadesign.com/education/ces-edupack/. [Accessed: 09- Mar-2020].
[17] L.Andersson, ”Design for environment”, Malm¨o Univeristet, 2019.
[18] ”Livsmedelsverket”, Livsmedelsverket.se, 2020. [Online].
Availab-le:
https://www.livsmedelsverket.se/produktion-handel–kontroll/lokaler-hantering-och-hygien/material-i-kontakt-med-livsmedel. [Accessed: 09- May-2020].
[19] ”Powder Dosing - Powder Weighing - Gain in Weight, Loss in
Weight dosing systems”, Powderprocess.net, 2020. [Online]. Available:
https://www.powderprocess.net/Dosing.html. [Accessed: 31- Mar- 2020].
[20] F. Technology, Powder Processing and Predicting
Fee-der Performance”, AZoM.com, 2020. [Online]. Available:
https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=13388. [Accessed: 31-
Mar-2020].
[21] ”M¨uslidispenser – 10,5 liter”, expondo.se, 2020. [Online]. Available:
https://www.expondo.se/royal-catering-mueslidispenser-10-5-liter-rostfritt-staal-10011387. [Accessed: 31- Mar- 2020].
[22] ”S2654465A - Feeder bowl - Google Patents”, Patents.google.com, 2020. [On-line]. Available: https://patents.google.com/patent/US2654465A/en. [Accessed: 02- Apr- 2020].
Bilaga A
Skisser brainstorming
Figur 26: Uppskruvningsbart foder-band placerad ovanp˚a akvariet.
Figur 27: Roterande hjul ovanp˚a akva-rie som g¨or att mat trillar ner n¨ar hjulet roterar.
Figur 28: Foder placering vid sidan av akvariet f¨or pressas upp och trillar ¨
overkanten p˚a akvariet.
Figur 29: Avtagningsbar modul som l¨att g˚ar att fylla p˚a med fiskfoder.
Figur 30: Cylinder fylld av fiskmat, n¨ar fiskarna st¨oter till den trillar lite mat ut av rotationen eller st¨oten.
Figur 31: Ett magasin av mat som g˚ar att koppla loss ur en urgr¨opning p˚a fram-sidan av produkten.
Figur 32: Font¨an som skjuter ut maten underifr˚an fisktanken.
Figur 33: En helt undervattens mat-ning som bildar en ny vattenyta under vattnet som f¨ors upp via en matarskruv.
Bilaga B
Grund till betygs¨
attning av konceptval
Fodertankens placering p˚a systemet
I betygs¨attningen av volymeffektivietet f˚ar placeringen av fodret ”i fisktankendet
h¨ogsta betyget, det skulle vara en flytande puck av foder eller n˚agon form av
an-ordning som g¨or att maten alltid finns i akvariet. Andra plats ¨ar det placeringen
”fodertanken ovanf¨or akvarietp˚a grund av ”vitvarans- utformning. Placeringen
”Si-dan av akvariettar upp yta som begr¨ansad i och med att vitvanan har en maxbred
vilket g¨or att den fick n¨ast l¨agst betyg. placeringen av fodertanken under akvariet
f¨orlitar sig p˚a en ytterligare mekanism f¨or fodret m˚aste fraktas f¨orbi akvariet till en
doseringsmekanism. Detta g¨or att den f˚ar s¨amst betyg.
I kategori tillverkningsanppasning f˚ar placeringen av fodertanken ”i akvariet” l¨agst
betyg. F¨or att utvecklingen av detta koncept kan bli on¨odigt komplicerat och att det
kan bli sv˚arare att ha kontroll eller f˚a data p˚a m¨angden foder som g˚ar ˚at. Resterande
koncept samma potential.
L¨att att reng¨ora f˚ar p˚a fisktanken och under fisktanken samma h¨oga betyg d˚a att
f¨ora ut mekanismen blir lika en lika enkel process vid dessa placeringar. Sidan av
tanken kr¨aver en tr¨angre konstruktion p˚a grund av platsbristen och blir d¨armed
sv˚arare att reng¨ora.
