Transport av vardagligt gods på rullstol

EXAMENSARBETE INOM MASKINTEKNIK, Innovation och design, högskoleingenjör 15 hp SÖDERTÄLJE, SVERIGE 2017

Transport av vardagligt gods på rullstol

Development of a wheelchair’s accessory for simplifying the transport of daily stuff

Yacoub Bogosian Johannes Nyman

SKOLAN FÖR INDUSTRIELL TEKNIK OCH MANAGEMENT INSTITUTIONEN FÖR TILLÄMPAD MASKINTEKNIK

Transport av vardagligt gods på rullstol av

Yacoub Bogosian Johannes Nyman

Examensarbete TMT 2017:23 KTH Industriell teknik och management

Tillämpad maskinteknik Mariekällgatan 3, 151 81 Södertälje

Examensarbete TMT 2017:23

Transport av vardagligt gods på rullstol

Yacoub Bogosian

Johannes Nyman

Godkänt

2017-06-05

Examinator KTH

Mark W. Lange

Handledare KTH

Louise Maniette

Uppdragsgivare

Panthera AB

Företagskontakt/handledare

Martin Ekberg

Sammanfattning

Målet med projektet var att utveckla ett transporttillbehör till Panthera ABs vuxenrullstolar.

Huvudsyftet med tillbehöret var att underlätta transport av personliga ägodelar av hög vikt.

Tillbehöret har utvecklats för att uppfylla både företagets och användarens behov.

Utvecklingsprocess har genomgått fyra olika faser som haft egna syften och verktyg som gemensamt uppfyllt projektets huvudsyfte. De använda verktygen omfattade olika analyser, intervjuer,

kvalitétsutvecklingsmetoder, faktainsamling, matriser, 3D-modellering och prototypframtagning.

Dessa verktyg har utgått från kundens behov för både företag och användare.

Detta har lett till ett slutligt resultat som omfattar ett koncept i form av en arm som kan sättas under rullstolen och möjliggöra olika placeringar som underlättar åtkomligheten utan att försämra

användarens rörlighet inom rullstolen.

Nyckelord

Produktutveckling, rullstol, transporttillbehör, personliga ägodelar, CAD.

Bachelor of Science Thesis TMT 2017:23

Development of a wheelchair’s accessory for simplifying the transport of daily stuff

Yacoub Bogosian

Johannes Nyman

Approved

2017-06-05

Examiner KTH

Mark W. Lange

Supervisor KTH

Louise Maniette

Commissioner

Panthera AB

Contact person at company

Martin Ekberg

Abstract

The objective of the project was to develop a transport accessory for Panthera AB's wheelchair for adult users.

The main goal of the accessory was to facilitate the transport of personal belongings of high weight.

The accessory has been developed to meet both the needs of the company and the user.

The development process has undergone four different phases that had their own purposes and tools that jointly met the project's main goal. The used tools included various analyzes, interviews, quality development methods, fact searching, matrices, 3D modeling and prototype building. These tools are based on customer needs for both company and users.

This finish result was a concept in the form of an arm that can be placed under the wheelchair and can allow different placements to facilitate accessibility without impairing the user's mobility within the wheelchair.

Key-words

Product development, wheelchair, transport accessory, personal belongings, CAD.

Förord

Examensarbetet är utfört av Yacoub Bogosian och Johannes Nyman som ett avslutande moment på högskoleingenjörsutbildningen maskinteknik, inriktning Innovation och Design på KTH Södertälje. Examensarbetet är utfört åt Panthera AB.

Vi vill tacka dessa personer:

Vår handledare Louise Maniette, vår examinator Mark Lange och Martin Ekberg på Panthera AB.

KTH-Södertälje 2017-06-12

Johannes Nyman Yacoub Bogosian

Innehåll

1 Inledning ... 1

1.1 Bakgrund ... 1

1.2 Problemdefinition ... 1

1.3 Mål ... 1

1.4 Avgränsningar ... 2

1.5 Lösningsmetod ... 2

1.6 Kravspecifikation ... 4

2 Förundersökning ... 6

2.1 Nulägesanalys ... 6

2.2 Intervju ... 9

2.3 Behovsanalys ... 10

2.4 Funktionsanalys ... 11

2.5 Ergonomi-analys ... 12

2.6 QFD... 13

2.7 Idégenerering ... 14

2.8 Pugh-matris ... 17

2.9 Skissprocessen ... 17

3 Konceptutveckling ... 19

3.1 Morfologisk matris ... 19

3.2 Cad-modellering ... 19

3.3 Kesselringsmatris ... 22

3.4 Mekanism ... 23

3.4.1 Tillämpning av mekanism... 24

3.5 Materialstudie ... 25

3.5.1 Aluminium ... 25

3.5.2 Titan ... 25

3.5.3 Stål... 26

3.5.4 Plast ... 26

3.5.5 Materialval ... 27

3.6 FEM-analys ... 28

4 Tillverkningen och tillverkningskostnader ... 33

4.1 Extrudering ... 33

4.2 Smide ... 33

4.3 Stansning och finklippning: ... 33

4.4 Fräsning ... 34

4.5 Formsprutning... 34

4.6 Fogningsmetod ... 34

4.6.1 Svetsning ... 35

4.6.2 Termisk sammanfogning ... 35

4.6.3 Limning ... 35

4.7 Kostnader ... 35

5 Protototypframtagning ... 37

6 Resultat ... 38

7 Slutsats ... 44

8 APPENDIX ... 47

9 Referens ... 74

Nomenklatur

Pneumatik: eller tryckluftteknik innebär användning av gaser, vanligtvis luft, för att överföra, lagra och styra energi.

Hydraulik: är ett sätt att använda vätska för att överföra, lagra och styra energi med hjälp av motorer, pumpar, slangar och ventiler.

Kolfiber: är ett armeringsmaterial som består av tunna dragna trådar av kol.

PFC (Process Flow Chart) en processvisualisering för att ge en enkel visuell vägledning till hela projektets eller processens gång.

QFD (Quality Function Deployment): En metod för att omvandla användarkrav till design med kvalitetstänk och för att uppnå högre kvalité.

Ergonomi: vetenskapen om en optimering av samspelet mellan människan och miljön enligt principen att anpassa arbetet till människan.

Pugh/Kesselringsmatris: är urvalsmetoder som används för att systematiskt sålla bort de totallösningar som inte uppnår de ställda kraven samt för att välja ut de bäst utformade lösningarna.

Mekanism: Det mekaniska utförandet som möjliggör rörelse eller förhindring av rörelse.

Morfologisk matris: för att dela upp de faktorer som påverkar produktens utformning och mekanism som syftar till att föreslå olika lösningsidéer som sedan kan kombineras på olika sätt för att uppfylla funktionerna.

FEM, Finita Elementmetoden: är en numerisk metod för att lösa partiella

differentialekvationer med hjälp av datorer. FEM är integrerat i moderna CAD-system som tillåter kontroll av hållfastheten på detaljer som ännu inte existerar annat än som datormodeller.

Prototyp: är en förlaga eller testmodell som används vid utvecklingen av en produkt.

Segway: är ett tvåhjuligt självbalanserande elmotordrivet fordon avsett för transport av en person.

Brainstorm: är en metod som syftar till att lösa problem eller hitta på nya idéer.

Sträckgräns: är den högsta spänningen som ett material tål utan att plastiskt deformeras. D.v.s.

att materialet under denna gräns elastiskt deformeras utan permanent förändring i dess struktur.

