EXAMENS ARBETE
Portabel ID-scanner
Jens Bengtsson och Kim Hansson
Maskinteknik 15hp
Halmstad 2016-05-30
FÖRORD Vårt examensarbete i maskinteknik är det sista momentet innan vi tar vår högskoleexamen på Högskolan i Halmstad. Denna rapport innehåller resultatet av vårt examensarbete som
genomfördes under våren 2016 tillsammans med företaget 365id. I arbetet har vi tillämpat de kunskaper som vi lärt oss under utbildningen och fått bra erfarenheter med oss om hur ett projekt fortlöper på ett företag. Vi har fått mycket hjälp under projektets gång och vill tacka vår
handledare på skolan Zlate Dimkovski. Ett särskilt stort tack riktas till våra handledare på 365id Martin Lindvall och Ulf Andersson som med stort engagemang hjälpt oss genom hela projektet.
________________________ ______________________
Kim Hansson Jens Bengtsson
kimaandre@hotmail.se jens.bengtsson@outlook.com
SAMMANFATTNING
Detta examensarbete på 15hp har gjorts av studenter som går på Högskolan i Halmstads maskiningenjörs utbildning, har haft som syfte att skapa en portabel ID-scanner. Gruppen gör detta tillsammans med företaget 365id som tagit fram en stationär ID-scanner. 365id har gett gruppen relativt fria krav då de inte ville begränsa dem eftersom de ville att gruppen skulle tänka lite “outside the box”.
Projektet började med idéskissning gjord efter de krav som tagits fram för att få fram olika koncept vilket följdes av utvärdering av de mest lyckade koncepten. Gruppen valde ut tre lämpliga koncept där två var av scanner typ och en av kamera. En av scannrarna valdes och modellerades fram i CAD. Modellen analyserades samt 3D-printades. En av gruppens största slutsatser var att välja mellan kamera och scanner typ. Båda typerna hade stora problem att lösa men kamera typen blev tillslut bortvald på grund av att produkten hade blivit för stor.
Resultatet blev ID-scannern med ID-handlingsöppningen på sidan då den klarade kriterierna bäst.
För att få en bra bildtagning har den fått en frammatningsrulle som drivs av en liten elmotor. ID- scannern har åtta stycken unika delar som gruppen konstruerat och sex stycken komponenter som köps in i färdigt skick.
ABSTRACT
This thesis on 15hp has been done by students at Halmstad University in Mechanical
Engineering. The students have had as purpose to create a portable ID-scanner. The students have done this together with the company 365id which has created a stationary ID-scanner. 365id has given the students relatively free requirements because they wanted them to think outside the box.
The project started with doing concept sketches made after the requirements, which have been brought up to make different concepts which were followed by an evaluation of the most suitable concepts. Three concepts made it through the evaluation where two of them were scanner type and one were camera type. One of the scanner type was chosen and was made into a CAD- model. The model got analyzed and 3D-printed. The biggest dilemma was to make the choice between picking camera type or scanner type. Both types had big problems to fix but the camera type was eventually removed due to the product becoming too big and therefore not portable.
The Scanner with the ID-card opening on the side was elected due to it passing the criteria’s best.
To take correct pictures it was given a feeder roll driven by a small electric motor. The ID- scanner has eight unique parts constructed by the students and six components which will be bought in in their finished state.
INNEHÅLLSFÖRTECKNING
1 INTRODUKTION ... 1
1.1. Bakgrund ... 1
1.2. Problemdefinition ... 1
1.3. Företagspresentation ... 1
1.4. Nuvarande produkt ... 1
1.5. Syfte och mål ... 2
1.6. Avgränsningar ... 2
1.7. Individuella ansvarsområden/insatser i examensarbetet arbetet ... 3
2 Metod ... 4
2.1. Metoddiskussion... 4
2.2. Metodologi i detta examensarbete ... 4
2.2.1. Principkonstruktion ... 4
2.2.2. Primärkonstruktion ... 4
2.3. Förberedelser och insamling av data ... 5
2.4. Idéskiss ... 5
2.5. CAD och Analys ... 5
2.6. The mechanical design process ... 5
2.7. Flödesschema ... 6
3 Teoretisk referensram ... 7
3.1. Produktundersökning ... 7
3.2. Kriterieuppställning ... 7
3.3. Brainstorming ... 7
3.4. Funktionsanalys... 8
3.5. Komponentval ... 8
3.6. Mockup ... 9
3.7. DFA (Design for assembly) ... 9
3.8. Ergonomi ... 10
3.9. Utvärdering av produktförslag ... 11
3.10. Utvärderingsmatris ... 11
3.11. Materialval ... 11
3.12. FEM-analys (Finita elementsmetoden)... 12
3.13. CAE/CAD ... 12
3.14. Prototyper ... 13
2
3.15. SWOT-analys (Strengths Weakness Opportunities Threats) ... 13
3.16. ABS plast (Acrylonitrile Butadiene Styrene) ... 13
3.17. PE plast (Polyeten) ... 13
3.18. Polypropen ... 14
3.19. Rostfritt stål ... 14
3.20. Aluminium ... 14
3.21. Magnesium ... 14
3.22. Naturgummi ... 15
3.23. Butylgummi ... 15
3.24. Styren-Butadien gummi ... 15
3.25. Formsprutning ... 15
3.26. Laserskärning ... 16
3.27. Pressgjutning ... 16
4 Resultat ... 17
4.1. Principkonstruktion ... 17
4.1.1. Idéskissning... 17
4.1.2. Utvärdering av produktförslag... 17
4.2. Primärkonstruktion ... 18
4.2.1. Komponenter ... 18
4.2.2. Materialval... 19
4.2.3. Detaljkonstruktion ... 19
4.2.4. Chassitoppen ... 19
4.2.5. Chassibotten ... 19
4.2.6. Ramen ... 20
4.2.7. Kortspår ... 20
4.2.9. Gummiunderlag ... 21
1 ... 21
4.2.10. Gummilist ... 21
4.3. FEM-analyser ... 21
4.5. Kostnadsberäkning ... 23
4.6. Slutgiltig produkt ... 23
5 Slutsats och diskussion ... 24
5.2. Slutsats ... 24
5.2. Diskussion... 24
3
5.2.1. Kravspecifikationen ... 24
5.2.2. Komponentval ... 25
5.2.3. Materialval... 26
5.2.4. FEM-analyser ... 26
5.2.5. Förslag till fortsatta aktiviteter ... 27
6 Kritisk granskning ... 28
6.1. Kritisk granskning med avseende på människors förutsättningar och behov. .... 28
6.2. Kritisk granskning med avseende på miljö- och arbetsmiljöaspekter ... 28
6.3. Kritisk granskning med avseende på hållbar utveckling ... 28
6.4. Granskning av arbete ... 28
7 Referenser ... 29
Figurer ... 30
BILAGA 1 Produktdefinition ... 31
BILAGA 2 Produktundersökning ... 32
BILAGA 3 Kravspecifikation ... 33
BILAGA 4 Viktning av krav ... 34
BILAGA 5 POME-matris ... 35
BILAGA 6 Funktionsanalys ... 36
BILAGA 7 SWOT-analys ... 37
BILAGA 8 Komponentlista ... 38
BILAGA 9 Skisser ... 41
BILAGA 10 Utvärderingsmall ... 45
BILAGA 11 Mock-up ... 46
BILAGA 12 Materialval ... 48
BILAGA 13 FEM-analyser ... 49
BILAGA 14 Detaljkonstruktion ... 51
BILAGA 15 Produktbilder ... 54
BILAGA 16 Prototyper ... 55
BILAGA 18 Ritningar ... 57
1
1 INTRODUKTION
1.1. Bakgrund
Examensarbetet utförs för att konstruera en portabel ID-scanner då det har blivit nödvändigt på grund av ID-bedrägerier som ökat de senaste åren. Varje år drabbas en stor mängd människor av identitetsbrott som sammanlagt kostar flera miljarder för de drabbade som även får leva med konsekvenserna av brotten i flera år. År 2014 uppgick antalet identitetsbrott till 67 000 (365id) i Sverige och det finns inga tecken på att brotten kommer minska. Under 2015 var antalet
identitetsbrott 85 000 (365id) vilket är en ökning med hela 27 % från 2014, därför måste det finnas ett bra hjälpmedel för att stoppa denna typ av brott. Ett identitetsbrott innebär att en bedragare använder någon annans personuppgifter för att exempelvis ta emot någon annans paket, teckna mobilabonnemang, hyra bilar, beställa varor och utnyttja krediter.
