Transcript 1. Metod och material

 IKOT Slutrapport Anders Segerlund [email protected] Joakim Larsson [email protected] Toni Hastenpflug [email protected] Fredrik Danielsson [email protected] Hans Grüber [email protected] Slutrapport 2 IKOT Förord Rapporten beskriver ett förslag på en optimerad variant av en dämpning till en diskmaskinslucka. Projektet är ett obligatoriskt moment i kursen Integrerad konstruktion och tillverkning som ges för maskinteknikstudenter på Chalmers Tekniska Högskola. Projektet genomfördes under vårterminen 2011 i samarbete med företaget ASKO. Ett stort tack ska ges till handledaren Göran Brännare och examinatorn Dr. Magnus Evertsson som har bidragit med ovärderlig hjälp i olika former för att åstadkomma denna rapport. 2 IKOT IKOT 3 Innehållsförteckning Förord ................................................................................................................................................. 2 Inledning ............................................................................................................................................ 4 1. Metod och material .................................................................................................................... 5 1.1 Konceptgenerering ............................................................................................................................ 5 1.2 Konceptval och material .................................................................................................................. 5 1.3 Avgränsningar ..................................................................................................................................... 5 2. Resultat och diskussion ............................................................................................................ 6 2.1 Konceptgenerering och konceptval ............................................................................................. 6 2.2 Livscykelanalys ................................................................................................................................... 7 2.3 Materialval ............................................................................................................................................ 7 2.4 Slutgiltig kravspecifikation ............................................................................................................. 8 2.5 Gränssnittsmatris ............................................................................................................................... 9 2.6 Utformning ......................................................................................................................................... 10 2.7 Detaljkonstruktion ......................................................................................................................... 12 2.8 Funktionsutformning ..................................................................................................................... 15 2.9 Simulering .......................................................................................................................................... 17 2.10 Produktionsanpassning & kostnadsuppskattning ............................................................ 18 2.11 Monteringskostnad ...................................................................................................................... 19 2.12 Tillverkningsbarhet ..................................................................................................................... 19 Slutsatser och rekommendationer ......................................................................................... 22 IKOT 3 4 IKOT Inledning Diskmaskinen är idag något många inte kan tänka sig leva utan. Bekvämligheten och den oftast tidspressade individen undviker helst att diska för hand. Den ständiga tekniska utvecklingen för med sig att samhället ständigt vill ha nya, fräscha produkter och fler finesser på sina hushållsmaskiner. Detta har gjort att företagen måste förnya sina produkter under allt snabbare takt för att inte förlora viktiga marknadsandelar. Huvudsyftet med detta projekt har varit att hjälpa vitvaruföretaget ASKO att hitta en lösning till ett dämpningssystem för diskmaskinsluckor. Lösningen ska vara användarvänlig och ska kunna integreras i hela ASKOs produktkedja. Resultatet ska inte avvika från företagets marknadslinje och ligga inom deras marknadssegment. Vidare har stor hänsyn tagits till miljö-­‐och kostnadsaspekter. Det huvudsakliga målet har dock givetvis varit att öka kundvädret avsevärt. Genom att följa ett särskilt tillvägagångssätt (The Value Model) för att genomföra ett konkurrenskraftigt projekt och en produkt med högt kundvärde har dämparen utvecklats. Grundidén bakom denna föddes till viss del för första gången under ett idégenereringsmöte och läts sedan bland andra lösningar passera genom olika typer av elimineringsmatriser och reduceringsmetoder. Efter att ha kartlagt kundens krav, kombinerat dämparens grundidé med vissa delar av andra lösningar och reducerat dess konstruktion till enklaste möjliga var den slutgiltiga idén fastställd så när som på materialval och tillverkningssätt. Då en kostnadsanalys enligt Swift av olika material och tillverkningsmetoder gjorts stod produkten helt klar. 4 IKOT IKOT 5 1. Metod och material För att på ett bra och strukturerat sätt lyckas ta fram en produkt som överensstämmer med kunden Askos önskemål har boken ”The Value Model” använts som grund i produktframtagningsarbetet. För att nå önskat kundvärde har produktens livscykel haft en central roll i arbetet. 