KONCEPTUTVECKLING FÖR HYDRAULISKA SPRÄCKKAPSLAR
SAI-KIT CHEUNG
Konceptutveckling för hydrauliska spräckkapslar
av
Sai-Kit Cheung
Examensarbete MMK 2009:78 IDE 028 KTH Industriell teknik och management
Maskinkonstruktion
Examensarbete MMK 2009:78 IDE 028
Konceptutveckling för hydrauliska spräckkapslar
Sai-Kit Cheung
Godkänt
2009-10-12
Examinator
Priidu Pukk
Handledare
Priidu Pukk
Uppdragsgivare
Erik Ahnberg
Kontaktperson
Erik Ahnberg
Sammanfattning
Uppdraget gick ut på att utveckla ett koncept åt företaget Emstone ABs hydrauliska spräckkapslar, som i dagsläget inte har kommit ut på marknaden. Denna produkt spräcker berg genom hydraultryck och riktad spräckverkan. Den ses som ett ekologisk hållbart alternativ till den traditionella sprängningen med dynamit. Eftersom denna teknik är så pass ny finns i dagsläget ingen konstruktion som enkelt kan transportera kapslar med en hand. Denna rapport bidrar till att redogöra för och analysera konstruktionen av en ställning som lätt och smidigt kan transportera 6 kapslar med en hand. Den är tålig, estetiskt tilltalande, uttrycka kvalité och är uppbyggd av minsta möjliga antalet komponenter och material. Produktutvecklingen innebär även att ta fram pressmaterial i form av en enkel och lättförståelig broschyr som visar dess teknik för den tänkta målgruppen. Även en förbättring av logotypen har gjorts då den nuvarande logotypen inte är genomtänkt ur ett grafiskt perspektiv. Studiebesök har genomförts på olika arbetsplatser för att få en inblick och kunskap om hur spräckarbeten utförs.
Visualiseringsbilder, ritningar och en prototyp har skapats för att kunna få en så korrekt uppfattning som möjligt över hur ställningen kommer att se ut i verkligheten. Manualer och säkerhetsföreskrifter har avgränsats och tillägnas för rekommendationer.
Master of Science Thesis MMK 2009:78 IDE 028
Development of concepts for hydraulic splitting cylinders
Sai-Kit Cheung
Approved
2009-10-12
Examiner
Priidu Pukk
Supervisor
Priidu Pukk
Commissioner
Erik Ahnberg
Contact person
Erik Ahnberg
Abstract
The assignment is to develop a concept for the company Emstone AB’s hydraulic splitting cylinders that, to date, has not been out on the market. This product splits rocks through hydraulic pressure and targeted splitting effect. It’s seen as a sustainable alternative to the traditional blast with dynamite. Since this technique is so new there exists no construction at present, which can easily transport cylinders with one hand.
The major contribution of this report is to describe and analyze the construction of a stand that easily and conveniently can transport 6 cylinders with one hand. It is durable, aesthetic appealing and expresses quality as well as being built by the least possible number of components and materials. The product development also comprises the creation of press materials in the form of a simple and comprehendible brochure, which illustrates it´s technology for the intended audience as well as it, conveys the feelings from the newly developed concept. Also an improvement of the logotype has been done, as the current logotype is not fully thought out from a graphical point of view.
Study visits have been carried out at various sites to gain insight and knowledge of how splitting a rock is performed. Visualizations, drawings and a prototype have been created in order to get as accurate apprehension as possible of how the stand will look like in reality. Manuals and safety precautions have been left out and are dedicated for future recommendations.
Förord
Denna rapport redogör mitt examensarbete på KTH, institutionen för Industriell teknik och management (maskinkonstruktion), för civilingenjörsutbildningen Design och Produktframtagning. Arbetet motsvarar 30 högskolepoäng och har utförts under perioden februari till juli 2009 med handledning av Priidu Puuk, universitetslektor på maskinkonstruktion. Uppdragsgivaren var Emstone AB i Göteborg.
Detta examensarbete startades utan någon kunskap om bergspräckning och med ett slutresultat som inte kunde föreställas. Som alla andra projekt gav detta mig ännu en erfarenhet av att ingenting är omöjligt. Nu när projektet är klart kan jag med gott samvete säga att kunskap och mod är något som jag idag besitter.
Jag vill dessutom tacka alla personer som varit med och gett mig stöd med sina kunskaper och erfarenheter.
Ett stort tack till
Priidu Pukk, Universitetslektor, Handledare Erik Ahnberg, CEO, Emstone AB
Yanting Chang, Specialist, WSP Samhällsbyggnad
Roland Sjögren, Bergsprängare, Bergsprängare Lidingö AB KTH´s metallverkstad
Järnia Karlaplan Tim Bach, Ingenjör Jenny Person, Journalist
Innehållsförteckning
Inledning... 1
Syfte och mål ... 1
Avgränsningar ... 1
Bakgrund... 1
Teori ... 7
Bakomliggande teori till förpackningen... 7
Visualisering...12
Färger till broschyr och logotyp...12
Metoder...13
Gantt-‐schema, kravspecifikation och QFD ...13
Förpackningen...13
Konceptet...13
Genomförande...15
Projektplanering...15
Informationsinsamling ...15
Studiebesök...15
Intervjuer...16
Ritning, prototyptillverkning och användartest ...16
Logotyp ...18
Analys för att konstruera ställningen...19
Nulägesanalys ...19
Produktanalys...19
Kartläggning av spräckarbetets gång ...21
Kartläggning över olika nedsättningsmetoder...22
Funktionsanalys...24
Lyftvikten...27
Analys för att utveckla konceptet...29
Imageboard...29
Konceptgenerering ...30
Beslutsmatris ...32
Konceptutveckling ...33
Resultat...39
Ställningen...39
Logotypen...41
Broschyr ...43
Avslutande diskussion och rekommendationer ...47
Referenser ...49
Bilagor...51
Inledning
Företaget Emstone AB har utvecklat en produkt för att spräcka berg genom hydraultryck och riktad spräckverkan. Metoden går ut på att spräckkapslar förs ner i förborrade hål i berg och när kapslarna fylls med vatten/olja expanderar de och spräcker sten utan att förstöra kapseln. Idag består detta system av en tryckluftsdriven hydraulpump, högtrycksslangar, spräckkapslar och en sprängmatta vilket är ett relativt enkelt system som ger många fördelar. Minskade besiktningskostnader, ljud- och vibrationslös, enkel användning, enkel förvaring, inga avbrott i övrigt arbete och inga sprängtillstånd är några exempel på fördelarna. Detta kan jämföras med den traditionella sprängningen av berg som sker med dynamit. Vid tätbebyggda och vibrationskänsliga områden måste man nämligen först genomföra en besiktning av intilliggande byggnader och sen stänga av stora områden vilket innebär en större kostnad.
Syfte och mål
Syftet med denna rapport är att utveckla ett koncept åt Emstones hydrauliska spräckkapslar som i dag inte finns på marknaden. I dagsläget har produkten inte ett färdigt koncept och dess nuvarande status är fortfarande inte färdig för lansering. Målet är således att utveckla konceptet så att systemet uttrycker kvalitet för att motivera slutkunden till investering.