Gruppen tänker att enheten framförallt kommer att användas av t.ex. poliser och budbärare men den ska även kunna användas i butik för tex pakethämtning och biluthyrning. Det finns idag ca 240 000 ställen där man visar id-handlingar dagligen och varje ställe är en potentiell brottsplats för ID-bedrägeri. Det nuvarande problemet är att det endast med ögat är mycket svårt att avgöra om en skickligt gjord förfalskning av en ID-handling är äkta eller falsk.
1.2. Problemdefinition
Företaget 365id har under 2015 hittat en lösning med en stationär enhet som kan verifiera id- handlingar, men man vill nu ta fram en lösning på en portabel version. Genom att ta fram en portabel enhet ökar man användarantalet för att kunna scanna ID-handlingar i miljöer där det inte finns tillgång till fasta anslutningar av ström och internet.
1.3. Företagspresentation
Detta projekt görs i samarbete med 365id. Företaget grundades 2015 och man är just nu 7 st anställda. Företaget har utvecklat ett komplett säkerhetssystem för att stoppa
identitetsbedrägerier. Man håller just nu på att skicka iväg sina första produkter till olika kunder runt om i Sverige och man hoppas kunna börja sälja sin produkt även internationellt i framtiden.
1.4. Nuvarande produkt
Företaget 365id har idag tagit fram en produkt som scannar id-handlingar. Produkten är en stationär enhet vilket innebär att den kräver fast anslutning till Internet och ström för att fungera korrekt. Enheten kan scanna alla standardiserade id-handlingar som finns vilket möjliggör att enheten går att använda även i utlandet. För att scanna en id-handling matar man in kortet i enheten som därefter tar en bild som scannar och resultatet av granskningen visas på framsidan av enheten i form av tre olika symboler. De tre symbolerna betyder olika saker där första symbolen står för godkänt resultat, den andra för misslyckad scanning och den tredje för icke godkänt resultat. Se figur 1.1 på dagens produkt hittas nedanför:
2
Figur 1.1 (365id.com)
1.5. Syfte och mål
Syftet med examensarbetet är att konstruera en portabel ID-scanner som ska kunna kontrollera om id-handlingar som pass och körkort är giltiga. Målet med projektet är att hjälpa personer som färdas mycket i sitt arbete och kan vara i behov av en ID-scanner, med hjälp av denna produkt underlättar man deras arbete. Personer som skulle kunna använda denna typ av produkt kan vara poliser eller budbärare, men i framtiden vill man även att den portabla enheten skall bli en ersättare till den stationära enheten vilket skulle innebära att man skulle kunna använda den vid alla ställen där id-handlingar visas upp.
1.6. Avgränsningar
Tre faktorer som kommer begränsa detta examensarbete är tiden gruppen haratt tillgå samt begränsade kunskaper inom programmering och hopkopplingav elektroniska komponenter.
Gruppen har därför gjort följande avgränsningar:
Examensarbetet omfattar inte produktens mjukvara.
Kretskortet väljs av företaget.
Komponentval utförs av gruppen men hopkoppling av komponenterna omfattas inte av examensarbetet.
CE-märkning och ISO-standards behandlas inte inom examensarbetet.
Ingen färdig produkt kommer att tillverkas utan endast prototyper av produkten.
All modellering sker i CAD-Programmet Catia V5.
3
1.7. Individuella ansvarsområden/insatser i examensarbetet arbetet Alla gruppdeltagarna ansvarar för konstruktionsarbetet samt rapportskrivningen.
4
2 Metod
2.1. Metoddiskussion
Gruppen har valt att använda Fredy Olssons Princip- och Primärkonstruktionsmetod
(Olsson 1995), eftersom de tycker den är lämplig att använda vid framtagning av en ny produkt.
Gruppen tycker att den är lämplig då den steg för steg visar hur ett effektivt konstruktionsarbete utförs med metoder som är utförliga och som är förknippade med varandra. Produkten blir genom att följa Fredys metoder utvärderad innan den skapas vilket i slutändan ger det bästa
produktförslaget. Fredys metod har dock ett par problem, den är något daterad och den integrerar inte tillverkningsprocessen tillräckligt tidigt i konstruktionsprocessen. Därför har gruppen valt att tidigare integrera tillverkningsprocessen eftersom det är en stor del av projektet när det kommer till utformning och materialval.
2.2. Metodologi i detta examensarbete
Fredy Olssons Princip och Primärkonstruktions metod följer stegen nedan föratt få ut ett
produktförslag. Gruppen har även kompletterat Freddy Olssonsmetod med andra metoder som de har lärt sig under andra kurser.
2.2.1. Principkonstruktion
Principkonstruktion avses med det inledande konstruktionsarbetet där man vill ta fram ett principellt produktförslag ifrån en behovslösning eller produkttyp. Målet med
principkonstruktionen är att hitta lösningsförslag på en produkt som är ändamålenslig, konkurrenskraftig och efterfrågad. (Olsson 1995)
Produktdefinition Produktundersökning Kriterieuppställning
Framtagning av produktförslag Utvärdering av produktförslag Presentation av valt produktförslag
2.2.2. Primärkonstruktion
Primärkonstruktion brukar i de flesta fall påbörjas efter en principkonstruktionsprocess har genomförts. Under principkonstruktionen har man då fastlagt en produkt och dess väsentliga delar. I primärkonstruktionen arbetar man med framtagna produktutkast från föregående
konstruktionsprocess och bestämmer sig för ett slutgiltigt produktförslag. Primärkonstruktionen kan delas upp i fem olika huvuduppgifter som är:
Produktutkast
Komponentval
Detaljkonstruktion
Produktsammanställning
Tillverkning och utprovning av primärprodukt. (Olsson 1995)
5
2.3. Förberedelser och insamling av data
Insamling av data har skett genom att använda olika kurslitteraturer som gruppen använt sig av tidigare under utbildningens gång och böcker som gruppen funnit lämpliga för detta projektet.
Gruppen har även haft tillgång till Högskolans i Halmstads databas där gruppen kan hitta artiklar med information om tidigare studier som gjorts inom områdena vilket är användbart vid en produktundersökning. Användarstudie för produkten genomförs genom intervjuer med personer som kan tänkas använda produkten i framtiden. Personer som kan tänkas intervjuas är t.ex.
poliser och budbärare.
2.4. Idéskiss
Genom att idéskissa eller konceptskissa som det också heter kan man få ut olika förslag på en produkt genom att rita ett flertal skisser. Om man behöver en 3D-bild av konceptet så kan man göra en så kallad 3D-skiss eller mockup som den oftast kallas. En mockup är en snabb och simpel modell som kan göras med t.ex. hårdskum. Med idéskissning kan man snabbt och billigt få många koncept som hjälper en att komma igång med produktskapandet. Gruppen använde sig av konceptskissning till att finna olika koncept om produktens utformning. Koncepten kontrollera sedan med hjälp av en mockup för att i ett tidigt stadium få en bild av produktens dimensioner i verkligheten samt dess ergonomi vad gäller grepp och skärmens storlek.
2.5. CAD och Analys
De koncept som gått vidare modelleras upp i CAD-program och 3D-printas. CAD modellerna blir även analyserade i FEM-program för att se vilka typer av skador de kan hantera. CAD
modellerna byggs upp genom att göra varje del för sig i en arbetsbänk kallad part design. När alla parts är klara så sätter man samman dem i arbetsbänken assembly där man får använda olika typer av constraints (restriktioner) för att binda samman de olika delarna. När assemblyn är klar så kan man börja analysera den i en analysarbetsbänk. I analysarbetsbänken (FEM) krävs viss information om delarna som t.ex. material, vilka conststraints den har, vilken last eller kraft eller temperatur som påverkar den och hur noggrann analysen ska vara genom mesh storlek och typ.