Brottgräns: är den maximala spänningen ett material kan hantera vid sträckning eller dragning innan sprickningen sker.

Utmattningsgräns: försvagning som uppkommer då ett material eller en komponent utsätts för upprepade belastningar som vid ett tillräckligt antal belastningsväxlingar leder till sprickbildning och i ett senare skede till utmattningsbrott.

Poissons tal: Är en materialkonstant som anger hur ett material reagerar på tryck- och dragkrafter

E-modul: Elasticitetsmodul E är en materialberoende parameter inom hållfasthetsläran som beskriver förhållandet mellan spänning och deformation.

Densitet: ett mått som beskriver ett ämnes täthet.

Legering: är ett material med metalliska egenskaper vilket består av två eller flera grundämnen varav minst ett är metall.

Delkristallin termoplast: Kedjemolekylerna i delkristallina termoplaster är inordnade i strukturer där bindningskrafternas styrka varierar i olika områden.

Skjuvhållfasthet: Förmågan hos ett material att bibehålla sin form när det utsätts för krafter vinkelrät mot snittytan.

Skjuvspänning: spänningen som kan uppstå mellan två eller flera ihopsvetsade, nitade, spikade, skruvade och limmade material.

Säkerhetsfaktor: är en faktor som läggs in i beräkningar av hållfasthet till en konstruktion utifrån materialets sträckgräns. Det är alltså en faktor som ger säkerhet för konstruktören att konstruktionen håller.

Sprängskiss: är en ritning eller en illustration över de ingående delarna eller komponenterna i en konstruktion.

1

1 Inledning

1.1 Bakgrund

Panthera Ab är ett företag som startades 1989 och är lokaliserat i Spånga. Panthera AB utvecklar rullstolar för vuxna och barn där användarvänlighet, kvalité och låg vikt är i fokus. Företagets filosofi är att förbättra användarens rörlighet och vardagliga aktiviteter.

Företaget har idag ingen lösning som omfattar transport av tillhörigheter med hög vikt via rullstoll. Detta innebär att användarens transport av personliga ägodelar försvåras.

Därför söktes en lösning för att möjliggöra transporten av tillhörigheter utöver användaren av rullstolen. Uppdraget omfattar utvecklingen av ett tillbehör som uppfyller företaget och användarens behov. Under projekttiden kommer ingenjörsmässiga metoder att tillämpas för att nå projektmålen.

.

1.2 Problemdefinition

Med de befintliga rullstolarna är det svårt att transportera mer saker än själva användaren.

Detta medför att det finns ett behov av att utveckla ett tillbehör till Panthera AB:s rullstolar som underlättar transport av vardagligt gods av hög vikt på rullstoll.

1.3 Mål

• Tre koncept ska uppfylla användarens och företagets behov.

• CAD-modell på valda koncept.

• Förslag på material och produktionsmetoder skall redovisas.

• Beräkningar på valda koncept skall redovisas med avseende på vikt.

• Kostnadsberäkning för tillverkning av valt koncept.

• Presentera en fysisk prototyp för ett valt koncept.

2

1.4 Avgränsningar

• Projektet skall inte ta hänsyn till barnrullstolar och dess användares behov.

• Arbetet kommer inte att beröra andra personer än rullstolsanvändaren.

• Projektet skall ej omfatta rullstolanvändare med förlamning av översta delen av kroppen över bålen.

• Projektet skall inte beröra konstruktions relaterade aspekter för andra produkter än Panthera AB:s.

• Tillbehöret skall inte innehålla pneumatik, el, eller hydraulik.

• Tillbehöret ska inte omfatta transport av personliga saker som har vikt som ligger utanför företagets lastviktintervall.

• Tillbehörets materialval kommer inte omfatta kolfiber.

1.5 Lösningsmetod

För att kunna planera hur uppdraget skulle genomföras, delades projektet upp i fyra faser som representerade arbetsprocessen under projekttiden. Varje fas var utformat för att presentera olika lösningsmetoder som hade till uppgift att föra projektet framåt till ett slutgiltigt resultat.

De fyra faserna kan ses nedan:

Fas 1 som var uppstartsfasen för projektet och omfattade följande delmoment:

• Skapandet av tidplan som hade till uppgift att täcka arbetstiden och de moment som utförs.

• Rapportinledning som innefattade projektets bakgrund, problemdefinition, mål, avgränsningar, lösningsmetoder och kravspecifikationer. Dessa punkter specificerade problemet och de lösningar som kunde vara nödvändiga att tillämpa i ett senare skede.

• PFC (Process Flow Chart) har utformats för att ge en enkel visuell vägledning till hela projektets gång.

Fas 2 som var projektets problemanalysfas som tog upp följande delmoment:

• Nulägesanalys som hade som syfte att ge en uppfattning om problemets eventuella lösning idag och dess lösning inom andra marknadsrelaterade applikationer

3

• Intervjuer som berörde användaren utfördes för att få mer insikt om problemet och deras eventuella behov.

• Behovsanalys som byggts på tidigare analyser och åskådliggör användarens behov.

• Funktionsanalys som beskrev en aktivitet hos en lösning och baserades på tidigare insamlat material.

• QFD (Quality Function Deployment) har använts för att omvandla användarkrav till design med kvalitetstänk och för att uppnå högre kvalité.

• Ergonomisk analys för att synligöra ergonomiska aspekter kopplade till problemet.

• Idegenerering var en brainstormings metod för att på ett organiserat sätt ta fram nya idéer och koncept. I denna fas lades fokusen på kreativitet och utan hänsyntagande till djupare problemanalyser eller problembeskrivningar som lämnades till senare faser i utvecklingen.

• Pugh/Kesselringsmatris har använts för att sålla bort idéer som inte uppnådde de tidigare ställda kraven samt för att välja ut de bäst utformade lösningarna.

• Skisser som visualiserade tidigare idéer i utförligare ritningar.

• Morfologisk matris för att dela upp de faktorer som påverkade produktens utformning och mekanism som syftade till att föreslå olika lösningsidéer som sedan kunde

kombineras på olika sätt för att uppfylla konceptets funktioner.

Fas 3 som var projektets framtagningsfas och innefattade följande delmoment

• CAD-modellering som visualiserade skisser i tre dimensioner och möjliggjorde vidare utvecklingen.

• FEM-beräkningar utfördes för att simulera och validera Cad-modellerna utifrån dess styrka och styvhet.

• Prototypframtagning utfördes för att fysiskt visualisera de teoretiskt framtagna modellerna.

• Tillverkningskostnadsberäkningar har utförts för att undersöka olika tillverkningsmetoder som rörde produkten samt dess kostnader.

Fas 4 var projektets slutfas och innefattar följande delmoment.

• Dokumentation av projektet i form av en vetenskaplig rapport.

• Presentation som muntligt redovisade utförandet och resultatet av projektet.

• Poster som visuellt sammanfattade projektet.

4

1.6 Kravspecifikation

Nedan visas en tabell för kravspecifikationer som är ställda av kunden.