Mer specifikt är målet att konstruera en förpackning som tål tuffa tag eftersom miljön är byggarbetsplatser. En annan viktig faktor är att den lätt ska kunna transporteras och uttrycka kvalité. Pressmaterialet ska visa produktens enkelhet och ska utgöras av en broschyr som är enkel att förstå utan allt för invecklade texter och figurer. Samtidigt ska den kunna påvisa den tekniska höjden hos produkten. Logotypen ska också förbättras genom att fastställa färger och typsnitt.
Avgränsningar
Att skapa, utforma och designa förpackning, logotyp och broschyr åt Emstones hydrauliska spräckkapslar är alltså de delar som utgör arbetet för rapporten.
Spräckarbetets tillvägagångssätt skiljer sig vid materialbrytningen vilket innebär att manualer och säkerhetsföreskrifter bedöms annorlunda vid olika målgrupper och applikationer. Av den anledningen begränsas rapporten till att enbart innefatta sprängentreprenörer och privatpersoner. Rapporten begränsas dessutom till att enbart förstå och förbättra hanteringen av spräckkapslarna samt till att ta fram pressmaterial och logotyp.
Bakgrund
Den historiska utvecklingen av olika sprängnings- och spräckningsmetoder
Den traditionella metoden för bergsspräckning kallas för tillmakning och var vanligast fram till slutet av 1700-talet. Denna metod innebär att en eld tänds inne i gruvans botten eller en intilliggande bergvägg som behöver brytas, se Bild 1. När berget uppgår till önskvärd hetta tas glöden bort och vatten hälls på vilket leder till att berget spricker. I de springor som bildas trycks träkilar in så att man sedan ska kunna bryta berget med spett. Rökutvecklingen, oset, hettan och fukten är de faktorer i gruvan som orsakar lungsjukdomar hos gruvarbetarna.
Bild 1. Tillmakning i Sala silvergruva (http://www.salasilvergruva.se).
I slutet av 1700-talet kom bergskrutet. Det är ett svart pulver som bakas till små kulor och förvaras i kruthorn, se Bild 2. Eftersom det var enkelt att framställa krutet kunde gruvarbetarna själva tillverka eller köpa det för en mindre summa pengar.
Förberedelserna för användningen av bergskrutet skiljer sig från förberedelserna av tillmakningen. Här sker borrningen i berg med en slägga och en bergsnavare, vilket är en lång borr tillverkad av järn där navaren har skärande rännformade kanter och en sfäriskt avrundad spets som är fäst i ett träskaft. Borrhålen fylls därefter med bergskrutet och täpps till med lera för att sedan antändas med en lång stubin gjord av svavlad bomullstråd.
Bild 2. Kruthorn där krutet kunde förvaras (http://www.jarnriket.com).
Fram till 1860-talet stod den tekniska utvecklingen stilla ända tills Alfred Nobel
alldeles för vetenskapligt för gamla gruvarbetare fick det senare handelsnamnet sprängolja. Efter ett tag kom man på att sprängoljan var alldeles för instabil och inte tålde långa transporter varefter den småningom förbjöds. I samband med detta uppfanns dynamiten, Alfred Nobels största uppfinning som patenterades år 1866.
Denna uppfinning innebär att nitroglycerinet blandas med exempelvis kiselgur för att suga upp nitroglycerinet till en degartad konsistens.
Bild 3. Alfred Nobels ”initialtändare” (http://www.matpool.se).
Dagens sprängnings- och spräckningsmetoder
I dag är den traditionella sprängningsmetoden med dynamit den mest kostnadseffektiva metoden vid större sprängningsarbeten. Kostnaden per kubikmeter är mycket lägre än vid bergsspräckning och gränsen går någonstans mellan 20-50 kubikmeter berg.
Nackdelen med denna metod är dock att det medför både buller och vibrationer samt att området måste stängas av. Sker det i tätbebyggda områden måste besiktningar göras både innan och efter, på närliggande hus, vilket kan vara både kostsamt och tidskrävande. (Se vidare Explosiva metoder).
Bergsspräckning är ett alternativ till vanlig sprängning och passar bra i känsliga miljöer, inomhus eller nära husgrunder, samt fungerar på både berg, stora stenar och betong.
Metoderna är moderna och beprövade och sker antingen med vatten i kombination med en liten krutladdning (expander cement), med elektroniska tändkapslar och patroner fyllda med gas som expanderar (gasgenererande kompositioner), med sågning, med hydraulhammare eller med hydraulkil. Den största anledningen till att spräckningsarbeten i vissa fall blir billigare är att vibrationerna är så små att man inte behöver besiktiga närliggande hus. Det kan räcka med att göra en vibrationsmätning.
Inga speciella tillstånd krävs heller för transport och hantering av spräckningsmaterialet.
Explosiva metoder
Ett sprängämne är ett ämne eller en blandning av ämnen som vid antändning sönderfaller mycket hastigt (detonationshastigheten), varvid heta gaser utvecklas.
Stötvågen (eller detonationstrycket) som då förmedlas till omgivningen är själva
trotyl och pentyl. Viktiga egenskaper för ett sprängämne är att det måste kunna kombinera hög funktionssäkerhet med god laddningsbarhet och vattenbeständighet.
Även hanterings- och initieringståligheten, frysmotståndet och de yrkesmedicinska verkningarna är viktiga egenskaper. Exempel på olika sprängämnen är Dynomit, DynoRex, Dynotex, Fordyn, Dynopre och NSP 711 (se Bilaga 1).
Gasgenererande kompositioner
Gasgenererande kompositioner är en blandning av kemikalier som vid elektrisk antändning med tändpärla utvecklar expansiva helt ofarliga gaser som spräcker sten, berg och betong. Gasexpansionen kan beskrivas som ett långsamt hävande varvid en explosion uteblir. Efter spräckningen läcker gasen ut och förlorar sin verkan. Exempel på sådana produkter är Safex och Simplex, se Bild 4 och Bild 5.
Bild 4. Gasgenererande kompositen Safex (http://www.safex.se).
Bild 5. Gasgenererande kompositen Simplex från Powertools (http://www.ptools.se).
Expander cement (Snigeldynamit)
Snigeldynamit är en produkt som blandas med vatten som sedan ger en expansion, se Bild 6. När Snigeldynamiten expanderar uppnås ett tryck. Spräckningsförloppet sker ljudlöst och helt utan explosion. Några skakningar eller vibrationer uppstår inte under demoleringsförloppet.
Bild 6. Spräckt sten med hjälp av expander cementet Buster (http://www.demolitiontechnologies.com).
Sågning
Såg är en metod som blir allt vanligare även i Sverige, se Bild 7. En klinga eller vajer beströdd med industridiamanter sågar genom berget och ger fina räta ytor. Metoden är vanlig vid vibrationskänsliga områden, när kunden är mån om bergets utseende eller vill bevara omkringliggande miljö.
Bild 7. Fast såg för klyvning av sten.
Hydraulhammare
Hydraulhammare monteras på grävare eller dylikt och hugger ner med stor kraft mot stenen genom att öka och minska hydraultrycket, se Bild 8. Maskinen är vanligt förekommande vid större byggarbetsplatser ovan jord och delar sönder sten innan bortfraktning.