När information lagts in kan man analysera modellen och få ut vad som händer med modellen vid en viss vikt, kraft eller temperatur.
2.6. The mechanical design process För att komplettera Fredy Olssons konstruktionsprocess med lite fler metoder har gruppen även
använt sig av David G. Ullmans litteratur The Mechanical Design Process (Ullman 2016). Den här boken följer hela designprocessen att ta fram ett produktförslag precis som Fredy Olsson men i denna bok använder man andra metoder för att komma fram till slutresultatet. Gruppen valde att använda delar ur denna bok som de tyckte var användbara i projektet samt metoder som saknades i Fredy Olssons litteratur.
6 2.7. Flödesschema
Nedan följer ett schema över flödet i detta projekt. Flödesschemat följer Fredy Olssons metoder för att ta fram ett slutgiltigt produktförslag. (Olsson 1995)
7
3 Teoretisk referensram
3.1. Produktundersökning
När man ska ta fram ett nytt produktförslag är det användbart att först göra en
produktundersökning för att ta reda på vad som hänt tidigare och vad som är aktuellt inom valt produktområde. Om produktförslaget är en lösning som har ett högt nyhetsvärde bör man först göra en första lösningssökning innan man undersöker tidigare lösningsförslag. Vid
produktundersökning bör man dock tänka på att för mycket undersökningsarbete kan leda till att nytänkande hindras. Det som bör finnas med i en produktundersökning är konstruktionsbakgrund, produktionsbakgrund, marknadsbakgrund och ekonomisk bakgrund.
(Olsson 1995)
3.2. Kriterieuppställning
Alla konstruktionsuppdrag innehåller mål för arbetet. Dessa mål måste översättas till
formuleringar i form av kriterier. Kriterierna består utav krav och önskemål som är lämpliga för framtagning och utvärdering av produktförslag. När man översatt målen till kriterier är det också lämpligt att man tar fram ytterligare detaljer och graderingar av kriterierna. Formuleringarna av kriterierna är mycket viktiga eftersom de måste vara tydliga så inga misstolkningar kan
uppkomma under arbetets gång. Kriterierna ska inte begränsa arbetet med framtagningen av lösningsförslag, samtidigt som det ska gå att kontrollera uppfyllelsen av kriterierna vid utvärdering av lösningsförslagen.
(Olsson 1995)
3.3. Brainstorming
Brainstorming är ett slags idémöte där man som grupp pratar om olika sätt att lösa ett problem.
För att brainstorming ska funka så måste alla medlemmar i gruppen få komma till tals. För att en brainstorming ska vara så effektiv som möjligt så gäller det att följa ett par punkter:
Kritik mot förslaget samt bedömningar är förbjudna under mötet (gäller även självkritik).
Många olika idéer ska komma fram med stor variation.
Våga komma med vilda idéer.
Kombination av idéer som kommit fram under mötet samt komplettering av dem.
(Österlin 2007)
8 3.4. Funktionsanalys
Funktionsanalys tas fram genom att prata med användare, göra omvärldsstudier och tester med användare för att få fram de funktioner som behövs på en produkt/tjänst. Genom diskussionen med användaren får man fram vilka funktioner som är viktiga och vilka som är önskvärda.
Informationen används sen för att skapa en grund till produkten då man vet vad som är viktigt att tänka på vid produktframtagningen. Det är ett bra konceptgenerings verktyg som enkelt får fram vilka funktioner som behövs och vilka som önskas samt en rankning av dessa funktioner.
(Stifelsen Svensk Industridesign)
Vid utformning av en produkt så finns det ett par saker att beakta som dess huvudsyfte, kärntanke och varför produkten behöver existera samt hur den ska åstadkomma sin uppgift. Om en penna tas som exempel så kan man säga att dess uppgift är att rita en blyertslinje men det finns tre fel med detta. Det första felet är att det är användaren som ritar linjen inte pennan. Det andra felet är att idéskapandet blir begränsat om man redan från början tänker att det är en blyertspenna. Det tredje felet är att det inte är pennan som åstadkommer linjen, den blir till när pennan dras på pappret.
Det finns tre olika funktionskategorier inom funktionsanalyser. Huvudfunktionen (HF) som är det som produkten är till för att göra. Delfunktioner(DF) som gör att huvudfunktionen kan göras.
Stödfunktionerna(SF) är delfunktioner som inte hjälper huvudfunktionen. Ett exempel på en penna är HF: att kunna avsätta ett märke, DF: att kunna vässa pennan eller kunna greppa pennan, SF: vilket fabrikat pennan är. (Österlin 2007)
3.5. Komponentval
För att välja komponenter så krävs att man följer vissa punkter för att valet ska bli det rätta.
Punkterna att följa är:
Vilken uppgift, krav och önskemål som komponenten har.
Känna till komponenten samt finna den.
Ha kännedom om komponentens verkningssätt, egenskaper, prestationer och kostnader.
Jämnförning av konkurrenters komponenter med liknande prestationer
Finna olika leverantörer och jämföra dem.
Kunna bestämma, dimensionera, inbygga och beteckna lämplig komponent.
9
Valet av komponenten kan ske på tre olika nivåer med varierande ambition.
Plagierat val av komponent. Man väljer en komponent som tidigare har använts med framgång med en liknande grundprodukt. Arbetet kommer att inriktas på eventuellt erforderlig dimensionering och val av fabrikat.
Begränsat eller optimalt val av komponent. En komponent eller komponentgrupp som är förutbestämd undersöks för att se om de uppfyller kraven.
Allsidigt, bruksfunktionellt eller nytt val av komponent. Genom en fullständig utredning utan förutfattade meningar ska man studera komponentens eller
komponentgruppens möjligheter att klara grund produktens krav. (Olsson 1995)
3.6. Mockup
En mockup är en billig, enkel och grov modell som ska vara i reell skala och som skapas för att man ska kunna “röra skissen”. Mockupen gör det enklare att se hur produkten kommer att användas i verkligheten något som är svårt att tänka ut när det är en 2d-skiss. Man kan även göra olika mockuper med stora som små variationer för att se hur produkten förändras till det
sämre/bättre. Detta kan göras genom att förlänga grepp, minska/öka volymen på delar eller göra den mer symmetrisk så att både vänster och högerhänta kan använda den utan obekvämheter.
(Österlin 2007)
3.7. DFA (Design for assembly)
DFA är en metod för att optimera en produkts montering. De flesta produkter som tillverkas idag består av många komponenter som ska monteras ihop vilket innebär att monteringen tar lång tid och kostar mycket pengar, därför vill man göra monteringen av produkten så enkel som möjligt.
DFA mäter hur effektiv monteringen av en produkt är och granskar alla komponenter i produkten gällande hur de hanteras och monteras. En produkt med hög monteringseffektivitet har fåtal komponenter som är enkla att hantera och montera ihop.
Det går att spara mycket pengar eftersom man drar ner sina omkostnader i tillverkningen, trots besparningarna man kan uppnå med DFA är det vanligt att man inte arbetar med metoden tillräckligt tidigt designprocessen vilket minskar effekten av DFA. För att få full effekt bör DFA tillämpas under hela designprocessen.
10
För att uppnå en framgångsrik DFA finns det 13 riktlinjer att följa. Med hjälp av dessa riktlinjer kan man avgöra produktens monteringseffektivitet.