Företag

Tekniska krav Mätbara data Textförklaring Förväntad

minimivolymen för tillbehöret

800 st/år Tillverkningsvolymen ska inte understiga given data Tillverkningskostnaden

för tillbehöret 500-700 kr Prisintervall för kostnaden Högsta tänkbara

monteringstiden för tillbehöret i produktion

5 min

Tillbehörets maximala

vikt 350 gram

Minsta lastvikt 4 kg Det ska vara möjligt att transportera en vikt på minst 4 kg via tillbehöret

Maximal lastsvikt 10 kg Högsta lasten som ska kunna transporteras via tillbehöret

Sittbreddsintervallet

för rullstolen S3 33, 36, 39, 42, 45, 50

(cm) Omfattar alla bredder för rullstolen S3

Behållarens

maximala bredd 40 cm Behållarens bredd i förhållande till rullstolens sittbred bör inte understiga 40 cm.

Användaren

Tekniska krav Mätbara data Textförklaring Inom användarens

synvinkel Tillbehöret är placerat inom

användarens synområde Tillbehöret ska kunna

nås med en hand Tillbehöret är placerat inom

armräckvid

(se punkt 2.5 ergonomi- analys)

Plats för minst en hand vid åtkomst av tillbehöret

För att komma åt innehållet bör storleken minst

överskrida en handstorlek Ingen tillbehörsrörelse

under färd Tillbehöret rör sig inte

under färd.

5

Tillbehöret ska inte innehålla skadliga detaljer som kan skada användaren eller dess saker.

6

2 Förundersökning

2.1 Nulägesanalys

Nulägesanalys genomfördes för att få en objektiv bild av den nuvarande marknaden med avseende på den produkt eller tjänst som det ämnas inrikta sig på.

Denna metod var av stor betydelse eftersom den bidrog till att öka uppfattningen om vad som idag används i marknadsrelaterade applikationer inom det eftersökta området. Metoden gav även en uppfattning om eventuella patentintrång som innebar problem om ett specifikt val gjordes.

Analysen gick ut på att undersöka företagets befintliga produkter för att senare omfatta produkter av direkt konkurerande företag, samt internationella tillbehöråterförsäljare.

Undersökningen omfattade även andra branscher än rullstolsutveckling, som hade andra lösningar för transport av personliga ägodelar inom den specifika branschen.

Efter att undersöknigen genomförts för Panthera ABs tillbehör, kunde ett antal produkter som rörde transport av vardagligt gods uppmärksammans.

Figur 1 (Panthera)

Dessa tillbehör var konstruerade på olika sätt, men med samma syfte som var att transportera vardagligt gods. Det som däremot skiljde sig var kapaciteten och placeringen av tillbehören.

En direkt konkurrent för Panthera AB är RGK som tillverkar rullstolar och tillbehör. Det har uppmärksammats att företaget hade ett relativt stort sortiment av transporttillbehör av vardagligt gods. Där både placeringen av tillbehören och kapaciteten skiljde sig.

7 Figur 2 (RGK)

Väskan i figur 2 exempelvis har en kapacitet som rymmer upptill 10 liter och är utformad för att placeras under sittdynan. Vilket innebär att den har en större lastförmåga (RGK).

När det gäller internationella försäljare av tillbehör är Dietsco ett sådant företag, där både tillverkning och försäljning av universella tillbehör sker.

Figur 3 (Diestco)

Ett av dessa tillbehör som kan ses ovan har en placering under sittdyna. Tillbehöret använder ett nät för att transportera personliga ägodelar, där hög kapacitet kan uppnås.

Ytterligare ett företag som sysslar med försäljning av tillbehör är Advantage bag company.

Tillbehören har olika form och kapacitet. Kapaciteten är 19 respektive 10 liter, från vänster till höger. Placeringen för den ena är bakom ryggstödet och den andra är under sittdynan

(Advantage bag company, Advantage bag company).

8 Figur 4 (Advantage bag company, Advantage bag company)

I andra branscher finns det olika sätt att transportera personliga saker. Fastsättningsmetoder och materialval är olika beroende på placering. T.ex. Segwayen nedan har ett kardborrband runt fordonets stomme valts för fastsättning av transporttillbehör.

Figure 5 (Segway New Zealand, Segway New Zealand)

En snabb montering för tillbehöret kan också uppmärksammas exempelvis i figur 6. Där tillämpas speciella monteringsfästen på motorcykeln.

9 Figur 6 (Winding Roads)

Alla lösningar som behandlats har gett en viss insikt i konkurrensters och närbesläktade branschers produkter. Detta kan ge motiv till att förbättra eller vidareutveckla dessa lösningar för att i slutändan uppfylla de uppsatta målen för projektet.

2.2 Intervju

För att kunna få fram en bättre förståelse om kundens önskemål som involverade framtida lösningar angående utvecklingen av

tillbehöret, var det viktigt att träffa personer som transporterade personliga saker via rullstol.

Intervjuprocessen gick ut på att personligt träffa de potentiella kunderna för att få fram de önskade svaren på de frågor som berörde användarnas vardagliga situation. Intervjuerna ägde rum i svenska mässan i Göteborg där arrangemanget Leva och Fungera pågick.

Frågorna omfattade olika frågeställningar bland annat allmänna, ergonomiska och personliga frågor som berörde transport av vardagligt gods.

Tolkat behov

Inget svar

Inget svar

Ha en placering som synliggör personliga saker

Person 1

Ställda frågor

Gillar med befintligt transportsätt av vardagligt gods

Ogillar med befintligt verktyg

Förbättringsförslag

Medge synlighet ___

___

Personer

Figur 7 Intervjuanalystabell för en person

10

Metoderna som använts under intervjuerna var att dokumentera både skriftligt och med ljudupptagning. Detta för att få ett noggrannare resultat.

Intervjuarna försökte täcka en stor andel rullstolanavändare i mässan som varierade mellan olika kön och ålder. Däremot inkluderades inga barn i intervjuprocessen. Figur 7 visar ett exempel på en intervjuanalys som innefattar tolkade behov av en intervjuad person. I appendix A2 finns det en vidare utveckling av intervjuarna där alla behov kategoriseras utifrån de uppställda frågorna och svaren.

Resultatet av intervjuarna visade olika tillämpningar för transport av personliga saker och således olika behov från rullstolsanvändare.

2.3 Behovsanalys

Syftet bakom behovsanalysen var att undersöka kundens behov och att tolka dem på ett mätbart sätt. Detta för att underlätta arbetet med andra verktyg som t.ex. QFD i ett senare skede. Både föregående intervjuer samt företagets behov utgjorde en grund för denna analys.

Där syftade behovsanalysen på två olika kunder, den ena var Panthera AB och den andra var rullstolsanvändaren.

Behovsanalysen utfördes genom att dela in företagets respektive användarens behov i två olika tabeller.

Företagets behovstabell kategoriserades enligt nedanstående tabell.

Maximala vikt 350 gram

Företag Kundutlåtande

Kostnadsintervallet 500-700kr

5 min

Tolkat behov

Medge låg vikt

Möjliggöra lågt pris

Medge snabb montering

Fråga

Tillbehörets maximala vikt

Tillverkningskostnaden för tillbehöret

Högsta tänkbara monteringstiden Tabell 1 Företagets behovsanalys

För att underlätta förståelsen för frågorna som rörde användarens behov hade intervjusvaren tolkats enligt tabellen på nästkommande sida, där 15 behov plockades ut efter att en systematisk kategorisering utförts för användarens alla behov.