Bild 8. Hydraulhammare från Sandviken tools och Atlas Copco HB 7000 (http://www.miningandconstruction.sandvik.com &
http://pol.atlascopco.com/SGSite/default_prod.asp) Hydraulkil
Hydraulisk spräckning är en metod för att spräcka sten och betong inifrån med hjälp av hydraultryck som påverkar ett par kilar. Kilarna utövar ett stort tryck (upp till 600 ton) som spräcker de flesta material. Hydraulkil är en liknande teknik som hydraulhammaren fast för mindre arbeten och kräver tillgång till pumpaggregat, se Bild 9. Emstones teknik för bergsspräckning faller under denna rubrik.
Teori
Bakomliggande teori till förpackningen Antropometri
Huvuduppgiften för denna rapport är att skapa en förpackning till Emstones spräckkapslar. En del av kraven enligt kravspecifikationen (se Bilaga 2) är att den lätt ska kunna transporteras, ska kunna bäras av en person, och vara ergonomiskt utformad. För att kunna tillmötesgå dessa krav bör en teoretisk redogörelse om människokroppens måttförhållanden (antropometri), se figur 1, finnas med som bakgrund vid utformningen av denna. Man skiljer på funktionell och biomekanisk antropometri där den förstnämnda avser mått på olika kroppsdelar, beskriver kroppsdelarnas rörelse och rörelseaxlarnas lokalisation i kroppen och den sistnämnda avser beräkningar av de belastningskrafter som kroppens leder och muskler utsätts för i olika arbetsställningar. Antropometrin används inom ergonomin för att anpassa arbete och arbetsmiljön till människans anatomiska och fysiologiska förutsättningar.
(http://www.ne.se/lang/antropometri).
Figur 1. Antropometriska mått som anges i Tabell 1(Pheasant, 1986: Bodyspace).
Dimension Män Kvinnor
5% 50% 95% s 5% 50% 95% s
6. Knoghöjd 720 760 800 25 675 735 795 36 28. Handlängd 175 190 205 10 165 180 195 10
29. Handbredd 75 85 95 5 70 75 80 4
Tabell 1. Antropometriska mått i millimeter för svenska vuxna enligt figur 1 (Bohgard,M.
2005 Arbete-människa-teknik. Prevent).
Andra viktiga faktorer vid utformningen av förpackningen är det manuella lyftarbetet och dess risker. Vid förflyttning av tunga objekt finns stora risker för överbelastning och den mest utsatta skadan är vid ländryggen. Kompressionskrafterna på mellankotsskivorna i ländryggen kan förenklat beskrivas biomekaniskt enligt figur 2.
Figur 2. En biomekanisk modell för belastningen av mellankotsskivorna i ländryggen mellan 5:e ländkotan och 1:a svanskotan (L5/S1) vid lyft. Tyngdkraften som lyfts skapar ett framåtvridande moment genom krafterna B och L, samt tillhörande momentarmar Db
och D1. Detta moment motverkas av ryggmuskelns dragkraft (T) som skapar vridmomentet (Mm). Krafterna B, L och T skapar tillsammans kompressionskraften C.
(Pheasant, 1991: Ergonomics, work and health.) Vridmomentet räknas ut enligt ekvation 1
€
M m = M b + M 1= B × D b+ L × D 1= T × D t Ekvation 1 Riskerna vid lyftarbeten kan delas in i tre olika klasser
• Skador vid olycksfall som exempelvis tappade bördor eller halkning
• Överbelastning på grund av tunga bördor.
• Kumulativa skador vid upprepad belastning.
Belastning på ryggen beror i hög grad på tyngden hos bördan och avståndet mellan kroppen och bördan. Sambandet mellan bördans tyngd och kompressionskraften på mellankotsskivorna i ländryggen beskrivs schematiskt för olika lyfttekniker i figur 3.
Figur 3. Samband mellan en bördas tyngd och kompressionskraften på mellankotsskivorna mellan 5:e ländkotan och 1:a svanskotan för olika typer av lyft.
(Pheasant, 1991: Ergonomics, work and health.)
Enligt National Institue of Occupational Safety and Health (NIOSH) guiden kan den maximala tillåtna lyftvikten L beräknas enligt ekvation 2.
€
L = 23⋅ Hm⋅ Vm⋅ Dm⋅ Am⋅ Fm⋅ Cm Ekvation 2 Hm, Vm, Dm och Am fås enligt ekvationerna 3-6
€
Hm =23
H Ekvation 3
H är det horisontella avståndet från en punkt mellan fötterna och bördans greppställe i cm.
€
Vm = 1− 0,003⋅ V − 75 Ekvation 4
V är vertikala avståndet mellan golvet och bördans grepp i cm.
€
Dm = 0,82 +4,5
D Ekvation 5
D är lyftsträckan i cm.
€
Am = 1− 0,0032 ⋅ A Ekvation 6
A är asymmetrivinkeln vid lyft med vriden överkropp i grad, dvs. vinkeln mellan lyftriktningen och kroppens mittplan.
0 100 200 300 400 500 600 700 800
0 20 40 60 80
Kompressionskraften L5/S1 [N]
Bördans tyngd [kg]
10 graders framåtböjd rygg 90 graders framåtböjd rygg 45 graders framåtböjd rygg
Variablerna Cm och Fm fås ur Tabell 2 och Tabell 3.
Kontakt V<75 V≤75
Bra 1,00 1,00
Acceptabel 0,95 1,00
Dåligt 0,90 0,90
Tabell 2. Multiplikationsfaktorn Cm för kontakten mellan händerna och bördan.
Arbetets varaktighet
Lyftfrekvens [Lyft/min] 2-8 [h] 1-2 [h] < 1 [h]
V<75 V≥75 V<75 V≥75 V<75 V≥75
0,2 0,85 0,85 0,95 0,95 1,00 1,00
0,5 0,81 0,81 0,92 0,92 0,97 0,97
1 0,76 0,76 0,88 0,88 0,94 0,94
2 0,65 0,65 0,84 0,84 0,91 0,91
3 0,55 0,55 0,79 0,79 0,88 0,88
4 0,45 0,45 0,72 0,72 0,84 0,84
5 0,35 0,35 0,60 0,60 0,80 0,80
6 0,27 0,27 0,50 0,50 0,75 0,75
7 0,22 0,22 0,42 0,42 0,70 0,70
8 0,18 0,18 0,35 0,35 0,60 0,60
9 0,00 0,15 0,30 0,30 0,52 0,52
10 0,00 0,13 0,26 0,26 0,45 0,45
11 0,00 0,00 0,00 0,23 0,41 0,41
12 0,00 0,00 0,00 0,21 0,37 0,37
13 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,34
14 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,31
15 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,28
>15 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
Tabell 3. Multiplikationsfaktorn Fm för olika lyftfrekvenser.
Handgreppsergonomi
Att ta hänsyn till handgreppsergonomi är viktigt så att kravet på att förpackningen lätt och enkelt ska kunna transporteras och bäras av en person uppfylls. Konceptet av förpackningen kommer nämligen att utvecklas till att bli en ställning med ett ergonomiskt handtag vilket beskrivs i avsnittet analys. Kraftgrepp och precisionsgrepp är två typer vad gäller gripande grepp, se figur 4. Kraftgreppet kan liknas som när en hand omslutar ett handtag och precisionsgreppet som att hålla en penna.