1.1 Konceptgenerering Flera produktutvecklingsmetoder och synsätt har tillämpats på ett strukturerat och tydligt sätt. Detta som grund har skapat ett koncept som format utvecklingen av produkten. Dämparen till diskmaskinen skall dämpa stängning av lucka från ett av kunden önskat läge in till stängning, samt med en önskad dämpningsförmåga. Denna typ av dämpning av lucka skall attrahera den typ av kundgrupp som väljer de mer exklusiva alternativ som idag finns på marknaden. Dessutom skall produkten uppfylla de krav på såväl kvalitet som livslängd som kunden kräver. 1.2 Konceptval och material Vid lösningsframtagning av den kommande produkten studerades hur olika typer av maskinelement kan kombineras och omkonstrueras för att tillgodose den önskade slutproduktens krav. Vid inventering av olika maskinelement fann man ett flertal maskinelement intressanta. För att bygga vidare på en rimlig lösning behövdes en avstämning mot en redan befintlig lösning. Referenslösningen skulle väljas sådan att den motsvarade de krav som tidigare ställts på produkten, samt den funktion som produkten skall utföra. De huvudsakliga funktionerna som lösningen skall kunna uppfylla är • Dämpning av lucka • Indragning av lucka Då flera av alternativen hade mer eller mindra bra metoder för att uppfylla önskemålen föll valet på utdragssystemet från företaget Blum. Denna lösning bygger på att en fjäder spänns då lådan dras ut t.o.m ett specifikt läge. Därefter frikopplas fjädern från lådan och lådan kan glida fritt. När lådan återigen passerar fjädern kopplas fjädern samman med lådan vilket drar in lådan. Vid återkomst till lådans utgångsläge sitter en hyudralisk dämpare som gör att lådan dämpas in mjukt. 1.3 Avgränsningar I början har stora avgränsningar gjorts för att kunna säkerhetsställa att resultat hålls inom projektets och gruppens ramar. På grund utav olika avseenden har man varit tvungen att ta avstånd från att genomföra olika delmoment. Den faktiska livslängden har inte kunnat testas på grund av tidsbrist och en praktisk marknadsföring har inte ägt rum. Däremot har en målformulering tagits fram. IKOT 5 6 IKOT 2. Resultat och diskussion 2.1 Konceptgenerering och konceptval Efter att gruppen utvärderat vad som verkligen skulle lösas, sattes en idégenerering igång ganska naturligt. Olika koncept började tas fram, i form av redan till viss del befintliga lösningar men också en del helt nya idéer. De olika koncepten blev slutligen nio stycken. Dessa bestod av fjädrar, skummaterial, elmotorer, dämpare mm. Materialspannet var följaktligen relativt brett, vilket ansågs positivt ur lösningssynpunkt. De olika koncepten ställdes sedan upp i en så kallad Pughmatris, vilken användes för att sålla mellan de olika lösningsfunktionerna. En del koncept ströks ganska omgående, då lösningen exempelvis ansågs för komplex och invecklad. Efter att de bästa koncepten tagits fram, försöktes dessa förbättras ytterligare. Det visade sig att om vi korsbefruktade de olika idéerna kunde funktioner med ypperliga egenskaper fås. Det visade sig att det slutligen skulle stå mellan tre nya olika korsbefruktade koncept. Nedan följer vilka dem är och hur de skulle fungera. En korsbefruktning kunde exempelvis vara att sätta samman en excenterlåsning med en dämpare. Tanken är att excenterlåsningen skall dra in luckan till stängt läge, medan dämparen till viss del motverkar detta. Funktionen skall gripa in först när luckan är 50 mm ifrån stängt läge, tills dess skall luckans ställbara funktion vara opåverkad. Funktionen innebär att luckan skall vara fritt ställbar i öppet läge, ända tills det är 50 mm kvar, då detta projekts funktion skall ingripa. I detta koncept skall alltså en excenterlåsning bestående av en typ av fjäderkula som i ett visst läge, i vårt fall 50 mm, trycker in luckan till stängt läge. Den andra typen av korsbefruktning var en kombination mellan en vanlig klassisk dragfjäder samt en dämpare. Tanken här var att fjädern och dämparen skall samarbeta. När luckan öppnas dras fjädern ut och laddas med potentiell energi, fjädern hakas fast i ett hål. Funktionen verkar enbart de sista 50 mm innan luckan stängs. När luckan sedan stängs aktiveras fjädern som drar in luckan, dämparen skall här motverka detta till viss mån så att man erhåller en mjuk och försiktig stängning. Tredje korsbefruktningen var mellan en excenterlåsning och materialdämpning. I detta koncept var tanken att funktionen skulle låta den redan befintliga luckregleringsfunktionen vara orörd och att detta projektets lösning endast skall ingripa då luckan är öppen mindre än 50 mm. Tanken här är alltså likt första konceptet att excenterlåsningen skall gripa in och