11

Medge enkel mont. och demontering

Kan enkelt ta av tilbehöret Medge enkel avtagning

Förklaring/problemet Tolkat behov

Användaren har uppsikt över sina

saker Medge synlighet

Användaren har möjlighet till att enkelt ta av och på tillbehöret

Tabell 2 Illustration för användarens behovsanalys

Tabellen gav en bättre struktur och organisering av kundens behov. Detta innebar att kundens behov enkelt kunde återanvändas och tillämpas i ett senare skede.

I appendix A3 kan användarens alla behov ses i en egen tabell.

2.4 Funktionsanalys

Funktionsanalysen genomfördes för att kunna bestämma olika funktioner och dess relation till kundens behov.

Arbestprocessen skedde hierarkiskt för att gestalta behoven i ett funktionsdiagram. Diagrammet som ses till höger består av en huvudfunktion som

representerar tillbehörets huvudsakliga uppgift som är att medge transport av dagligt gods. Huvudfunktionen, som är att medge transport av dagligt gods, byggs i sin tur upp av del- samt underfunktioner.

Ett exempel för en delfunktion är ”medge åtkomlighet”. Utan denna funktion uppfylls inte huvudfunktionen eftersom

transport av dagligt gods inte kan ske utan åtkomlighet.

Detta fortlöper vidare med underställda funktioner, där ”medge öppning”

är en av dem. Ingen åtkomlighet sker utan en öppning.

Tillskillnad från delfunktioner utgör stödfunktioner inte av nödvändiga behov för användaren utan de höjer attraktiviteten. Dubbelfunktioner är, till skillnad från föregående funktioner, kopplade till flera funktioner samtidigt som kan ses i figur 8.

Denna analys resulterade i en bättre uppfattning om de framtagna behoven och vad lösningen i slutändan skulle klara av.

I appendix A4 finns hela analysen.

Huvudfunktion.

(Medge transport av dagligt gods )

Stödfunktion (Medge säkerhet) Delfunktion

(Medge åtkomlighet)

Underfunktion

(Medge öppning) Underfunktion

Dubbelfunktion (Medge låg vikt)

Figur 8 Illustration av ett funktionsblock

12

2.5 Ergonomi-analys

Syftet med den ergonomiska analysen var att få en uppfattning om rullstolsanvändarens fysiska beteende i relation till tillbehöret och för att därefter hitta möjliga lösningar som kunde

underlätta samspelet mellan rullstolsanvändaren och transporttillbehör.

Eftersom rullstolsanvändaren lever med funktionsnedsättning i form av en hel- eller

delvisförlamning i ben och bål, innebar detta att hänsyn borde tas till dessa funktionshinder. Ett av dessa funktionshinder som förekommer bland rullstolsanvändare är avsaknad bålstabilitet.

Avsaknad bålstabilitet innebär en begränsad rörelse fram och i sidled, där användaren förlitar sig på huvud, axlar och armar för att balansera kroppen vid större utsträckningar(Svenska handikappidrottsförbundet, 2009). Därför var det av betydelse att studera de antropometriska aspekterna som kunde kopplas till transporttillbehöret.

I bilden nedan finns de två fallen som användaren kan utsättas för vid användningen av rullstollen för att komma åt en specifik punkt utanför rullstolen. Användaren använder enbart kroppens balans när utsträckningen görs. Det standardiserade avståndet som krävs för att nå den nedersta punkten i sidled och framför användaren är 380 mm från marken och för den högsta punkten är det 1220 för både sidled och fram(Center for inclusive Design and Environmental Access, 2010).

Föregående parametrar har använts för att vidare utveckla behovens egenskaper, för att få en mätbar bild om tillbehörets bästa placering för rullstolsanvändaren.

Figur 9: Bilden illusterar räckvidden för rullstollsanvändare(Center for inclusive Design and Environmental Access, 2010)

13

2.6 QFD

Quality Function Deployment – ett verktyg som används för att översätta kundens behov till funktioner och produktegenskaper.

Verktyget har använts genom att vikta behoven på en skala från1 till 10, där siffran 1 har lägsta vikten. Viktvärdering genomfördes för att prioritera kundens behov. Dessa behov var kopplade till egenskaper som fåtts ut med hjälp av funktionsanalysen och logiska resonemang.

Förhållandet mellan behoven och egenskaperna representerades i form av en matris, som kan ses i figur 10, där varje cell i

sambandsmatrisen tilldelades ett värde för att tala om hur starkt sambandet var mellan det önskemål (rad) och den designegenskap (kolumn) som möts. De utvalda mätvärdena var 1, 3 och 9. Ett värde i en cell som understeg mätvärdet 1 representerades av en tom ruta, vilket innebar att inget samband mellan egenskapen och behovet kunde hittas.

I appendix A5 finns hela diagrammet som visar sambandet mellan de tolkade behoven och egenskaperna. Utifrån den vikt och värde som satts har målvärdet för varje egenskap räknats ut som kan ses i figuren 10.

Dessa målvärden har gett en uppfattning om vilka egenskaper som haft störst betydelse relaterat till behoven. Egenskaperna kunde i ett senare skede användas för att utveckla

kravspecifikationen, samt för vidare idégenerering.

egenskaper

Målvärden

Kundbehov Sambandsmatris

Vikt

Användare Företag Lätt material Färre delar Billigt material

Medge låg vikt 10 10 ●● ●

Möjligöra låg kostnad 3 8 ● ●●

Medge synlighet 10 1

Medge enkel mont. och

demontering 9 6 ●●

Medge ej hinderbar

placering 10 6

Ge lätt åtkomlighet 10 4

1458 534 216

180 82 27

152 72 72

Vikt

Totalt Användare

Företag

•

•

Figur 10 Utkast av QFD-diagram

14

2.7 Idégenerering

För att kunna utveckla kraven, behoven och egenskaper från en textform till en visuell form, var det viktigt att brainstorma fram nya idéer som senare kunde användes vid grovsållningen.

Detta för att få fram de idéer som bäst matchade kraven. I denna fas låg kreativiteten i fokus utan hänsyntagande till djupare problemanalyser eller problembeskrivningar som upptagits i senare faser. Processen gick ut på att skissa ner ett antal idéer som kunde illustrera hur transportstillbehöret skulle se ut. Antalet idéer som skissades var 21 st, som innefattade olika tillbehörskoncept. Dessa idéer har satts in i en Pughmatris, där en bortsållningsprocess skett.

Därefter har 7 skissidéer med den högsta poängsumman utvalts för vidare skissutveckling för att bättre matcha användarens behov. De utvalda skisserna har därefter satts in igen i

pughmatrisen för att välja ut de tre slutliga koncepten.

Konceptet som illustreras till vänster består av en låda med mekanism. Lådan är placerat framför användaren och kan via mekanismen vinklas 90 grader från dess ursprungliga plats. Konceptet är även på och avtagbart med eller utan saker i behållaren

I figur 12 illustreras skiss 12. Konceptet består av en platta med en hopfällbar behållare. Plattan med behållaren kan vinklas 270 grader från dess ursprungliga position i hopvikt läge. Plattan med uppfällbar behållare går även att ta av med saker i.

Figur 11. Skiss 3

Figur 12. Skiss 12

15

Skiss 14 består av en behållare med mekanism som möjliggör förflyttning framför användaren. Behållaren kan placers i olika lägen i relation till rullstolen. Behållaren är även avtagbar med saker i.

Konceptet till vänster består ut av ett tygliknande material med mekanism som möjliggör hopfällning utan saker i. Konceptet går även att montera av och på i belastat tillstånd

Skiss 16 består ut av en behållare med mekanism.