Figur 4. Kraftgrepp till vänster och precisionsgrepp till höger (Bodyspace – Anthropometry, Ergonomics and the design of work third edition, S. Pheasent).
Längden på handtaget för män och kvinnor bör vara mer än 90 mm. Detta är för att kraften ska fördelas jämt över en tillräcklig stor yta i handen. En allmän rekommendation för längden hos ett handtag är ca 100-130 mm. Optimalt för kvinnor är 90-110 mm. Måtten bör ökas med 13 mm om handskar används. Om handtaget är cirkulärt och en användare använder ett kraftgrepp rekommenderas en diameter för män på 38 mm och för kvinnor på 34 mm.
Material
Andra krav för förpackningen enligt kravspecifikationen (se Bilaga 2) är att den ska vara tålig, lätt och enkel, service- och underhållsvänlig, uttrycka kvalité och vara estetiskt tilltalande under en given budget. Med hänsyn till dessa krav blev materialvalet aluminium som är näst, efter stål, det mest använda metalliska konstruktionsmaterialet och kännetecknas av låg densitet (1/3 av densiteten för stål), god formbarhet, lätt bearbetbarhet, hög värmeledningsförmåga samt god korrosionsresistens. Vissa aluminiumlegeringar kan härdas till cirka 350 MPa och vissa speciallegeringar kan härdas upp till 500 MPa. Dock har det sämre utmattningsegenskaper än stål och är generellt olämplig för glidande kontakter. Fogningen görs vanligtvis med nitning men inom flygindustrin används limning. Aluminiumlegeringar kan också svetsas men kräver noggrant val av elektrod eller tillsatsmaterial.
Till prototypen har Medium Density Fibreboard (MDF) används som är en träfiberskiva och brukas användas vid tillverkning av inredningar som till exempel köksskåp, lister, inner- och ytterdörrar. Materialet brukar också användas till högtalarlådor. MDF lämpar sig även för målning tack vare att de bearbetade ytorna är släta. Därför används det ofta till just målade snickerier. MDF används också till väggbeklädnader i byggnader.
MDF-skivan tillverkas av barrträ vilket ger en mycket ljus skiva.
höljet är formsprutad polyuretan. Gummigreppet kan ta belastningar upp till 20 Kg per styck vilket gör det väldigt tåligt.
Bild 10. Monteringsanvisningar för Toolflex (http://www.delex.se).
Visualisering
Visualiseringen av ställningen, logotypen och broschyren görs med hjälp av följande program och verktyg:
• Rhinoceros är ett 3D-modelleringsverktyg för industriell formgivning. Med detta verktyg kan man modellera de komplexa och krökta ytorna och sedan exportera 3D-informationen till en rad olika format för vidare bearbetning inom visualiserings- och tillverkningsprocessen.
• CINEMA 4D är ett visualiseringssystem välkänt för sitt användarvänliga gränssnitt och kraftfulla funktioner. Hela systemet består av ett antal moduler som adderas på ett baspaket.
• SolidWorks är ett program för två- och tredimensionell CAD och utvecklas av det franska företaget Dassault Systemes. Programmets fokus är mekanikkonstruktion.
• Solid Edge är baserad på SolidWorks Para-kärnan (som utvecklats av Siemens - UGS PLM Software).
• Adobe Photoshop är ett bildbehandlingsprogram som är en del av Creative Suite.
Företaget bakom Creative Suite är Adobe Systems
• Adobe InDesign är ett layoutprogram som också är en del av Creative Suite.
Programmet kan ses som en efterträdare till Adobe PageMaker.
• Adobe Illustrator är ett vektorbaserat illustrationsprogram som också ingår i Creative Suite.
• Funktionsprototyp är en prototyp där funktionerna är de mest väsentliga. Det tas inte hänsyn till hur formen, material och färgen gestaltas.
Färger till broschyr och logotyp
Valet av färg till både broschyr och logotyp görs med hjälp av RGB och PMS där RGB är en förkortning för färgerna rött, grönt och blått, vilka används som grundfärger i en additiv färgblandning. PMS betyder Pantone Matching System och är ett referenssystem för angivande av färgnyanser, en färgmodell för dekorfärger. Man utgår alltid från katalogen Color System där 1114 PMS-färger visas. Dessa färger blandas sedan på tryckeriet från 14 stycken standardfärger med hänsyn till tryckprodukten.
Metoder
Gantt-schema, kravspecifikation och QFD
Metoden för detta projekt är att först skapa ett gantt-schema som är ett flödesschema och används ofta vid projektledning för att beskriva olika arbetsfaser. Det är ett horisontellt stapeldiagram som löper på en tidsaxel där stolparnas längd visar arbetstiden som har planerats för varje delprojekt samt hur stor del av arbetet som är avslutat eller hur mycket som kvarstår. Därefter sammanställs all information som samlats ihop under en förstudie i en kravspecifikation, se Bilaga 2. I denna fastställer man tydligt de krav som gäller för den slutliga produkten där syftet är att konkretisera problemformuleringen och ge alla parter en enhetlig syn på projektets mål.
Kravspecifikationen ska alltså fungera som riktlinje för det fortsatta arbetet och därför är det viktigt att kriterierna är entydiga och lösningsoberoende, helst ska de även vara mätbara, så att det inte kan råda tvivel om ett krav är uppfyllt eller inte. Andra syften är att säkerställa att hänsyn tas till alla intressenter samt att fungera som underlag vid viktiga beslut som till exempel konceptval. Kravspecifikationen består av två olika typer av krav, så kallade skall- och börkrav. Skallkraven är kriterier som bedömdes helt nödvändiga att uppfylla medan börkraven är kriterier som bör uppfyllas i mån av tid och resurser. Det är positivt att uppfylla så många börkrav som möjligt eftersom dessa skapar ett mervärde till produkten och gör den mer attraktiv. Den kravspecifikation som tas fram i inledningen av projektet behöver inte vara slutgiltig, utan kan kompletteras under projektets gång allteftersom kunskapen och informationen om produkten ökar.
Efter att kravspecifikationen fastställts skapas en så kallad Quality Function Deployment (QFD). Detta är ett kvalitativt system som metodiskt kopplar ihop kundkraven med flera olika element, exempelvis marknadsföring, kvalitetskontroll, design, produktion, tillverkning och försäljning.