1. Minimera antalet komponenter 2. Minimera antalet fästanordningar
3. Välj en baskomponentent med fasta funktioner
4. Baskomponenten ska inte byta position under montering 5. Välj en effektiv monteringsfixtur
6. Undvika komplicerade monteringsmetoder
7. Komponenterna ska anpassas till deras monteringsmetoder 8. Försök att bygga med symmetriska komponenter.
9. Placera komponenter som är symmetriska i monteringsriktningen.
10. Vid användning av osymmetriska komponenter ska de vara tydligt osymmetriska 11. Försök att skapa en rätlinjig och enkel montering
12. Använd avfasningar, avrundningar samt andra komponent egenskaper för att underlätta inpassning.
13. Maximera komponenternas tillgänglighet vid montering. (Ullman 2016)
3.8. Ergonomi
Ergonomi är att anpassa ett arbete efter människans kropp och sinne. Detta för att undvika arbetsskador och göra så att arbetsplatsen får en bättre arbetsmiljö. Det kan vara från byggnader till verktyg som kan göras mer ergonomiska genom t.ex. bättre ljus, lägre tyngd, lägre ljudnivå och mindre repetitiva rörelser. (Arbetsmiljöverket)
En miniräknare med så tät mellan tangenterna att man ofta trycker på två av dem samtidigt, en stol som har en lutning som gör att man glider ur den. Detta är bra exempel på dålig ergonomi.
(Österlin 2007)
Ett ergonomiskt handverktyg ska signalera greppytan, kraftkraven och användningssättet. Vid designvalet är det viktigt att tänka på den tilltänkta användaren då det finns tex stora dimensions skillnader mellan kvinnor och mäns händer. För att verktyget ska vara så bekvämt som möjligt ska tyngdpunkten ligga så nära handleden som möjligt. För att få ett bra grepp gäller det att tänka på handtagsmaterialet, ett bra material kan vara gummi som ger en ökad friktion vilket minskar risken att produkten tappas.
När en produkt har en display så kan den göras mer ergonomisk genom att tex göra det enkelt att hitta information som ofta används och att samla information som hör ihop på samma ställe. Man får då ett mer effektivt och mindre tröttsam informationsflöde. Man kan även lägga till ljud vid knapptryck eller när en operation är klar för att på ett bättre sätt meddela om att någonting har hänt istället för att det är helt tyst och man inte vet om något skedde. För att kunna ta del av informationen ergonomiskt gäller det även att det är hög kontrast, god belysning och att man har rätt betraktelsevinkel på displayen. (Bohgard et al. 2011)
11 3.9. Utvärdering av produktförslag
Utvärdering av framtagna produktförslag måste ske i flera olika steg där man hela tiden sållar bort dåliga förslag och går vidare med de bästa förslagen tills man endast har det bästa förslaget kvar. Metoden för utvärdering skall vara så säker som möjligt för att inte ett bra förslag ska sållas bort eller gå vidare med ett dåligt förslag som kommer innebära onödigt extra arbete. Man kan dela in utvärderingsprocessen i tre delar som består av primär utvärdering, mellanliggande utvärdering och slutgiltig utvärdering där man väljer det bästa produktförslaget.
(Olsson 1995)
3.10. Utvärderingsmatris
Det finns en uppsjö av olika utvärderingsmetoder att använda sig av när man ska göra sitt val av produktförslag. När man använder sig av en utvärderingsmatris, så utvärderar man
produktförslagen som man tagit fram och poängsätter dem emot hur de uppfyller kraven som ställs på produkten. Grupperingsskalan som matrisen använder är 0-3 där 0p inte uppfyller kravet alls och 3p uppfyller kravet säkert. Det krävs en viss summa poäng för att man skall anse att produktförslaget är tillräckligt bra för att gå vidare i utvärderingsprocessen. (Olsson 1995)
3.11. Materialval
I både primärkonstruktion och tillverkningskonstruktion ingår det att välja vilka material som skall användas i produkten. Med materialval ska man försöka finna det material som
överensstämmer bäst med de tekniska och ekonomiska krav som ställs på produkten. I de flesta fall kan man ur sitt analysunderlag plocka fram en lista över de krav som man vill att materialen ska uppfylla. Kraven kan man sedan jämföra mot de flesta existerande material som finns på marknaden för att se vilket material som uppfyller kraven bäst. Materialvalet kan ske med olika ambitioner och man brukar dela in materialvalet i tre olika ambitionsnivåer:
12
Plagierat materialval. Med denna metod väljer man ett material som tidigare använts på liknande produkter
Omsorgsfullt materialval. Använder man detta materialval krävs det en noggrann utredning för att välja material då man ska uppfylla de tekniska och ekonomiska kraven som vanligtvis är av avancerade slag.
Nymaterialval. Vid nymaterialval gör man en efterforskning för att skapa ett nytt material. (Olsson 1995)
3.12. FEM-analys (Finita elementsmetoden)
FEM är en metod för att analysera de framtagna produktförslagens hållfastighet. Vanligtvis genomförs FEM-beräkningar på ett utarbetat produktförslag för att kontrollera att konstruktionen håller för de förväntade belastningarna, både de mekaniska och termiska. Det har även blivit vanligare att man tidigare under konstruktionsprocessen börjat genomföra FEM-beräkningar.
Fördelen med att börja tidigt med beräkningarna är att man får mer förståelse hur den tilltänkta konstruktionen fungerar. Programutbudet av FEM-program är stort och två vanliga program som används ute i industrin är Abaqus och Catia V5. Skillnaden mellan programmen är att Abaqus är ett renodlat FEM-program och Catia är ett CAD-program där man har kompletterat med FEM- moduler. (Sunnersjö 1999)
3.13. CAE/CAD
Computer aided engineering (CAE) används för att konstruera, beräkna och bereda genom datorn. Computer aided design (CAD) är en del av CAE där man skapar modeller av sin konstruktion i datorn. Modellen kan sedan göras ritningar på samt analyseras. Programmen sänker produktframtagningskostnaderna rejält då man kan ta fram ritningar enkelt samt att analyser kan göras utan prototyp. Man kan även göra flera förstörande analyser på samma
“prototyp” utan att den går sönder. Tiden för att ta fram en ny produkt kortas ner då prototyper och verkliga tester inte behöver göras samtidigt som man enkelt kan ändra sin CAD modell om det skulle behövas. (Hågeryd, Björklund & Lenner 2005)
Ingenjörer och designers ges möjligheten att med CAE verktygen ändra hela modellen för att få olika resultat vad gäller bättre design och analys resultat. Det är enkelt att jämföra olika alternativ och filtrera de svagheter som kan finnas i de tidiga stegen. Analyseringsverktygen hjälper en även att på ett smidigt sätt se var modellen deformeras vilket är svårt att göra flera gånger om med olika typer av kraftpåverkningar på en verklig prototyp. Man kan även pröva sig fram med CAE- verktygen genom att t.ex. byta modellen fasthållningsmetod eller vilket material som används.
Utan CAE-verktyg så måste man skapa en design genom tex skissning för att sedan göra en
“mjuk prototyp” gjord i tex formlera. Om det inte skulle funka vid testningen så måste man göra om designen och en ny lerprototyp tills man har en som fungerar vilket är mer tidskrävande än att använda ett CAE program. I ett CAE program så gör man en design, testar den och om den inte skulle fungera kan man bara ändra den del av modellen som felar tills det fungerar vilket ger en snabbare och enklare produktframtagning. (Roth 1999)
13 3.14. Prototyper
En prototyp skapas när man tillverkat de första detaljerna och eventuellt anskaffat komponenter som sedan kan monteras ihop till en komplett produkt. Om produkten skall tillverkas i många exemplar som t.ex. vid en serietillverkning framställer man prototyper i primärkonstruktionen för att säkerställa att produkten uppfyller de krav man ställt i början av konstruktionsarbetet. Med hjälp av prototypen kan man även kontrollera tillverknings- och monteringsriktighet genom tillverkningsprov och prototypprov. (Olsson 1995)
3.15. SWOT-analys (Strengths Weakness Opportunities Threats)
SWOT-analyser är lätta att göra men även lätta att göra fel. Det gäller att få med rätt saker för att analysen ska kunna användas rätt annars är det lätt att man skriver i för mycket i de fyra olika fälten vilket skapar mer förvirring än förklarning och leder till att det är svårare att agera på upptäckterna. Ett problem med SWOT är att det inte finns en metodologi för att identifiera vilka styrkor och svagheter som objektet har. SWOT analyser har även svagheten att det inte går att mäta de olika punkterna. Anledningen till att SWOT är en väl använd analys är för dess simpla utförande och klarheten i den. För att en bra SWOT analys ska göras så behöver den vara koncis (3-5 punkter), aktionsbar (Kunna agera på nämnda punkter), signifikant (Det ska påverka objektet signifikant) och äkta (Inget önsketänkande, bara ren fakta). Om SWOT analysen följer dessa fyra punkter så får man en agerbar analys som hjälper objektet att utvecklas. (Coman & Ronen 2009)
3.16. ABS plast (Acrylonitrile Butadiene Styrene)
ABS plaster finns i en mängd olika kvalitéer vilket ger den mycket skiftande egenskaper.