Behållaren kan fällas ihop utan saker i och vridas inåt mellan hjul och ram. Behållaren är även på och avtagbar med saker i.

Figur 13: skiss 14

Figur 14: Skiss 15

Figur 15: Skiss 16

16

Skiss 18 har samma funktion som skiss 14, däremot skiljer mekanismens placering åt.

Konceptet som illustreras till vänster består utav en behållare med mekanism. Mekanismen möjliggör avtagning med saker i samt att

behållaren inte följer rullstolshjulets rotation vid färd.

Skiss 22 till vänster illusterar en behållare som via en

mekanism kan förflyttas framför användaren. Behållaren kan placeras i olika lägen i relation till rullstolen.. Behållaren är även avtagbar med saker i.

Alla skissade idéer kan ses i appendix A6

Figur 16: Skiss 18

Figur 14: Skiss 20

Figur 15: Skiss 22

17

2.8 Pugh-matris

Syftet bakom pughmatrisen var att på ett systematiskt sätt välja det eller de bästa möjliga alternativen som bäst matchar kundens behov.

Matrisen utgår från de tolkade behoven från förgående analyser, där dessa behov lagts till i en egen kolumn. Ett referenskoncept har utvalts från ett konkurerande företag med namnet RGK (RGK). Det konkurrenade företaget valdes eftersom produkten ansågs som en högkvalitativ produkt och därmed en stark referens som bidrog till en bättre kvalitéutsållning av de 21 koncepten.

Bilden till höger är ett utkast av den stora matrisen som kan ses i appendix A7

2.9 Skissprocessen

För att kunna visualisera idéerna som erhållits under idégenereringsprocessen, var det av betydelse att rita ut idéernas grundläggande linjer och kurvor i form av enkla skisser. Antalet skisser var 22.st som minskades till 21 skisser för att undvika upprepade idéer. Ritningarna var simpla och omfattade inte detaljer angående både form och mekanism. När dessa 21 skisser sattes in i pughmatrisen sållades de skisser som inte matchat med kundens behov bort. De resterande skisserna efter utsållingen var 7 st. För att nå tre slutgiltiga koncept genomfördes förbättringar på de valda koncepten, där syftet var att uppfylla behov som tidigare inte uppfyllts.

Dessa koncept skulle i ett senare skede reduceras via konsultering med Panthera AB.

Detta genomfördes genom att diskutera de 7 koncepten med företaget angående dess funktionella fördelar och nackdelar för att få en uppfattning om vad som eventuellt kan

förbättras. Sedan valdes de tre slutgiltiga koncepten med störst potential. Dessa tre koncept kan ses på nästkommande sida.

Figur 16 Pugh-matris

18

Figur 17. Skiss 22

Figur 22. Skiss 15 Figur 21. Skiss 3

19

3 Konceptutveckling

3.1 Morfologisk matris

Syftet bakom utförandet av morfologiska matrisen var att dela upp de faktorer som påverkade

produktens utformning och mekanism. Detta för att i ett senare skede kunna föreslå olika

lösningsmetoder som sedan kan kombineras för att uppfylla de uppsatta delfunktionerna i matrisen.

Antalet morfologiska matriser beror på antalet slutgiltigt valda koncept som ska modelleras i senare fas. Varje matris som utformats består av ett antal delfunktioner som fokuserar på konceptens ingående delar, eftersom dessa sen tidigare inte specificerats. En ingående delfunktion som tillhör skiss 22 och kan ses i figur 24 är ”Förflyttning av

tillbehör” som representerar förflytningsmekanismen hos tillbehöret. För att uppfylla denna delfunktion har en spiralfjäder och en trög glidlagerkoppling nämnts, vilket innebär att en av dessa är en lösning för det specifika konceptet.

Tre morfologiska matriser har genomförts för de slutgiltiga koncepten. Dessa matriser kan ses i appendix A8

3.2 Cad-modellering

Efter att de tre slutliga koncepten utvalts, vidare utvecklades dessa skisser via Creo Parametric 3.0. Förbättringar i form och förflyttningsmekanism har utförts under modelleringsprocessen.

Dessa förbättringar var baserat på morfologiska matrisen som gav en bättre bild av det slutgiltiga utförandet. Av dessa förbättringar bidrog vidareutvecklingen av skiss tre till ett nytt koncept.

Förflyttning av tillbehör

Led med fjäderhinder Trög led med glidlager

Led med vinkelhinder Trög led med glidlager

Fästanordning i basplatta

Trög led med glidlager Led med fjäderhinder

Fästanordning i stol

Figur 18 Morfologisk matris

20

Alla förbättringar representerade inte detaljerade mekanismer och former, istället gav dessa en uppfattning om storlek och förflyttning i relation till de uppsatta kraven. Mer djupgående formrelaterade aspekter togs hänsyn till i det slutgiltiga konceptet.

Figur 26 representerar en vidareutveckling av skiss 3 där placeringen bibehålits. Konceptet består av två skjutbara plattor som möjliggör variering i bred. Även avståndet mellan användaren och tillbehöret tillåter variation via en rörlig led. Konceptet har även två böjda stavar som kan fällas ihop när det behagar användaren.

Konceptet ovan är en vidareutveckling av skiss 3 där utförandet förändrats. Konceptet består av tre skjutbara axlar som möjliggör variation i bredd. Även stavarna under som fungerar som en behållare kan variera i bred, vikas ihop och fällas upp under axlarna. Konceptet består också

Figur 19 Cad-modell för skiss 3 Rörlig led

Figur 20 Cad-modell för skiss 3, Alt. 2

Böjda stavar

Skjutbara axlar

Stavar

21

av en rörlig led som kan ses i figur 25. Förutom ovanstående har även skiss 3 alt2 skjutbara plattor som möjliggör förslutning av stavarna.

Figur 21 Cad-modell för skiss 15

Konceptet på ovan består av en saxformig behållare som fungerar som ett dragspel. Konceptet kan fällas ihop för att möjliggöra rörlighet åt användaren när tillbehöret inte används. Stöden som har U-form sitter i vertikalt rörliga rör. Stöden är också justerbara relaterade till rören där de kan vridas fram- och bakåt med olika vridgrader. Konceptet passar bra för olika rullstolar tack vare dess saxmekanism som möjliggör en justerbar bredd.

U-Stöd

Vinkeljusetring

Fäste

Basplatta

Figur 22 Cad-modell för skiss 22 Arm 1

Arm 2

22

Figur 28 visar ett annat koncept med två armar, en basplatta och ett fäste som sitter under rullstolen. Syftet bakom idén var att utnyttja det döda utrymmet under rullstolen för att sätta ett fäste på axeln i rullstolchassin med två armar och en platta. Den ena armen ligger precis under stolen och den andra sticker ut mellan användarens ben. Basplattan sitter på den andra armen och kan bära en behållare.

3.3 Kesselringsmatris

Syftet bakom skapandet av kesselringsmatrisen var att bestämma vilket koncept av de fyra koncepten som skulle gå till en vidareutveckling i framtagningsfasen.

Matrisen är byggd på ett antal relevanta kriterier som har uppgiften att värdera de olika koncepten.

Kriterierna består ut av behov, egenskaper och företagets synpunkter. Företagets värdering framkommer som en poängsättning mellan 1 och 5. Poängsättning mellan 1 och 5 har även

tillämpats för behoven och egenskaperna. Varje kriterium viktas utifrån dess betydelse, där den totala poängsumman utifrån viktning samt poängsättning för koncepten jämförs med ett ideal. Detta för att se hur väl koncepten

procentuellt sätt uppfyllt alla kriterium. Verktyget bidrog till att ett konceptval med noggrannare resultat kunde plockas ut.