Förpackningen
Därefter genomförs en användar-, produkt-, och funktionsanalys av ställningen samt en kartläggning över olika nedsättningsmetoder. Användaranalysen är en metod som kartlägger arbetsgången för att lättare kunna se detaljer och funktioner. Denna analys klargör och systematiserar arbetsgången på ett rationellt sätt som annars lätt kan missas. För att förstå produktens tekniska funktioner och former görs en produktanalys där alla komponenter analyseras detaljerat. Materialen för de olika komponenterna fastställs samt interaktionen mellan delarna klargörs. Kartläggningen över olika nedsättningsmetoder innebär att man undersöker tillvägagångssättet över hur spräckkapslarna förs ned i förborrade hål och man skapar därmed en nedsättningsprofil. I funktionsanalysen definieras systemets funktioner och systemgränserna. Den delar upp systemets funktioner i ett antal delfunktioner där funktionerna uttrycks som verb plus substantiv. Efter att en analys har gjorts ska en prototyp av ställningen skapas. Det finns olika typer av prototyper; oftast talas det om en virtuell prototyp där modellen modelleras och simuleras i datorn och sedan finns det fysiska prototyper. Prototyper som visar form, ytegenskaper, färg och funktionsprototyper som kan verifiera den tekniska lösningen. Andra typer av prototyper är så kallade nollserie som är kompletta produkter och är anpassade för serieproduktion.
Konceptet
För att kunna bevara och förnimmas om den rätta känslan som uppdragsgivaren vill ha
kommunicera med olika aktörer under designprocessen. Vid konceptgenereringen används brainstormingsmetoden, som bygger på att en grupp samlas och genererar idéer vilka sedan skrivs ner. Efter att konceptgenereringen är slutförd sammanfattas de olika idéerna. De bästa förslagen väljs ut för att sedan viktas mot varandra i en beslutsmatris. Matrisen är ett redskap för att enkelt och opartiskt kunna välja ett slutgiltigt förslag. Det slutgiltiga konceptet vidareutvecklas för att raffinera ett mer konkret och välgenomtänkt koncept. Detaljer och funktioner beaktas.
Genomförande Projektplanering
Projektet initierades med att ställa upp en tidsplan där projektets olika etapper sammanfattades och planerades. Löpande under projektets gång skedde uppföljningar och uppdateringar av tidsplanen. Innan projektet påbörjades skapades det olika förberedelser. Sekretesspapper skrevs på av diverse parter, planeringen fastställdes via ett Gantt-schema samt kravspecifikation fastställdes, se Bilaga 2.
Projektet delades in i olika etapper. I den första etappen gjordes informationssökning, färgval till broschyren och logotypen, intervjuer, studiebesök och konceptutveckling.
Under den andra etappen, som fokuseras på ställningen, gjordes ritningar och produktionsunderlag till ställningen, utveckling av en prototyp som testades och presenterades. Tredje etappen användes till att skapa reklam- och pressmaterial till ställningen det vill säga broschyren och logotypen skapades samt förberedelser till presentation och rapportskrivning. Under hela arbetets gång har en arbetsdagbok förts.
Informationsinsamling
För att utöka kunskap om bergspräckning samlades information via olika medier.
Huvudsakligen användes internet för informationssökningen, men resultatet gav en begränsad utgångspunkt. Med hjälp av studiebesök och intervjuer hos intressenter kunde flera infallsvinklar över spräckning kartläggas. Den väsentliga informationen fastställdes genom möten med tillverkare och branschkunnigt folk och till viss del samlades informationen via broschyrer för olika produkter. Informationsinsamlingen gjordes i två delar, ena delen hade fokus på produkten och användaren och den andra delen på förpackningen.
Studiebesök
Flera studiebesök gjordes för att få en bättre inblick över produkten och marknaden.
Första besöket gjordes hos företaget Bergsprängare Lidingö AB. Företaget har specialiserat sig på bergssprängning under svåra förhållanden. Uppdragen kan vara allt ifrån sprängning inomhus till kontursprängning. Detta gav en inblick över hur bergsprängarens miljö såg ut, se Bild 11. Det andra var hos företaget Emstone i Göteborg där kunskap om produkten inhämtades. Prototyper visades samt kommande produkter och framtida planer diskuterades, se Bild 12.
Bild 11. Sprängning på Lidingö av Bergssprängare.
Bild 12. Prototyp för HS-48.
Intervjuer
Ett möte med Yanting Chang på WSP Samhällsbyggnad gjordes för att diskutera intressanta applikationer för Emstones spräckkapsel. Det presenterades en metod där sprängkapseln kunde vara av stor nytta om den kunde tillverkas med längder om 2-3 meter. Metoden byggde på att man först borrade flera stora hål i mitten på tunneln för att sedan borra ett antal mindre hål runt om, se Bild 13. Detta utförande medförde att spricktillväxten skapades lättare mellan de små omkringliggande hålen, runt de stora hålen. Det vill säga att dragspänningen skapades om man trycksatte de små hålen radiellt mot de större hålen och med hjälp av dragspänningen bildades det i sin tur spricktillväxt mellan de små hålen.
Bild 13. Spräckkarta över Yanting Changs metod.
Ritning, prototyptillverkning och användartest
Inför prototyptillverkningen gjordes ritningar, se Bilaga 3, för att få en korrekt tillverkning av prototypen. Dess ska kunna tillämpas då tillverkningen av den riktiga produkten behövde framställas. Funktionsprototypen tillverkades i trämaterialet MDF, se Bild 14.
Bild 14. Funktionsprototypen med en spräckkapsel.
För att undersöka potentiella kunder och utvärdera prototypen gjordes ett besök på MaskinExpo. Ett kännetecken för mässan är att den är väl representerad av många mindre företag som har möjligheten att visa upp sig till en rimlig kostnad, och att det är en utpräglad branschmässa, se Bild 15. Alla besökare på MaskinExpo har anknytning till de olika branscherna och mässan marknadsförs enbart i fackpressen.
Bild 15. Översiktsbild över MaskinExpos första dag.
Bild 16. Uppvisning och presentation av spräckkapslar för Skanska Logotyp
Logotyperna bearbetades via programmet Adobe Illustrator. Olika logotyper gjordes för olika tryckunderlag och bakgrunder. Den befintliga logotypen för Emstone AB behövde förbättras och förnyas, se Bild 17, då färgerna inte var bestämda och typsnittet inte var utsett.
Bild 17. Den befintliga logotypen för Emstone AB
Analys för att konstruera ställningen
I denna sektion görs en genomgående analys av Emstones produkt, spräckkapslar, så att en förpackning som uppfyller alla de krav enligt kravspecifikationen kan konstrueras, se Bilaga 2. Här redovisas en nulägesanalys, produktanalys, kartläggning av arbetsgång och olika nedsättningsanalyser samt en funktionsanalys och en beräkning av den maximala lyftvikten för förpackningen.
Nulägesanalys
För att jämföra olika produkter på marknaden mot spräckkapslar skapades en QFD matris, se Bilaga 4. Där framgår det att marknadsbilden är ganska komplex men att Emstones produkter är ganska unika i sitt segment.
Produktanalys
Med hjälp av en produktanalys kan spräckkapslarnas tekniska funktioner och komponenter analyseras detaljerat. Spräckkapseln består av fyra separata delar, innerslang, armering, ytterhölje och hydraulkopplingar. Innerslangen innesluter valt tryckmedium, armeringen är flexibel för att klara kombinationen av mycket höga tryck och dynamisk belastning, ytterhöljet är elastiskt för att produkten ska kunna användas flera gånger samtidigt som det förmedlar innertrycket till borrhålsväggen. Utvändigt är spräckkapseln belagd med polyuretan, se Bild 18, och i otryckt tillstånd är den utvändigt rund för att passa runda borrhål.