Materialet har god slagseghet, ythårdhet och ytfinish. Slagsegheten är god även vid låga
temperaturer för vissa kvaliteter vilket gör plasten lämplig till att skapa skidor av. Materialet är dock känslig för utomhusbruk då den inte tål UV-ljus särskilt bra. Det finns dock en variant av ABS som heter ASA som har högre UV-ljus resistens. ABS är återvinningsbart. (Leijon 2014)
3.17. PE plast (Polyeten)
PE-plast klassificeras efter dess densitet vilket gör att det delas in i två grupper, Low density polyethylene (LDPE) och High density polyethylene (HDPE) där LDPE är den vanligaste.
Polyeten är den vanligaste plasten och förekommer i princip överallt. Plasten har goda
egenskaper som tex utmärkta nötningsegenskaper, hög elasticitet vid låga temperaturer samt ett lågt pris. Det går dock inte att använda materialet vid höga temperaturer och är svårt att färglägga samt svårt att limma samman. Materialet har bra återvinningsegenskaper. (Leijon 2014)
14 3.18. Polypropen
Polypropen är den näst vanligaste plasten och används till allt möjligt men är speciellt känt för hur hållfast det är som gångjärn. Polypropens goda egenskaper är bland annat bra
utmattningsegenskaper, lågt pris och bra kemikalietålighet. Det har dock låg resistens mot UV- ljus, ökad sprödhet vid kyla och är precis som polyeten, svårt att färglägga och limma samman.
Materialet har goda återvinningsegenskaper. (Leijon, 2014)
3.19. Rostfritt stål
Det var i början av 1900-talet som man gjorde upptäckten med rostfritt stål efter många års materialproblem. Det man upptäckte var att stål med kromhalter över 17% inte rostar och har god härdighet mot oxidation. Rostfritt stål består främst av krom som legeringsämne men även ämnen som molybden, nickel och kväve finns i stålet. Stålets korrosionshärdighet uppnås genom att ett tunt och osynligt skikt bildas på ytan som skyddar i oxiderande miljöer. Det finns många
användningsområden för rostfritt stål både inom konsumentsektorn och industrisektorn. Man brukar välja rostfritt stål främst för sin goda korrosionshärdighet men stålet används även mycket som konstruktionsmaterial där stålets hållfasthet, duktilitet och seghet är viktiga egenskaper.
(NE)
3.20. Aluminium
Aluminium är den näst mest använda metallen och har många bra egenskaper som låg vikt, god korrisionsbeständighet, lätt att bearbeta och lätt att återvinna då det är energieffektivt då endast 5% av den ursprungliga framställningsenergin används vid återvinning. Aluminium används till fordon då det har en tillräcklig hållfastighet samtidigt som det är lätt vilket gör att man kan öka lasten. Även byggnadsindustrin använder den lätta metallen särskilt på delar som behöver vara korrosionsbeständiga. Aluminium har även hög elektriskledningsförmåga vilket tillsammans med den låga vikten gör att en aluminiumledning som har samma överföringskapacitet som en
kopparledning väger hälften så mycket som den. (Leijon 2014)
3.21. Magnesium
Magnesium är den lättviktsmetall som har lägst densitet. Om man jämför aluminium och magnesium kan en magnesium komponent bli upp till två tredjedelar lättare än en komponent tillverkad i aluminium. På grund av den låga densiteten som magnesium erbjuder har det därför blivit populärt att använda materialet i t.ex. datorer, mobiltelefoner och komponenter till lättvikts fordon. Magnesium har goda mekaniska egenskaper samt goda termiska egenskaper. Materialets korrosions egenskaper är bra i skyddade miljöer som t.ex. i hus eller kontor men i miljöer där materialet utsätts för saltvatten kommer en korrosion bildas. Det finns även en brandrisk med magnesium men det sker endast när materialet är i pulver form eller när det är en väldigt tunn bit av materialet. (CES EduPack 2015)
15 3.22. Naturgummi
Naturgummi är högelastiskt och nötningsbeständigt tack vare sin goda hållfasthet och slitstyrka.
Naturgummi utvinns från saven av gummiträdet. Materialets största svagheter är dess låga oljebeständighet och dåliga värmetålighet. Dess höga hållfasthet gör att gummit lämpar sig för lastbilsdäck samt vinterdäck. (Leijon, 2014)
3.23. Butylgummi
Butylgummi används för att göra innerslangar till däck. Det har ett högt diffusionsmotstånd mot gaser vilket är huvudanledningen till varför det är så vanligt att använda materialet till just innerslangar. (Leijon, 2014)
3.24. Styren-Butadien gummi
Styren-Butadien gummi är syntetiskt och en av de vanligaste gummina. Det påminner mycket om naturgummi men det är mer slitstarkt. Naturgummi är dock mer nötningsbeständigt (CES
Edupack 2015). Materialet kan enkelt blandas med naturgummi vilket ger mer åtråvärda egenskaper. Styren-Butadien gummi används oftast till att göra dämpare och däck. Materialets likhet med naturgummi har gjort att det tagit över flera områden som naturgummi tidigare var stora inom. (Leijon 2014)
3.25. Formsprutning
Formsprutning är en metod för att forma plaster. Metoden är en vidareutveckling av
pressgjutning för metaller. Det som sker under formsprutning är att man sprutar in smält plast i en kall form, som gör att den smälta plasten stelnar i formen och stöts ut som ett hårt formstycke när formen öppnas. Maskinen som utför formsprutningen består utav tre huvudsakliga funktionsdelar som är formlåsningsenhet, insprutningsenhet och styrenhet.
(Hågeryd, Björklund & Lenner 2005)
Gummi kan även det formsprutas med några ändringar på maskinen. Då man inte smälter gummit utan värmer upp det istället så att det blir formbart. Gummit kommer in med en temperatur på 70- 90 grader i formen som för att kunna vulka gummit har en temperatur på 170-180 grader. När gummit vulkats klart så kan man öppna formen och få ut det färdiga formstycket. Formstycket kommer att ha skägg och måste efter bearbetas därför.
(Leijon 2014)
16 3.26. Laserskärning
Laserskärning är en skärningsmetod som har många fördelar och några av dem är hög
skärhastighet, smal slitsbredd, stor noggrannhet, många olika material kan köras och det är enkelt att ändra en form till en annan. En annan stor fördel är de miljömässiga fördelarna som
laserskärning medför eftersom skärningen har en låg ljudnivå och är fri ifrån förbränningsgaser.
När ett arbetsstycke befinner sig i närheten av laserstrålens fokus värms arbetsstycket upp och på grund av den höga energitätheten kan genomskärning av materialet uppnås. Den höga
energitätheten bidrar även till att man kan skära i nästan alla metaller med hög hastighet.
Nackdelen med denna skärningsmetod är att den är relativt dyr. (Hågeryd, Björklund & Lenner 2005)
3.27. Pressgjutning
Pressgjutning är en metod där man pressar in smält metall i en form med hjälp av en kolv.
Pressningen av den smälta metallen leder till att man får en detalj med fin precision vilket gör att man kan ta fram komponenter som är tunna och detaljrika. Fördelarna med denna gjutmetod är att toleransen blir god och man får en fin yta. Det går att pressgjuta flera olika metaller men de vanligaste är zinklegeringar, aluminiumlegeringar och mässing. Denna gjutmetod är dock en dyr metod på grund av den höga verktygskostnaden och därför krävs det ett större antal tillverkade detaljer för att gjutmetoden ska bli lönsam. (Leijon 2014)
17
4 Resultat
4.1. Principkonstruktion
För att ta fram det bästa produktförslaget började gruppen arbeta med
principkonstruktionen som är den första delen i Fredy Olssons konstruktionsprocess.