Resultatet som matrisen har gett var att koncept 22 har fått den största andelen poäng. Tabellen nedan visar de olika resultaten som var och ett koncept fått utifrån kesselringsmatrisen som kan ses i sin helhet i appendix A9

Koncept 3 Koncept 3 alt.2 Koncept 15 Koncept 22

141 134 138 176

0,627 % 0,596 % 0,613 % 0,782 %

Tabell 3 som visar resultatet utifrån Kesselringsmatris.

Medge låg vikt 6x _{5 30}

Vikt Medge synlight

Behov

Medge ej hinderbar placering

(poäng x vikt)

Poäng(1-5)

Ideal

5

5 3x

3x

15

15

50 225

Totalt

1

Företagets poängsättning 6x 5 40

𝑅𝑅_𝑡𝑡= _𝑇^𝑇

𝑚𝑎𝑥𝑥 =

Figur 23 Kesselringsmatris för koncepten

23

3.4 Mekanism

Efter att det slutgiltiga konceptet utvalts specificerades mekanismen som möjliggjorde

tillbehörets rörelse eftersom tillbehöret bestod av rörliga delar. . Mekanismen placerades vid tre olika kopplingar, som kan ses nedan i bilden. En koppling mellan basplatta och arm, en

koppling mellan två armar och en till koppling mellan arm och fäste i stol.

Figur 24 Mekanismplaceringen

Mer utförliga faktasökningar utifrån den morfologiska matrisen har utförts för olika mekanismer som kunde tillämpas till koncept 22. Val av mekanism utgick från konceptets viktkrav och last, vilket ledde till en salig blandning av mekanismkonstruktioner.

Dessa mekanismer var:

Cykelbroms: Belägg med friktionsbetingad rörelseförhindring Bandbroms: Rem med friktionsbetingande rörelseförhindring

Kugghjulsmekanism +fjäder: Kraftbetingad rörelseförhindring där fjäder underlättar ingrepp Manuell fastsättning: Kraftbetingad manuell förändring. Användaren får lyfta tillbehöret till ny position

Fjäder(talriksfjäder, tryckfjäder): Friktionsbetingad rörelseförhindring via förspänd fjäder.

Kula+ fjäder: Platta med urgröpningar, där kula och fjäder befinner sig. Den förspända fjädern med kula i urgröpning möjliggör friktionsbetingad rörelseförhindring.

De föregående mekanismerna sattes in i en Pughmatris för att möjligöra en bortsållning för mindre tillämpbara mekanismer enligt uppsatta kriterier, som kan ses i figur 31.

24 Figur 25 Pugh-matris för mekanism

Resultatet från pughmatrisen var att ”Kugghjulsmekanism med fjäder ” fått det högsta betyget än alla andra mekanismer. Denna ska i senare skede vidareutvecklas med hjälp av Cad-

modellering.

Illustrativa bilder för mekanismer och hela matrisen kan ses i appendix A10.

3.4.1 Tillämpning av mekanism

”Kugghjulsmekanism med fjäder” som valdes ut via pughmatrisen vidareutvecklades via Cad- modellering för att kunna uppfylla tillbehörets vikt- och lastkrav. Denna lösning tillämpades däremot inte i basplattan, detta för att lösningen inte var nödvändig på grund av lågt moment.

Eftersom kuggmekanismen fick alltför höga spänningar, har det bestämts med råd från företaget att begränsa antalet förflyttningslägen till tre. Beslutet för detta utgick från när FEM analyser tillämpades vid olika förflyttningsvinklar, där alla kuggar inte var i fullt ingrepp i varandra.

I bilden nedan till vänster skedde en förändring av kuggarna till ett mindre formberoende utförande där alla kuggar togs bort och ersattes med hakar och pinnar. Detta skedde på grund av dess begränsningar.

+ + + +

Medge låg vikt S + + _ + +

S +

+ + S +

Möjliggöra hög hållfasthet S S

Möjliggöra låg kostnad

Kughjulsmekanism +fjäder

Manuell fastsättning

Fjäder(talriksfjäder,

tryckfjäder) Kula+fjäder

Behov Cykelbroms ^Bandbroms

Figur 26 Utveckling av mekanismen

25

3.5 Materialstudie

Syftet bakom studien var att undersöka olika material som kunde tillämpas i det slutgiltiga konceptet. Materialstudien tog hänsyn till kundens behov och dess egenskaper.

Panthera AB använder i dagsläget olika material i sina rullstolar som aluminium, stål, titan kolfiber och plast, dessa utgör den största materialandelen. På grund av den höga

tillverkningskostnaden har kolfiber bortsetts från undersökningen som ett potentiellt material (RMX technologies).

3.5.1 Aluminium

Aluminium är ett grundämne med ett silvervit utseende som har låg densitet och smältpunkt.

Det är ett hållfast och mjukt material som lätt kan plastiskt bearbetas på många sätt: valsas, pressas, dras, smidas och gjutas. Aluminium är även lätt återvunnet material eftersom en lägre energiförbrukning krävs vid återvinning.(Leijon, 2014, s.247)

Panthera AB använder i dagsläget två aluminiumsorter med olika hålfasthetsegenskaper. Dessa är aluminium 6082-T6 och 7075-T6.

Tabell 4 Teknisk data för Alu 6082-T6 & 7075-T6 (Matweb, Makeitfrom, 2016)

Siffrorna i tabellen ovan beskriver skillnaden mellan de två aluminiumsorterna relaterat till dess tekniska och mekaniska egenskaper. Aluminium 7075-T6 visar bättre tekniska egenskaper avseende sträckgräns, brottgräns och utmattningsgräns, än Alu 6082-T6.

3.5.2 Titan

Titan är ett metalliskt grundämne som har ett vitt utseende. Metallen har låg densitet och hög korrosionsresistans. Däremot är titan svårt att bearbeta plastiskt, vilket innebär att skärande bearbetning är att föredra. Materialet är även dyrt på grund av dess energikrävande

råvaruframställning och återvinningssvårigheter (Johannesson et al., 2012, s.387-388).

Utmattningsgräns Mpa

0.33 95

Sträckgräns Rp 0.2 Mpa

270 330

Brottgräns Rm Mpa

Poissons tal g 6082-T6

Densitet

"g/cm"

2.70 2.81 159

E-modul Gpa

72

7075-T6 71.7 503 572 0.33

Beteckning 𝜐

26

Titan Gr2 är metallen som Panthera AB använder i tillverkningen av specifika delar till sina rullstolar. Metallens mekaniska egenskaper kan ses i tabellen nedan.

Tabell 5 Teknisk data för Titan Gr2 (ife)

3.5.3 Stål

Stål är en legering som till största delen består av järn. Kol är det viktigaste legeringsämnet och ingår alltid i varierande mängd i stål. Stål är ett starkt och styvt material och går att forma plastiskt i både kallt och varmt tillstånd. Det kan få olika egenskaper beroende på förändringen av legeringsämnen. Metallen har ett lågt pris, samt att det går att materialåtervinna. Densiteten är dock hög och metallen är rostbenägen, däremot omfattar detta inte rostfritt stål.

(Carbontrikes).