Bild 18. En prototyp monterad med kopplingar, hydraulanslutning och belagd med polyuretan.
Spräckkapseln förs ned i förborrade hål och vid trycksättning utvidgas kapseln. När den får kontakt med borrväggen överförs den utvidgande kraften till borrhålsväggen.
Tryckmediumet är i första hand vatten, men även olja kan användas. Utvidgningen gör
utvidgning begränsas av en armering som i otryckt tillstånd är elliptisk, se de två gula cirklarna till vänster i Bild 19. Ytterformen å andra sidan är i otryckt tillstånd rund men vid utvidgning blir den elliptisk medan armeringen får en rundare form, se Bild 19 till höger. Utvidgningen upphör då armeringen blivit rund och då hydraultrycket upphör återgår ytterformen till att bli rund och armeringens form till att bli elliptisk igen.
Att belägga en slang med armering är vanligt förekommande för att kunna transportera gaser och vätskor under höga tryck. En formstabil hydraulslang är normalt rund, med given diameter och given längd, vilket möjliggör en radiell utvidgning. Spräckkapseln har anpassat sin initialt runda form till traditionell armerad slang för skapa en sådan radiell utvidgning utan att reducera dess längd. I Bild 20 ses ett utförande av platt inre slang, belagd med två lager aramid.
Bild 19. Den vänstra bilden visar en spräckkapseln i neutralt läge och den högra en trycksatt spräckkapsel.
Bild 20. Närbild på Aramid/Twaron, använd textilarmering.
Kartläggning av spräckarbetets gång
Arbetsgången för bergsspräckning delas in i två olika delar; borrning och spräckning vilka itereras med varandra under arbetets gång, se figur 5. Borrningens arbetsgång delas in i fyra olika steg, se figur 6. Första steget handlar om att undersöka spräckobjektet, uppskatta dess storlek och bestämma hålfrekvensen. Vid det andra steget markeras borrhålen och borren hämtas. När hålet har borrats och borren lämnats under steg tre görs ytterligare en undersökning för att kontrollera djupet vid de uppborrade hålen, steg fyra. Spräckningens arbetsgång delas in i åtta olika steg, se figur 7. Det börjar med att man hämtar pump, kapslar och kompressor som sedan kopplas ihop. Därefter apteras hålen med kapslarna varefter man startar kompressor och pump. Efter att spräcktrycket uppnåtts med förhoppning om att stenarna spräckts stängs pumpen och kompressorn av. Spräckkapslarna tas bort från hålet så att man kan undersöka sprickorna. Slutligen kopplas kompressor, pump och spräckkapslar bort och forslas tillbaka till initialplatsen.
Figur 5. Kartläggning över arbetsgångens huvudgrupper.
Figur 6. Djupgående analys av borrningens arbetsgång.
Borrning Spräckning
Objekt
• Undersök
• Uppskatta storlek
• Bestäm hålfrekvens
Markeringsverktyg
• Hämta
• Markera borrhål
• Lämna
Borrverktyg
• Hämta
• Borra
• Lämna
Hålet
• Undersök
• Mäta djup
Figur 7. Djupgående analys av spräckningens arbetsgång.
Kartläggning över olika nedsättningsmetoder
Eftersom Emstones i dagsläget inte har bestämt vilken typ av högtrycksslang, snabbkoppling eller fastkoppling, som ska höra till systemet redovisas här en kartläggning över hur 10 stycken ihopkopplade spräckkapslar skulle kunna sättas ned i färdigborrade hål. Detta är nödvändigt eftersom arbetssättet varierar kraftigt vid olika nedsättningsmetoder vilket påverkar hur utformningen av produkten inklusive hydraulslangarna kommer att se ut. figur 8-12 visar de olika nedsättningsmetoderna.
Beroende på om stavarna sätts ned samtidigt, se figur 8 till vänster, eller i etapp om 3 stavar som sätts ned till hälften för att sedan invänta de nästkommande 3 stavarna, se figur 9 till höger, kommer slangens längd att påverkas olika eftersom slangen är kopplad till stavarna. Detta gäller även för de övriga nedsättningsmetoderna.
Hämta
• Pump
• Kapslar
• Kompressor
Inkoppling
• Koppla ihop
kompressor med pump
• Koppla ihop kapslar med pump
Aptera
• Kapslar-hålen
Start
• Kompressor
• Pump
Stop
• Kompressor
• Pump
Undersök
• Sprickan/Sprickor
Bortkoppling
• Koppla bort kapslar med pump
• Koppla bort
kompressor med pump
Lämna
• Pump
• Kapslar
• Kompressor
Figur 8. Den vänstra figuren illustrerar då alla stavar sätts ned samtidigt. Den högra figuren illustrerar då 5 stavar sätts ned.
Figur 9. Den vänstra figuren illustrerar då en stav sätts ned till hälften för att sedan invänta den nästkommande. Den vänstra figuren illustrerar då 3 stavar sätts ned till
hälften för att sedan invänta de nästkommande.
Figur 10. Den vänstra figuren illustrerar då stavarna sätts ned som en linjär kurva. Den högra figuren illustrerar då stavarna sätts ned som en S-kurva.
-‐50 0 50
[m]
Antal
Samtidigt
-‐100 0 100
[m]
Antal
Platå
-‐100 0 100
[m]
Antal
Trappsteg
-‐100 0 100
[m]
Antal
Etage
-‐100 0 100
[m]
Antal
Backen
-‐100 0 100
[m]
Antal
Kurvan
Figur 11. Den vänstra figuren illustrerar då stavarna från början sätts ned från sidorna.
Den högra figuren illustrerar då stavarna sätts ned som en kil.
Figur 12. Den vänstra figuren illustrerar då stavarna sätts ned som en konvex form. Den högra figuren illustrerar då stavarna sätts ned som en konkav form.
Funktionsanalys
En funktionsanalys innebär att systemets funktioner och systemgränser definieras och analyseras. Den börjar med att undersöka basfunktionerna, se Tabell 4, därefter görs en analys på ergonomin, se Tabell 5, och avslutar med att undersöka säkerheten på produkten, se Tabell 6. Varje funktion uttrycks i ett verb (medge, erbjuda, uttrycka, underlätta, minimera, skydda, förhindra, …) plus ett substantiv (stavförflyttning, bärbarhet, fastsättning, ...) och delas in i olika klasser (huvudfunktion, nödvändig delfunktion, önskvärd delfunktion).
I Tabell 4 där basfunktionerna analyseras anges först huvudfunktionen (HF), sedan Medge Stavförflyttning vilket betyder att produkten som ska skapas måste kunna förflytta stavar som huvudfunktion. Vidare följer sju nödvändiga delfunktioner som Medge Bärbarhet, Erbjuda Fastsättning, Erbjuda Grepp, Medge Självstående, Förhindra Fasthakning, Medge Smutstålig, Medge Vätsketålig vilket betyder att den ska kunna bäras av 1 person i ett grepp, kunna fästa kapslar, vara självstående utan att ramla, kunna föra ned kapslar utan att de hakar fast, samt att den ska kunna tåla smuts och vätska. Denna analys har utformats med hänvisning till kravspecifikationen, se Bilaga 2.