Tillg¨anglighet ¨ar relativt subjektivt d˚a det beror p˚a hur l˚ang anv¨andaren och
huruvi-da de f¨oredrar att b¨oja sig ner eller str¨acka p˚a sig. Men att ¨oppna upp akvariet varje
g˚ang du ska reng¨ora eller fylla p˚a mat i beh˚allaren ¨ar besv¨arligt d¨ar av f˚ar
place-ringen ”i fiskntanken-s¨amst betyg.
P˚a fisktanken f˚ar h¨ogst betyg i p˚alitlighet f¨or att den ¨ar direkt kopplad med
dose-ringen och f¨orlitar inte sig p˚a ytterligare mekanismer som kan utg¨ora riskfaktorer
f¨or st¨orningar eller problem. Under fisktanken inneb¨ar krav p˚a en transport av foder
Mekanisk l¨osning f¨or foderdosering
I kategorin volymeffektiv f˚ar koncept A, B och koncept E h¨ogst betyg p˚a grund av
att de kan konstrueras p˚a ett mer kompakt s¨att ¨an de andra koncepten, s¨amst
be-tyg har Transportbandet koncept F som beh¨over flera roterande axlar f¨or att dosera.
Tillverkningsanppasningskategorin ger flera av koncepten h¨oga betyg f¨orutom
Kon-cept F, transportband som har s¨amst betyg. Detta f¨or att vid tillverkning skulle
passformen och avst˚andet mellan tv˚a eller flera axlar kr¨ava l¨angre tid vid montering
och arbete i j¨amf¨orelse med resterande koncept.
Vid reng¨oring och kategorin L¨att att reng¨ora har alla ganska bra f¨oruts¨attningar
g¨or att kunna plocka ut delar som g˚ar att reng¨ora, men l¨attast ¨ar koncept E. Vid
foderdoseringen vibrerar hela fodertanken med foderledare till. Foderlederaren ¨ar
liten i j¨amf¨orelse med resterande koncept och det ¨ar den som tas i ˚atanke med det
h¨oga betyget.
H¨ogst betyg fick koncept A - C i kategorin Teknisk m¨ojlighet. Koncept ¨ar utforskade
och har enklare mekanismer. Elektromagnetiskt styrd dosering och
vibrationsdo-sering ¨ar mer kr¨avande i utf¨orandet, f¨or att de ¨ar beronde p˚a mindre utforskade
doseringsalternativ relativt de andra.
P˚alitlighet har koncept E, vibrationsdosering l¨agst betyg , d˚a det ¨ar ok¨ant hur stora
vibrationer som kr¨avs eller hur fodret reagerar av vibrationsf¨orflyttningen.
Fuktf¨orslutande, man vill inte att fukt ska leta sig in i fodertanken och g¨ora
ma-ten d˚alig ¨over tid. B¨asta konceptet f¨or fuktf¨orslutning ¨ar koncept B - D, d˚a deras
beh˚allare inte m¨ojligg¨or vandring av vatten in till fodret d˚a doseringen p˚ag˚ar. L¨agst
betyg f˚ar vibrationsdoseringen som ¨ar sv˚ar att t¨ata.
F¨or att dosera r¨att och ha kontroll p˚a hur mycket mat systemet doserar ¨ar
dose-ringsprecisionen viktig och ¨aven hur den g˚ar att annpassa. H¨ogst betyg har koncept
A och E d˚a deras funktion m¨ojligg¨or enkel doseringsprecision. D˚a A doserar
beroen-de p˚a en rotationstid kan m¨angden foder varieras till ¨onskad m¨angd. Samma g¨aller
koncept E d˚a det handlar om en vibrationstid. Koncept B,C och D har en best¨amd
![Figur 13: Koncept A, matarskruv. En fodertank ¨ ar placerad ovanf¨ or matarskruven som drivs av en elmotor [20].](https://thumb-eu.123doks.com/thumbv2/5dokorg/4015002.81360/20.892.319.569.599.793/figur-koncept-matarskruv-fodertank-placerad-matarskruven-drivs-elmotor.webp)