Eftersom företaget inte hänvisat till ett specifikt stål i sina produkter, utvaldes det bästa tänktbara stålet ur brott- och sträckgräns synpunkt. Det utvalda stålet var rostfritt med beteckningen SS-2377.

Tabell 6 Teknisk data för stål SS 2377(KTH, s.374)

3.5.4 Plast

För att få en hög hållfasthet för specifika detaljer använder företaget en delkristallin termoplast som heter PA6 GF30. Delkristallina plaster och amorfa plaster utgör så kallade termoplaster.

Till skillnad från amorfa plaster har delkristallina plaster en bättre utmattningshållfasthet och kemikalieresistens. Termoplaster mjuknar vid smältning utan att den kemiska strukturen bryts ned, till skillnad från härdplaster som inte kan smältas utan att strukturen förstörs, detta innebär att termoplaster är bättre ur återvinningssynpunkt (bruder, 2013)

Densitet

"g/cm3"

Titan G2 103 275-450 345 160-200 155-230 4.51

Beteckning E-modul

Gpa Sträckgräns

Rp 0.2 Mpa Brottgräns

Rm Mpa Hårdhet

HV Utmattningsgräns Mpa

SS-2377 200 450 680-880 0.3 _ 7,85

Beteckning E-modul Gpa

Sträckgräns Rp 0.2 Mpa

Brottgräns Rm Mpa

Poissons tal HV

Utmattningsgräns Mpa

Densitet

"g/cm3"

𝑣𝑣

27

Tabell 7 Teknisk data för plastsorten PA6 GF30 (Campusplastics, 2014)

3.5.5 Materialval

För att kunna välja en metall som bästa lämpar sig till konceptet infördes en Kesselringsmatris för de tre olika metallerna baserat på ett antal kriterier från tidigare analyser. Ett antal kriterier som var direkt kopplade till materialrelaterade egenskaper lades även till.

Figur 27 Kesselringsmatris för metaller

Resultatet av matrisen var att Aluminium var det bästa materialvalet för det specifika ändamålet och att Aluminium 7075-T6 visade bättre tekniska egenskaper än aluminium 6082-T6. Därför utvaldes det som önskvärt aluminiumval. Eftersom företaget använder plasten PA6 GF30 gick den automatiskt vidare för användning till konceptet.

Beteckning E-modul

Gpa

Brott-töjning

% Brott-spänning

Rm Mpa

PA6 GF30 ^{9.5 1.78 155}

Densitet

"g/cm3"

1.36

8

3 12

30 16 6

4 16 2

5 5 5

8 18 16 3 Kriterier

Möjliggöra låg kostnad Medge låg vikt

Ge hög hållfasthet Medge enkel

återvinning Möjliggöra lätt

bearbetning

30 20 15 20

5 20

20 1

5 4 5 5

Aluminium

Poäng(1-5) (poäng x vikt)

12 5

4 2 4X 3

4X

6X

4X

3X

Ideal Stål Titan

Poäng(1-5) Poäng(1-5) (poäng x vikt) Poäng(1-5) (poäng x vikt)

Vikt

(poäng x vikt)

3 4 1 2 6

20 12

Totalt 53 76

1 0.7 0.5 0.72

105 74

𝑅𝑅𝑡𝑡= _𝑇^𝑇

𝑚𝑎𝑥𝑥 =

28

3.6 FEM-analys

Via genomförda kraftberäkningar, se appendix A11, utfördes FEM-analyser för att undersöka konstruktionens hållbarhet. Creo parametric möjliggör tillämpningen av FEM-simuleringar med syfte att analysera hållfasthetsrelaterade egenskaper hos en specifik konstruktion i 3D-form.

Detta skedde via ansättning av randvillkor som relaterar till den fixering och kraft som tillämpats i konstruktionen. Även material ansattes till konstruktionen utifrån tidigare materialundersökning.

Det som undersökts i simuleringen var spänningen utifrån de ansatta randvillkoren. Via

säkerhetsfaktorn, som av Panthera Ab sattes till 𝜂𝜂 = 1,2, och aluminium AL7075-T6 brottgräns 𝜎𝜎𝑏𝑏 =572 Mpa, undersöktes sedan resultatet. Detta för att kontrollera att konstruktionen inte översteg tillåtna värden.

Detaljer som undersöktes i simuleringen var kort arm med sidostöd inkluderade i analysen.

Även kort hake, lång hake och axelfäste genomgick separata analyser. Dessa komponenter användes eftersom de förekom där kraften var som störst.

Figur 28 komponenter inkluderade i FEM-analyser.

29

Analysen för kort hake resulterade i en spänning på 366 Mpa som förekommer vid det nedre hakfästet enligt figur 34. Spänningen understiger aluminiumets brottgräns med hänsyn till den angivna säkerhetsfaktorn.

Figur 29 Korta hakens analys

Figur 30 Långa hakens analys

30

Lång hakes spänning enligt figur 35 resulterade i en spänning på 213 Mpa. Spänningen var lokaliserad enligt figur och understeg aluminiumets brottgräns med hänsyn till angiven säkerhetsfaktor.

Den utförda analysen för korta armen har visat en max spänning på 614 Mpa. Denna spänning överskrider aluminiumets sträckgräns. Däremot reflekterar detta inte den riktiga spänningen eftersom det förekommer vid en vass kant, vilket resulterar i oändlig spännig och därmed ett felaktigt resultat. Utformandet av analysen har inneburit att båda sidostöden blivit

”fastsvetsade” vilket resulterade i detta problem. Problemet löstes genom att exkludera bort en del av analysen för att kunna få fram det verkliga värdet. Detta innebar inte att det felaktiga värdet helt försvann från analysen, utan det möjliggjorde en korrekt analys. Det verkliga värdet blev 466 Mpa vid hålets nederkant enligt figur som via hänsynstagandet till säkerhetsfaktorn understiger den kritiska spänningsnivån.

Figur 31 Korta armens analys

31

Spänningen för axelfaste blev 427 Mpa. Spänningen var lokaliserad kring ena hålet enligt figur och understeg aluminiumets brottgräns med hänsyn till angiven säkerhetsfaktor.

Resultatet för var och en komponent med hänsyn till angiven säkerhetsfaktor kan ses utifrån formeln 𝜂𝜂 =^𝜎𝜎_𝜎𝜎^𝑏𝑏 .

Kort arm med sidostöd

𝜂𝜂 =^𝜎𝜎_𝜎𝜎^𝑏𝑏 =⁵⁷²₄₆₆= 1,22 Lång hake

𝜂𝜂 =^𝜎𝜎_𝜎𝜎^𝑏𝑏 =⁵⁷²₂₁₃= 2,68 Kort hake

𝜂𝜂 =^𝜎𝜎_𝜎𝜎^𝑏𝑏 =⁵⁷²₃₆₆= 1,56 Axelfäste

𝜂𝜂 =^𝜎𝜎_𝜎𝜎^𝑏𝑏 =⁵⁷²₄₂₇= 1,33

Figur 32 Axelfästets analys

32

Alla erhållna säkerhetsfaktorer överstiger den uppsatta säkerhetsfaktorn 𝜂𝜂 = 1,2, vilket innebar att alla komponeter nådde de uppsatta kraven.

33

4 Tillverkningen och tillverkningskostnader

Efter att materialvalet hade bestämts för tillbehöret där både aluminium och plast gått vidare, undersöktes olika tillverkningsmetoder för de utvalda materialen och dess kostnader.