-‐100 0 100
[m]
Antal
Pilen
-‐100 0 100
[m]
Antal
Kilen
-‐100 0 100
[m]
Antal
Konvex
-‐100 0 100
[m]
Antal
Konkav
sprängmatta i produkten, kunna låsa kapslarna och minimera obehag vid bärande med flera.
Klass Verb Substantiv Anmärkning
HF Medge Stavförflyttning Kroppsburen
N Medge Bärbarhet 1 person
N Erbjuda Fastsättning Kapslar
N Erbjuda Grepp
N Medge Självstående
N Förhindra Fasthakning
N Medge Smutstålig
N Medge Vätsketålig
Ö Erbjuda Pump Hydraulpump
Ö Erbjuda Lås Kapslar
Ö Erbjuda Matta Sprängmatta
Ö Minimera Obehag Vid bärande
Ö Erbjuda Specialförvaring Vätska, slang etc.
Ö Erbjuda Ryggtransport
Ö Underlätta Bärbarheten
Ö Skydda Kapslar
Ö Erbjuda Axelrem
Ö Medge Upphängning
Ö Erbjuda Axeltransport
Ö Erbjuda Handtransport
Ö Underlätta In- och uttagning
Ö Uttrycka Kvalitet
Ö Uttrycka Robust
Ö Uttrycka Manlighet
Ö Medge Regöring
Ö Underlätta Service
Ö Minimera Vikt
Tabell 4. HF = huvudfunktion, N = nödvändig delfunktion, Ö = önskvärd delfunktion Tabell 5 visar en analys på det ergonomiska området, främst för att hitta hur man undviker belastningsskador. Denna analys bygger på det teoretiska avsnittet om antropometri och handgreppsergonomi och visar att en centrerad tyngdpunkt samt en minimerad vikt på produkten är två nödvändiga delfunktioner för en ergonomisk produkt.
till kroppsrörelser, halsutrymme och bärvariationer, samt maximerar bärbarheten, kroppsanpassningen, rörelsefriheten, stadga, komfort, balans med flera.
Klass Verb Substantiv Anmärkning
N Centrera Tyngdpunkten
N Minimera Vikt
Ö Medge Kroppsanpassning
Ö Medge Kroppsrörelser
Ö Medge Halsutrymme
Ö Erbjuda Bärvariationer
Ö Maximera Bärbarheten
Ö Maximera Kroppsanpassning
Ö Maximera Rörelsefrihet
Ö Maximera Stadga
Ö Maximera Komfort
Ö Maximera Balans
Ö Medge Armrörelser
Ö Medge Anpassning Kroppsinställning
Ö Minimera Ländryggspåfrestning
Ö Minimera Snedbelastning
Ö Minimera Skavning
Ö Minimera Axelbelastning
Ö Minimera Bröstbelastning
Ö Minimera Halsbelastning
Ö Minimera Nackbelastning
Ö Minimera Andningsmotstånd
Ö Minimera Rörelse
Tabell 5. N = nödvändig delfunktion, Ö = önskvärd delfunktion
Även en funktionsanalys över säkerheten har kartlagts så att riskerna minimeras ifall säkerhetsföreskrifter för Emstone skulle bli aktuella, se Tabell 6. Här är de nödvändiga delfunktionerna att produkten ska kunna motstå smuts, tåla tuffa tag, kunna förhindra att kapslarna antingen lossnar eller exploderar. De önskvärda delfunktionerna är att produkten ska kunna motverka belastningsskador, undvika klämrisk och halka, minimera snubblingsrisk, förhindra allergiframkallning vilket betyder att materialvalet spelar stor roll, maximera hållbarhet, undvika lösa delar och rost samt ha en minimal storlek.
Klass Verb Substantiv Anmärkning
N Motstå Smuts
N Tåla Tuffa tag
N Förhindra Lossning
N Förhindra Explosion
Ö Motverka Belastningsskador
Ö Undvika Klämrisk
Ö Undvika Halka
Ö Minimera Snubblingsrisk
Ö Förhindra Allergiframkallning Material val
Ö Maximera Hållbarhet
Ö Undvika Lösa delar
Ö Minimera Storlek
Ö Undvika Rost
Tabell 6. N = nödvändig delfunktion, Ö = önskvärd delfunktion Lyftvikten
För att kunna konstruera en förpackning som inte överstiger den ergonomiska normen bör den maximala tillåtna lyftvikten beräknas. Enligt Ekvation 1, i avsnittet Antropometri och handgreppsergonomi, kan den maximalt tillåtna lyftvikten L beräknas givet ett horisontellt avstånd, H = 10 cm, samt ett vertikalt avstånd, V = 30 cm. Lyftsträckan D sätts till 50 cm och asymetrivinkeln A till 0 grader. Variablerna Cm och Fm sätts till 1,00 respektive 0,91, vilket fås genom Tabell 2 och Tabell 3. Den maximala tillåtna lyftvikten blir då 47,6 Kg. Vidare, om den maximalt tillåtna lyftvikten divideras med kapselns vikt (2 Kg) fås maximalt antalet spräckkapslar som en person bör bära och det resulteras till 23,8 styckena spräckkapslar. Dessa kan i sin tur divideras med två för enskild hand vilket leder till att man kan bära maximalt 11,9 spräckkapslar per hand.
Analys för att utveckla konceptet Imageboard
En imageboard skapades som grund för arbetet och som en guide för att förmedla en viss känsla för produkten. Eftersom Emstones nyckelord är miljövänlig, effektiv, manlig, robust, kvalitet och enkelhet skapades ett bildcollage, se Bild 21, som försökte förmedla dessa känslor.
Konceptgenerering
Vid konceptgenereringen skapades ett bildmontage inom andra användningsområden, se Bilaga 5, för att få ännu mer inspiration. Då idéerna var alldeles för många under brainstormingen och alltför snarlikna skapades ett system där koncepten delades in i olika grupper. Den första gruppen som skapades var Väskor, se Bild 22. Denna grupp karaktäriseras av att man kan förvara stavarna i olika sorters väskor och viss hänsyn tas till att man ska kunna inkludera spräckmattor men utesluta en pump. Den andra gruppen som skapades var Drag som karaktäriseras av en mer specifik miljö där bergsbrytningen är mer statisk. Utformningen för dessa idéer blev ställningar och vagnar, se Bild 23, eftersom man tog hänsyn till att man skulle kunna inkludera en pump. Den tredje gruppen skapades med idéer från de två andra grupperna samt diskussioner med olika intressenter och döptes till Mixen, se Bild 24.
Bild 22. Längst upp till vänster är Revolver. Längst upp till höger är Gitarren.
Längst ner till vänster är CD-Fodralet. Längst ner till höger är Golfbagen.
Bild 23. Längst upp till vänster är Trappan. Längst upp till höger är Lyftet.
Längst ner till vänster är Tårtan. Längst ner till höger är Dramaten.
Bild 24. Längst upp till vänster är Bandet. Längst upp till höger är Kräftan.
Längst ner till vänster är Kanonen. Längst ner till höger är Paraplyet.