Principkonstruktionen resulterade i att en definition, undersökning och kravspecifikation (bilaga 3) av produkten togs fram. I kravspecifikationen sammanställdes krav och önskemål på produkten i samråd med företaget. Därefter fortsatte arbetet med att göra funktionsanalys som beskriver alla funktioner som behövs för att produkten skall fungera korrekt. En förstudie togs även fram under principkonstruktion för att undersöka vad som hade gjorts inom området tidigare och vad som skulle förväntas av en framtida produkt. Förstudien togs fram med hjälp av
artikelsökning i olika databaser, marknadsundersökning och intervjuer med framtida användare.
För att säkerställa att alla komponenter som krävs i produkten får plats utförde gruppen en komponentsökning där gruppen letade upp alla komponenter som skulle användas i produkten.
Resultatet av komponentsökningen blev ett stort antal av olika komponenter som rankades mot varandra för att välja ut de komponenter som fungerar bäst till produkten. Gruppen tog sedan fram ett antal olika skisser på produktförslag.
4.1.1. Idéskissning
Gruppen började konceptarbetet med en idégenerering i form av en brainstorming där många olika förslag och skisser på olika former togs fram. Detta följdes upp med en kort utvärdering av alla förslag och de förslag som gruppen tyckte var bäst gick de vidare med. Därefter började gruppen skissa upp förslagen och specificera hur bildfunktionen skulle fungera i varje förslag.
En viktig aspekt att tänka på under konceptskissning var även att ta hänsyn till att konstruktionen har tillräckligt med utrymme för alla komponenter.
4.1.2. Utvärdering av produktförslag
Konceptskissningen resulterade i åtta stycken produktförslag varav två förslag med
kamerafunktion och sex förslag med scannerfunktion. För att kunna rangordna alla förslag gruppen tagit fram gjordes en utvärderingsmatris (bilaga 10), som poängsätter varje förslag utifrån hur de uppfyller de viktigaste kraven som finns på produkten. De viktigaste kraven rangordnades genom att vikta kraven emot varandra för att ta fram vilka krav som är mest prioriterade (bilaga 4). De viktigaste kraven gruppen fick fram är att produkten skall kunna läsa av alla standardiserade ID-handlingar, ta korrekta bilder som går att läsa av och vara ljustät.
Genom utvärderingsmatrisen av produktförslagen kunde gruppen se vilka produktförslag som var tillräckligt bra för att vidareutveckla. Tre förslag gick vidare ur denna process som är förslag 4,5 och 8 (bilaga 10). Förslag 8 som använder kamerafunktion valdes bort i ett senare urval på grund av att det hade blivit en för stor konstruktion eftersom kameran inte uppfyllde de specifikationer som krävdes. Gruppen hade svårt att välja mellan förslag 4 och 5 därför valde de att fortsätta med båda förslagen till primärkonstruktionen, för att sedan välja förslag utifrån prototyptester
eftersom det är svårt att testa ergonomi och användarvänlighet utan att ha tillgång till en fysik modell.
18 4.2. Primärkonstruktion
4.2.1. Komponenter
När gruppen gjort ett produktval ifrån principkonstruktionen sammanställdes en lista över alla komponenter som produkten består av för att få en översikt om vad som ska konstrueras och vad som ska köpas in. Chassi, ram, gummilister, skyddsglas, gummimattor och kortspåret står gruppen för att konstruera medan kretskortet ska konstrueras av företaget. Resterande delar kommer att köpas in färdiga. De färdiga komponenterna som valts till produkten har rangordnats i en komponentlista (se bilaga 8) för att ta fram det bästa alternativet.
Färdiga enheter/delar Unika enheter/delar
Rutinbehandling Specialbehandling Rutinbehandling Specialbehandling
Chassi: Toppen x
Chassi: Botten x
Ram x
Kretskort x
Gummilist x
Gummimatta x
Skyddsglas x
Kortspår x
Display x
Scanner x
Batteri x
Nätverksmodul x
Antenn x
19 4.2.2. Materialval
Materialvalet utfördes genom att använda databasen CES EduPack 2015 där gruppen med hjälp av parametrar kunde jämföra material mot varandra direkt i programvaran. I bilaga 12 finns en tabell med material som gick vidare från första urvalsfasen. Gruppen valde att gå vidare med tre olika material från varje materialkategori vilka är metall, plast och gummi. Ur varje
materialkategori valdes sedan ett material ut som passar produkten bäst genom att jämföra de viktigaste materialegenskaperna. Gruppen valde tillslut att tillverka chassitoppen i polypropen- plast, chassibotten i polypropen-plast, ramen i aluminium, gummilist i naturgummi, gummimatta i naturgummi, skyddsglas i polyeten-plast och kortspår i polypropen-plast.
4.2.3. Detaljkonstruktion
Chassit till ID-scannern som består av två delar samt skyddsramen runt chassit och dess kortspår kommer att bli unika konstruktionsdelar som kommer att konstrueras av gruppen. Se bilaga 15.
4.2.4. Chassitoppen
Toppen är en rektangel på 170x100x35mm med rundade hörn på 10mm samt överdel med hål för skärm på 79x57x4mm som kommer att vara
nersjunken i toppen med som mest 7mm samt med hål i sidan på 129x3mm för ID-handlingarna.
Avrundningarna är på 3mm. Den kommer att tillverkas genom formsprutning i plast. Tjockleken kommer att vara 2mm över hela delen vilket är en kompromiss för att kunna skanna ID-handlingar felfritt och dess skydd mot fallskador. På två av ytterväggarna ska det finnas två hål med M2 skruv.Se
figur 4.1. Figur 4.1
4.2.5. Chassibotten
Botten är en rektangel på 170x100x15mm med rundade hörn på 10mm och med avrundningar på 5mm. Tillverkning sker genom formsprutning av plast. Tjockleken är 2mm. På de tre av chassibottens innervägar som inte är på Id-handlingshålväggen finnas det flikar som sticker uppåt med storleken 8mm och som ska låsas fast med chassitoppen genom påskäggsprincipen. På två av flikarna kommer det finnas två små hål med M2 skruv. Se figur 4.2.
Figur 4.2
20 4.2.6. Ramen
Ramen är en rektangel på 170x100x10mm med rundade hörn på 10mm. Delen tillverkas genom pressgjutning av aluminium med mindre
beskärningar för usb hål, knapp samt för skruvhålen. Tjockleken är som mest 2mm.
Ramen är till för att skydda vid fall.
Se figur 4.3.
Figur 4.3
4.2.7. Kortspår
Kortspåret är den del som ser till att ID-handlingen hamnar rätt vid sin bildtagning och är även den del som rullar in ID-handlingen i en jämn hastighet med hjälp av en elmotor driven rulle. Formen är likt ett bord då det har fyra ben placerat i hörnen av den rektangulära detaljen och har ett hål i
“bordskivan” för att hålla fast ID-handlingen. På undersidan av hålet med måtten 128x87x3 finns det en rulle på 116x5mm som rullar in ID-
handlingen. Tjockleken på benen är 5x10mm och
“bordskivan” är 3mm tjock. Detaljen är tillverkad genom formsprutning i olika faser i plast. Se figur
4.4. Figur 4.4
4.2.8. Skyddsglas
Skyddsglaset är konstruerat för att skydda skärmens glas från stötar vilket kan innebära att skärmen spricker. Måtten på skyddsglaset är samma som skärmen vilket innebär att den är 79x59mm och tjockleken är 2mm. Se figur 4.5.