Eftersom val av tillverkningsmetoder haft en direkt inverkan på den slutgiltiga kostnaden, blev olika tillverkningsmetoder undersökta. Underökningen var delvis baserad på Pantheras

nuvarande tillverkningsmetoder och kostnadskalkyler som utgick från en kostnadsuppskattning, med hänsyn till tidigare tillverkade produkter. Här är följande tillverkningsmetoder som

undersökningen omfattat:

4.1 Extrudering

Extrudering är en metod som möjliggör formning av långa hålprofiler med ett genomgående tvärsnitt. Detta uppnås via pressning av aluminium genom en matris med ett förbestämt mönster. Metoden ger låga verktygskostnader och ledtider (Carlsson et al., 2010, s.218-219, council).

4.2 Smide

Smidning är en bearbetningsmetod som via slag eller tryck formar metalliska ämnen. Detta sker antingen i kallt eller varmt tillstånd. Kallt tillstånd är fördelaktigt för små detaljer med rotations och axiell symetrisk utformning. Formning av ämne kan även ske via räck eller sänksmidning.

Sänksmidning förhindrar metalflöde, vilket innebär att lägre toleranser och mer komplexa detaljer kan uppnås. För smida detaljer till konceptet anses kallformning via sänksmidning vara gynnsammast. Detta på grund av storleken och de relativt låga toleranserna (Seekpart, Carlsson et al., 2010, s.46-52).

4.3 Stansning och finklippning:

Stansning är en metod för att göra hål i tunna material som varierar i tjocklek mellan 0,5 mm – 5 mm.

34

Stansning utförs via ett verktyg (stans) med hålets önskade form som trycks genom materialet under mothållartryck från en dyna. Stansen och dynan har slipade kanter med motsvarande kontur som det stansade föremålet skall få. Det utstansade materialet kan beroende på användning vara spill eller det önskade föremålet (Custompart, 2017, Jansson-industri, Liljenberg).

4.4 Fräsning

Fräsning är en skärande bearbetningsmetod som via spånavskiljning tar bort icke önskevärt material. Materialavskiljningen sker med ett verktyg med skärande kant (egg) som bearbetar ett arbetstycke till önskad form via olika vinklar. Detta sker via fleraxliga maskiner som styrs digitalt, en så kallad CNC maskin. Tillämpning av fräsning är däremot en tidskrävande metod (Johannesson et al., 2012, s.466-469, Carlsson et al., 2010, s.297-300).

4.5 Formsprutning

Formsprutning är den viktigaste metoden för framställning av plastdetaljer. Metoden används för bearbetning av termoplaster. Metoden är även användbar för härdplaster och elaster.

Verktyget består huvudsakligen av två delar. Den ena delen agerar som en givare och är uppbyggd av en roterande skruv som matar fram uppvärmd plast under högt tryck. Den andra delen är en form som mottar den uppvärmda plasten och kyler ner den till rumstemperatur och stöter ut den (Johannesson et al., 2012, s.471-472, Engström, 2017).

4.6 Fogningsmetod

För att foga ihop aluminiumbitarna krävdes det en hållfast metod som kunde ge tillbehöret en bra förmåga att kunna klara av den maximala lastvikten.

Fogningsmetoderna på nästkommande sidan har undersökningen omfattat:

35

4.6.1 Svetsning

Svetsning är en metod som sammanbinder metallstycken via lokal uppsmältning. För att kunna genomföra svetsning av aluminium krävs det att TIG-svetsning tillämpas. Sammanfogningen sker med eller utan tillsattmaterial (Carlsson et al., 2010, s.410,415).

4.6.2 Termisk sammanfogning

Genom termisk sammanfogning kan aluminium och dess legeringar ihop fogas som ett alternativ som ersätter svetsning nitning limning etc. Metoden fungerar med aluminium och aluminium legeringar i alla former, även gjutna samt zinklegeringar (Alutite, 2016).

Processen sker genom att värma arbetszonen med gasolbrännare till 380ºC. Därefter förs fogningstråd mot fogningsytorna som börjar smälta. Ett vasst föremål kan dras i den varma smältan som underlättar arbetet utan flussmedel (Valleco Trading).

4.6.3 Limning

Limning är en metod som via ett flytande tillsatsmaterial sammanfogar ytor. Nästan alla typer av material kan sammanfogas via tillämpning av lim. Stelning sker via torkning, avsvalning eller genom kemisk reaktion. Limförband har god skjuvshållfasthet, däremot har lim sämre fläck hållfasthet och är åldersbenäget. Vanligt förekommande limtyper inom konstruktionsrelaterade applikationer är epoxilim, akryl, fenol, polyuretan och silicon (Hjertsson, 2014, Johannesson et al., 2012, s.480). I appendix A12 kan skjuvspänningsuträkningar som utförts för limmet ses.

4.7 Kostnader

Den totala kostnaden för tillbehöret omfattade både materialinköp samt komponenternas

tillverkningskostnader. Kalkylerna har varit baserade på en ungefärlig beräkning som utgått från Panthera ABs

produkter. Under kalkylprocessen har en kontakt skett med tillverkningsföretag samt internetsåterförsäljare för att kunna bestämma den slutgiltiga kostnaden som hamnat på c.a 585 kr.

Figur 33 Sidostöd av aluminium

36

En av komponenterna som kostnadsberäkning utförts för kan ses i figur 38. Komponenten är en stansad aluminiumbit som är 34 mm hög och 5 mm tjock. Kostnaden för att tillverka denna komponent ligger på ungefär 1 kr. Det utförs två stansoperationer, ett för hålet och ett för hela detaljen.

Appendix A13-14 innehåller mer information om tillverkningsmetoder samt kostnader för varje enskild komponent.

37

5 Protototypframtagning

Syftet med att bygga prototypen var att visualisera konceptet och dess funktioner i verkligheten.

Detta för att kunna få en uppfattning om produktens tänkta utförande och känsla som ska förmedlas. Prototypen ska även illustera användningen av produkten för att se om det finns eventuella förbättringar eller förändringar att implementera i det nuvarande konceptet.

Prototypen har skapats manuellt via formning av trä och konstruktionsplast, se figur 39-40.

Även 3D-utskrifter utfördes för mer komplicerade detaljer som var av hög måttnoggrannhet.

Inköpt material har även haft sin egen andel i prototypframtagningen i form av vajer, tråd och fjädrar.

Figur 34 Färdig prototyp för tillbehöret

Figur 35 Tillbehöret monterat på rullstolens chassi

38

6 Resultat

I nedanstående bilder illustreras det slutliga konceptet. Uppbyggnaden av tillbehöret och dess ingående komponenter kan ses i appendix A14.

39

Resultatet omfattar ett koncept i form av en rörlig arm som kan sättas under stolen och möjliggöra olika placeringar som underlättar åtkomligheten utan att försämra användarens rörlighet inom rullstolen. Ergonomiska aspekter och användarens behov har varit involverade vid placering av tillbehöret. Konceptet har försetts med tre lägen som innebar variation för användaren i form av justeringar. Dessa lägen är:

Nedanför användaren

Denna placering innebär att användaren inte behöver ha tillbehöret och sina fastsatta personliga saker framför sig när dessa inte är aktuella.

Framför användaren

Placering framför användaren möjliggör en bekväm placering för användaren och enkel innehållsåtkomlighet för fastsatta personliga ägodelar.