Beslutsmatris
Själva konceptvalet gjordes med hjälp av en beslutsmatris, se Tabell 7. Varje grupp, Väskor, Drag och Mixen, betygsattes på en skala från 1-10 där höga betyg är indikator på önskvärda egenskaper. Till exempel ju högre betyg på vikt/tyngd på produkten som ska konstrueras inom en given grupp desto lägre blir vikt/tyngd eftersom man vill att den ska vara lätt att bära. Andra önskvärda egenskaper som ger höga poäng är om produkten inom den givna gruppen kan inkludera en sprängmatta, en pump, kan klara av att bära mer än 10 kapslar, klara av en slanglängd som är mindre än 70 cm, klara av en distans mellan borrhålen som är mer än 25 cm, ha en enkel tillverkning med få komponenter samt om den uppfyller imageboardet. Samtliga kategorier viktas enligt den egenskap som bedöms mest åtråvärd. Tillverkning med få komponenter och att den uppfyller imageboardet är de viktigaste egenskaper och viktas därför högst. Den vinnande gruppen är Mixen då denna har de högsta poängen enligt matrisen. När denna grupp har valts förfinas urvalet ytterligare i en beslutsmatris, se Tabell 8, som bedöms på samma sätt som den tidigare. Det slutgiltiga konceptet är Kräftan som enligt beslutsmatrisen får de högsta poängen. Företaget Emstone bestämde att detta var det koncept som skulle arbetas vidare med.
Grupp Vikt Väskor Drag Mixen
Vikt/tyngd 4 7 1 7
Inklusive matta 2 5 9 5
Inklusive pump 1 1 9 2
Klarar mer än 10 kapslar 3 8 9 3
Klarar mindre slanglängd än 70 cm 3 3 3 4
Klarar en distans mer än 70 cm mellan
borrhålen 3 4 6 5
Tillverkning med få komonenter 5 4 3 5
Uppfyller imageboard 5 4 4 5
TOTAL 124 120 126
Tabell 7. Viktning för de tre huvudgrupperna.
Koncept Vikt Bandet Kräftan Kanonen Paraplyet
Vikt/tyngd 4 9 8 5 7
Inklusive matta 2 3 6 8 9
Inklusive pump 1 1 1 5 1
Klarar mer än 10 kapslar 3 5 5 7 5
Klarar mindre slanglängd än 70 cm
3 7 7 6 7
Klarar en distans mer än 70 cm mellan borrhålen
3 8 8 8 8
Tillverkning med få komponenter 5 8 7 6 5
Uppfyller imageboard 5 5 8 4 4
TOTAL 168 185 154 152
Tabell 8. Viktning för de olika koncepten.
Konceptutveckling
Vid konceptutvecklingen skapades först en renderad bild av en första version av produkten, se Bild 25. För att få en ännu bättre känsla på vad man var ute efter renderades också en bild tillsammans med kapslarna så att man kan uppfatta dess interaktion med kapslarna, se Bild 26. Vid denna fas kunde detaljer inspekteras och misstag upptäckas innan prototypen skapades. En konstruktionsmiss som upptäcktes hos denna version var att clipsen inte kunde hålla upp egenvikten hos de enskilda kapslarna. Därför krävdes en bearbetning av konstruktionen vilket ledde till en andra version av produkten, se Bild 27 och Bild 28. Denna fick en mer upprätt form och tog mer hänsyn till låsanordningen än belastningen. Eftersom det fortfarande fanns en belastning kvar på låsanordningen gjordes en optimering där det inte skulle förekomma någon som helst belastning vid en upprätt stående ställning. Detta ledde till en tredje version av ställningen, se Bild 29 och Bild 30. Visualisering av den tredje versionen gjordes med hjälp av renderingar av olika tilltänkta material vilket gav en bättre helhetsuppfattning om ställningen och de olika materialen, se Bild 31 och Bild 32.
Gummigreppet från redskapshållaren Toolflex modellerades som sedan monterades på den tredje version, se Bild 33 och Bild 34.
Efter konsultation med handledaren förbättrades konstruktionen ytterligare. Den fjärde versionen modifierades och optimerades vilket innebar att ramen byttes ut mot distanser. Detta gjordes för att minimera vikt och produktionskostnader. Handtag samt benen byttes ut mot en och samma standardprodukt från Kontima AB, se Bilaga 6 utförande B.
Bild 25. Version 1 utan spräckkapslar.
Bild 26. Version 1 med spräckkapslar.
Bild 27. Version 2 utan spräckkapslar.
Bild 28. Version 2 med spräckkapslar.
Bild 29. Version 3 utan spräckkapslar.
Bild 31. Ställning i trämaterial samt metallben.
Bild 33. En renderad bild över version 3 med Toolflex.
Resultat Ställningen
Den slutgiltiga produkten blev en ställning med en höjd på 234 mm, bredd på 309 mm samt ett djup på 356 mm som kan ta 6 stycken spräckkapslar. Den har med ingående komponenter modellerats och renderades i programmen Solid Edge respektive Cinema 4D, se Bild 35 och Bild 36.
Funktionsmässigt uppfyller slutprodukten huvudfunktionen som är stavförflyttning, se Tabell 4, och samtliga nödvändiga delfunktioner i Tabell 4-6 vilka är att den kan bäras av 1 person, att man kan sätta fast kapslar på produkten, att den har en greppfunktion, att den är självstående, att kapslarna inte hakar fast i varandra eller vid nedsättning, att den är smuts- och vätsketålig, att tyngdpunkten är centrerad, att den har en låg vikt och att den tål tuffa tag. Andra önskvärda delfunktioner som produkten har tagit hänsyn till är att minimera obehag vid bärande, erbjuda handtransport, underlätta bärbarheten, servicen, rengöringen samt in- och uttagning av produkten, erbjuda bärvariationer, maximera stadga, hållbarhet, komfort och balans, minimera skavning och dess storlek samt undvika lösa delar.
En inventeringslista med följande komponenter visas i Tabell 9. Slutprodukten består utav 6 distanser, 4 plåtar och 3 handtag. Handtagen har ett alumiumgrepp och fästena för aluminumgreppet är gjorda av polyamid. Axlarna för gummigreppet är gjort av ABS samt ett antal skruvar, muttrar, distanscylindrar och brickor av stål. Totalt antal komponenter är 91 och totalvikten är 2,7 Kg (14,7 Kg inklusive spräckkapslar) vilket är relativt få komponenter som ger en enkel tillverkning samt en vikt som är under den maximala tillåtna totalvikten på 23,8 Kg.
Bild 35. En renderad bild över ställningen.
Bild 36. En renderad bild över ställningen med kapslar.
Antal Vikt [Kg/st]
Mtrl Företag Anm
Distans 6 0,040 Alu BE Kvadratisk rör
2x30x30
Plåt 4 0,270 Alu BE 2x1000x2000
Handtag/Ben 3 0,275 Alu Kontima AB Polyamid
Clips 12 0,017 Gummi Delex Flextool
Axel 24 0,001 ABS Delex Flextool
Bricka 12 0,002 Stål Nordiska bult M8
Mutter 12 0,006 Stål Nordiska bult M8
Bult (dist) 12 0,022 Stål Nordiska bult M8
Cylinder 6 0,005 Stål Bimex M8
Totalt 91 2,7
Tabell 9. Ingående komponenter för ställningen