Figur 4.5
21 4.2.9. Gummiunderlag
Under chassibotten finns fyra stycken 1,5mm tjocka gummimattor som fungerar som
halkunderlag och ger bättre greppmöjlighet för användaren. Gummimattorna är fastlimmade i botten och tillverkade av naturgummi. Se figur 4.6 och 4.7
Figur 4.6 Figur 4.7
4.2.10. Gummilist
ID-scannern har två stycken triangelformade gummilister för ljustäthet. Höjden är 1.25mm 2mm bred och 130mm lång.
Gummilisternas funktion är att stänga ute ljus vid öppningen för pass och körkort. Gummit är av naturgummi och tillverkas genom formsprutning. Se figur 4.8
Figur 4.8
4.3. FEM-analyser
Tålighet var ett av kraven som gruppen hade på produkten eftersom den kommer vistas i en miljö där det finns risk för stötar och fall i marken. Gruppen utförde därför FEM-analys i Catia på produkten vid olika typer av belastningar. Se figur 4.9 och 4.10. Fler beräkningar och bilder av resultatet hittas i bilaga 14.
Figur 4.9 Figur 4.10
22 4.4. Prototyp
Gruppen har tagit fram ett flertal prototyper för att kunna känna på modellerna och visa upp dem för företaget. Ramen var den enda delen som gruppen kom fram till var något för tunn och fick därför ändras, annars så var delarna tillfredsställande. Under projektet arbetade gruppen med två olika modeller en mock-up i principkonstruktionen för att få en känsla av produktens storlek samt ergonomi och en 3D-printad modell i primärkonstruktionen för att kontrollera att produktens viktigaste funktion fungerar. Se figur 4.11. Fler bilder finns i bilaga 17.
Figur 4.11
23 4.5. Kostnadsberäkning
Tabellen nedanför sammanfattar alla produktkostnader. Priserna är beräknade vid en försäljningsvolym på 10000 enheter.
Material/Komponent Pris
Scanner 224kr
Skärm 49kr
Kretskort 299kr
Batteri 60kr
Internetmodul 246kr
Antenn 54.30kr
PP-plast 1.60kr
PE-plast 0.50kr
Naturgummi 0.50kr
Aluminium 0.50kr
Totala material-/komponentkostnaden 935.40kr
4.6. Slutgiltig produkt
Det slutgiltiga produktvalet med alla komponenter visas nedan. Produkten har en totalvikt på 376 gram. Se figur 4.12. Fler bilder och ritningar finns i bilaga 16.
Figur 4.12
24
5 Slutsats och diskussion
5.2. Slutsats
Syftet med projektet har varit att skapa en portabel version av 365id:s ID-scanner för att kunna nå en större massa samt göra det svårare för bedragare att begå ID-bedrägeri. Konceptet gruppen gått vidare med heter ID-portabel då den uppfyller kraven mest enligt utvärderingsmatrisen (bilaga 10).
Ramen togs fram då gruppen insåg att plast chassit inte skulle tåla några hårdare smällar. Det blir även en stabilare hopkoppling om man sätter på ramen mellan de två chassi delarna då man stänger glipan mellan dem.
Ett av kraven gruppen hade är att inte ha några andra knappar förutom AV/PÅ knappen för att produkten ska vara så lättförståelig och användarvänlig som möjligt.
Strömbrytaren har gruppen satt på vänstra sidan inte långt från toppen och fungerar enligt
“switchprincipen”.
Då produkten är i princip knapplös så kom gruppen fram till att ha en stor skärm för att få ett så bra informationsflöde som möjligt. För små skärmar på handhållna produkter är ofta ett stort minus hos konsumenterna och kan speciellt bli problem för personer med dålig syn.
Informationen på skärmen ska endast vara resultatet av granskningen som består av 3 smileys med glad, neutral och ledsen mun samt klockslag, batterinivå och täckning.
Ljustäthetslisten hade gruppen ett flertal variationer på vad gäller material och utseende men vid diskussion med företaget kom gruppen fram till att använda den gummilist som nu finns på modellen. Ett av alternativet var ett slags borst som man ser på dammsugare men gruppen kom fram till att det hade släppt in för mycket ljus.
5.2. Diskussion
5.2.1. Kravspecifikationen
Gruppen har haft ett väldigt fritt projektarbete där de har fått relativt fria krav som inte förklarar exakt hur det ska vara. Det har varit både bra och dåligt. Bra för att gruppen har själva kunnat bestämma hur den ska se ut och fungera. Dåligt då gruppen ibland fastnat då de inte har strikta riktlinjer och själva har fått lösa de stora problem som uppkommit och lösts under arbetet.
Företaget har velat att gruppen skulle kunna jobba så fritt som möjligt och inte ta för mycket från deras nuvarande produkt, men de har hjälpt till när gruppen fastnat helt med att ge råd som tagit arbetet vidare.
Ett av de största problemen var hur gruppen skulle lösa att kunna scanna både körkort och pass i samma ID-handlingsöppning. Passet är enkelt att köra in men körkortet har inte någon yta att greppa så när man väl har kört in den får man inte ut den igen.
25
Gruppen löste detta genom att använda en rulle (se figur 5.1) kopplad till en liten elektrisk motor som matar in ID-handlingen i jämn takt samt matar ut den. Rullen löste även problemet med korrekt bildtagning då man ska helst vill ha en jämn och relativt långsam inmatning för att scannern inte ska få suddiga bilder.
Figur 5.1
Gruppen hade två bildtagnings alternativ från början vilka var kamera och scanner. I början var gruppen väldigt inne på att använda kamera då den nuvarande stationära enheten använder en samt då gruppen är mer vana att arbeta med en sådan komponent. Men distans kravet som finns hos kameror skulle ha gjort ID-scannern stor och skulle därmed mest troligt ha gjort den
oportabel och fylld med tomrum. Ett av önskemålen var att göra ID-scannern vattenresistent till en viss nivå vilket gruppen inte har kunnat testa pga av tidspress samt att de inte kan testa detta utan att ha en fullständig prototyp.
5.2.2. Komponentval
Gruppens sätt att välja komponenter har varit att först se till att de uppfyller kraven som satts på dem och sedan har gruppen jämfört mellan olika sidor för att se om de kan hitta en billigare komponent eller om det finns en annan konkurrerande komponent som uppfyller våra krav bättre eller är billigare.
Gruppen gjorde en rankningslista (bilaga 8) där de rankade tre stycken komponenter inom samma kategori efter de krav som påverkade dem förutom priskravet, då de flesta handelssidor inte ger ut priset för kvantiteten gruppen sökte. Gruppen kontaktade då alla de företagen som inte visade priset för den kvantitet som de var intresserade av för offerter, som efter svar gjorde att gruppen bytte rankningen på några av de komponenterna i varje komponentkategori.
Gruppen använde sig av Fredy Olssons komponentval för att få fram både de existerande komponenterna och de komponenterna som gruppen själva har konstruerat. Fredy Olssons komponentval är egentligen inte riktat mot den typ av konstruktion som gruppen har gjort men den fungerade ändå att använda till gruppens arbete. Därför har gruppen valt enligt punkt ett som kallas plagierat val av komponent inom Fredy Olssons komponentval vilket innebär att använda komponenter som redan använts och fungerat i liknande produkter. Många av komponenterna kräver att man kan teknisk data om dem vilket gruppen oftast inte har tillräckligt med kunskap om vilket kan göra att de olika komponenterna inte passar med varandra och kan kräva mindre modifikationer vad gäller koppling och dylikt.
26 5.2.3. Materialval
Gruppen använde materialdatabasen CES Edupack 2015 för att ta fram vilka material våra unika komponenter ska vara gjorda av. Där databasen var bristande tog gruppen information från Karlebo:s materiallära bok. Om informationen var motsättande mellan boken och databasen så gick gruppen på databasens info då den är mer uppdaterad samt då den tar upp alla variationer av det valda materialet.
Gruppen valde polypropen till chassidelarna då det är tålig samtidigt som det väger lite. I urvalet av plaster var det enkelt att välja mellan de tre material som tagits fram då polypropen presterade bäst i alla kategorier som gruppen tagit fram att jämföra materialen med.
Till ramdelen som tillverkas i metall valde gruppen aluminium då det tål mycket samtidigt som det är lätt. Magnesium valdes bort på grund av att de mekaniska egenskaper var för låga då materialets sträckgräns ligger mer än hälften under de andra metallerna. Valet på metall stod då mellan rostfritt stål och aluminium som både klarar de mekaniska egenskaperna samt de termiska egenskaperna bra men valet föll på aluminium tillslut på grund av ett lägre pris och lägre densitet.
Då gruppen tidigt i processen haft med som krav att produkten ska väga så lite som möjligt var densiteten en viktig parameter att ta hänsyn till och eftersom gruppen har ett maxpris för
tillverkning var priset för materialet en viktig del i materialvalet. Vid valet av metall var det även viktigt för gruppen att använda sig av en metall som går att återvinna för att tänka på miljön.
Skyddsglaset är gjort av polyeten då det går att göra transparent samtidigt som det är tillräckligt hållfast. Tyvärr fanns inte möjligheten att använda polypropen plast som gruppen använt till chassit på grund av att polypropen plast inte går att göra helt transparent vilket inte fungerar då informationen på skärmen måste synas tydligt för användaren. Därför föll valet på polyeten plast som var gruppens andra val av plast till chassit.
Gummilisterna är gjort av naturgummi då det är relativt billigt samt tåligt vid upprepad
användning. Materialet är även en av de mest vänliga mot miljön vilket gruppen tycker är viktigt.
5.2.4. FEM-analyser
I kravspecifikationen har gruppen satt upp som krav att produkten skall vara hållfast emot stötar och fall mot marken. För att kontrollera att produkten klarar av har det utförts FEM-analyser på CAD-modellen i Catia där gruppen simulerat olika typer av belastningar. Gruppen har räknat på vilken spänning som uppkommer i materialet vid fall från 1meters höjd samt belastningen om man skulle råka sätta sig på enheten. Resultatet av FEM-analyser blev att enheten klarar av att ta emot fall från 1m och även om man skulle sätta sig på enheten vid en maxvikt på 80kg
(se spänningsanalyser i bliaga 14). Det går inte fullt lita på dessa simuleringar men gruppen har fått uppfattning om vad produkten klarar av. För att säkerställa produktens hållfasthet krävs det dock att man utför fler simuleringar i ett FEM-program samt fysiska tester på en komplett prototyp.
27 5.2.5. Förslag till fortsatta aktiviteter
Gruppens förslag till fortsatta aktiviteter för 365id är att beställa hem komponenterna som ska användas i enheten och testa att alla komponenterna kan kopplas ihop och fungera tillsammans.
Då gruppen inte har någon kunskap inom ellära samt bristande tid har de inte haft möjlighet att testa alla komponenter tillsammans. Företaget bör även komplettera komponentundersökningen som utfördes för att undersöka om man kan hitta komponenter som sänka priset på ytterligare då offerter som tagits från vissa företaget endast visat priset vid köp av en komponent. Totalt tillverkningspris är inte helt fastställd ännu och därför bör företaget ta in offerter från olika företag för att få bästa möjliga pris vid tillverkning av produkten.
Under projektet har gruppen utfört FEM-analyser på CAD-modellen där olika belastningsfall har simulerats men inga tester på fysiska modeller har utförts därför bör företaget tillverka mer verklighetsbaserade prototyper och utföra fysiska tester för att säkerställa produktens hållfasthet.
Tillverkningen av chassit kommer ske genom formsprutning och för att tillverkningen ska kunna genomföras korrekt bör man utföra en flödesanalys hur materialet flödar i formen för att få bästa möjliga resultat.
28
6 Kritisk granskning
6.1. Kritisk granskning med avseende på människors förutsättningar och behov.
Produkten skapades för att stoppa ID-bedrägerier men kan även användas till gränskontroll vilket är ett laddat etiskt ämne. I Danmark har folk ståt och tagit bilder på folks pass när de ska korsa gränserna med ID-scannern gruppen tagit fram med 365id kan fullkomlig ID-gransking utföras vad gäller passets äkthet. Om detta är bra eller dåligt får var person själv avgöra men en sak är säker det kommer att påverka liv. Ett annat etiskt problem kan vara om ID-scannerns
granskningsvara krånglar och granskningen visar rött när det ska vara grönt kan det helt klart påverka personen.
6.2. Kritisk granskning med avseende på miljö- och arbetsmiljöaspekter Produkten har två små gummilister samt ett par gummimattor som är gjorda av naturgummi.
Gummi kan inte återvinnas vilket gör all typ av gummi till något av en miljöbov men naturgummi är ett av de minst miljöpåverkande gummina då det har lågt koldioxidutsläpp.
Aluminium har en hög energiåtgång vid tillverkning jämfört med rostfritt stål men dess lätthet gjorde att det valdes. Återvinning av aluminium kräver dock låg energiåtgång endast 5 % av den ursprungliga åtgången används. Många av komponenterna kommer att komma ifrån Asien vilket gör att frakten kommer att tära på miljön mer än om gruppen beställt från företagets närområde, Skandinavien, Europa. Många av komponenterna beställs från utlandet vilket gör att det blir svårt till omöjligt för gruppen som studenter att granska vilken arbetsmiljö som finns hos de olika leverantörerna av komponenter.
6.3. Kritisk granskning med avseende på hållbar utveckling
De materialen som gruppen har valt kommer möjligtvis att bytas ut av företaget då det har större kunskap inom materalval , samt då företaget kan ha bättre förslag på material med avseende på miljön och dylikt. Då tillverkning av produkten inte sker i egna lokaler av företaget själva är det viktigt att man noggrant kontrollerar valet av tillverkare för att säkerställa att miljön inte kommer till skada, vilket kan leda till både stora och små konsekvenser för framtida generationer.
6.4. Granskning av arbete
En av de saker som gruppen känner att de behövt mer av är testgrupper för att få mer kritisk granskning av produkten och kunna ändra den efter testgruppens önskemål. I början var det svårt att komma igång då gruppen var osäkra på hur de skulle göra kring alla komponenter som de var ovana vid. Projektets fria krav gjorde det nästan svårare att komma igång men har efter hand gjort att gruppen kunnat skapa en konstruktion som de är nöjda med.
29
7 Referenser
Böcker
Olsson. F (1995) Konstruktion, Lunds Tekniska Högskola
Hågeryd, L. Björklund, S. Lenner, M. (2002) Modern Produktionsteknik 1, Liber AB Hågeryd, L. Björklund, S. Lenner, M. (2005) Modern Produktionsteknik 2, Liber AB
Bohgard, M. Karlsson, S. Lovén, E. Mikaelsson, L. Mårtensson, L. Osvalder, A. Rose L.
Ulfvengren, P. (2010) Arbete och teknik på människans villkor, Prevent Leijon, W. (2014) Materiallära, Liber AB
FEM i praktiken, Sunnersjö, S. (1999) FEM i praktiken, Sveriges verkstadsindustrier Österlin, K. (2007) Design i fokus för produktutveckling, Liber AB
Ullman, D. G. (2016) The Mechanical Design Process, McGrawHill Education
Webbsidor
Stiftelsen Svensk Industridesign. Designprocessen URL:
http://www.svid.se/sv/Designprojektguiden/Om-design/Designprocessen/ (2016-02-10)
Arbetsmiljöverket (Jun 24, 2015). Arbetsställning och belastningsergonomi. URL:
https://www.av.se/halsa-och-sakerhet/arbetsstallning-och-belastning---ergonomi/ (2016- 03-14)
Sperle, J-O. Rostfritt stål. URL:
http://www.ne.se.ezproxy.bib.hh.se/uppslagsverk/encyklopedi/l%C3%A5ng/rostfritt- st%C3%A5l (2016-02-10)
Artiklar
Roth, G. (1999) Computer Aided Engineering, 10, p 36-38.
Coman, A., Ronen, B. (2009) International Journal of Production Research, 47.
Databaser
CES EduPack, 2015 (2016-05-02)
30 Figurer
365id. Om 365id URL: https://www.365id.com/om-365id/ (Hämtad 2016-01-26)