med hjälp av sin konstruktion dra in luckan den sista biten. Materialdämpningen skall motverka detta till den mån att luckan precis orkar med att stängas. När detta var klart behövdes en ytterligare eliminering att göras. Det gjordes återigen med hjälp av en Pughmatris, där det visade sig att en lösningen bestående av en vanlig fjäder samt dämpare vore den bästa och enklaste för att lösa gruppens uppgift. När detta koncept valts satte nästa process igång, där det gällde att konstruera konceptet. Gruppen fick en ritning på diskmaskinen utdelad av Asko, för att veta hurpass mycket plats det fanns att tillgå, samt hur konstruktionen skulle sättas fast. Betydande 6 IKOT IKOT 7 delen av idégenereringen skedde med papper och penna, där flera skisser ställdes upp. Efter att ha kommit fram till hur lösningen bör se ut, togs datorprogrammet Catia till hjälp. Där skissades utförliga 3D-­‐ritningar på hur produkten skall se ut. Alla de olika delarna i produkten finns att studera utförligt under detaljkonstruktion en och en, samt sammansatt. 2.2 Livscykelanalys Innan projektets start gjordes ett antal intervjuer där olika kundkrav framställdes. Ur dessa kom det fram att produkten skulle vara underhållsfri och lätt integrerbar. Analyser och undersökningar gjordes sedan för att ur ett miljöperspektiv kunna försvara konstruktionen av diskmaskinsdämparen. Genom att vid konstruktionsarbetet utforma produkten så att den enkelt kan demonteras och sorteras utefter material, så ökas andelen som kan återanvändas och återvinnas. I samspråk med olika experter inom materialteknik valdes sedan konstruktionsmaterial som både håller och just är återvinningsbara. Hänsyn togs då till seriestorleken som sattes till runt 10000 enheter per år. Ingen hänsyn togs på utseende eller vikt då inga krav på detta ställdes. Dock var aspekter som diskmedel och korrosionsbeständighet på grund av vatten i diskmaskinen viktiga i framtagningen av material. Slutligen valdes galvaniserat stål till de större delarna och en vanlig konstruktionsplast till låsmekanismen. 2.3 Materialval Gemensamt för samtliga delar var frågan om de skulle tillverkas av stål, aluminium eller plast. Efter samråd med sakkunniga inom områdena metalliska och polymera material bestämdes att produkten ska tillverkas av dels stålplåt och dels konstruktionsplast. Ganska snabbt konstaterades att det skulle bli väldigt kostsamt att tillverka rören i plast på grund av deras utformning. Valet föll istället på en konstruktion av stålplåt som bockas, stansas och svetsas till önskad form för att slutligen galvaniseras för att motstå miljöpåfrestningar. Även en konstruktion i rostfritt stål var på tapeten, men detta konstaterades som lite mer våld än vad nöden kräver då miljön är ringa korrosiv. Plastalternativet skulle däremot kunna bli lönsamt vid en betydligt större seriestorlek än den aktuella. I fallet med släden gäller att denna måste kunna glida inne i ytterröret ett stort antal gånger utan att vare sig släden eller ytterröret nöts ut. Att tillverka släden i aluminium hade därför varit förkastligt då dess hinna av aluminiumoxid skulle ha fungerat som slipmedel mellan dito och ytterröret och förr eller senare slitit ut konstruktionen. Valet föll här därför på konstruktionsplast, POM närmare bestämt, som är billigt slitstarkt, korrosionsbeständigt och enkelt att bearbeta genom skärande bearbetning. Likaså haken, aktivatorn och montagen valdes att tillverkas av POM på samma grunder som för släden. Huvudkomponenterna, dvs. fjädern och dämparen köps in från leverantör och då kraven på dessa är måttliga ur både belastnings-­‐ och miljösynpunkt kan standardelement användas. IKOT 7 8 IKOT 2.4 Slutgiltig kravspecifikation Med utgångspunkt från kundens perspektiv skapades en utförlig kravspecifikation. I kravspecifikationen framgår krav (beteckning K) samt önskemål (beteckning Ö). Kraven och önskemålen användes senare vid framtagning av prototypen. Områden
Funktioner
Enhet
Målvärde
K/Ö
Stängningstid
Vikt
Totalvolym
Ljudvolym
Livslängd
Tröghet vid öppning
sek
Gram
cm3
dB
År
Newton
<2
< 500
< 2x5x50
< 20-30
> 20
<7
K
K
Ö
K
K
Återvinningsbart material
Halt miljögifter
Avveckling
Alternativ till miljöfarligt material
Slutet chassi för undvikande av
läckage
%
> 70
Lagkrav
<5
K
K
Ö
Ö
Prestanda
Miljö
min
Ö
Service
Reparation
Möjlighet till service på
plats
Ö
< 700
< 300
K
Ö
Kostnad
Tillverkningskostnad
Kr
Kr
Ergonomi
Säkerhet
Säkerhet
Undvik klämskador
K
Inga vassa kanter eller dyl. K
Montering
Installation på line
8 IKOT TMU
< 3333 (120sek)
Tabell 1: Kravspecifikation Ö
IKOT 9 2.5 Gränssnittsmatris För att få överblick av hur de olika modulerna samspelar med varandra skapades en gränssnittsmatris, se tabell 2. En gränssnittsmatris är en förteckning av hur gränssnitten är sammankopplade mellan produktens olika moduler. Det är ett värdefullt redskap för att uppmärksamma om förändringar i produktens design påverkar produktens gränssnitt negativt. För att möta de behov som en långsiktig produktplan gör anspråk på används så enkla och standardiserade gränssnitt som det är möjligt. Dessa typer av gränssnitt kan vara: • Mekaniska • Elektriska • Magnetiska • Kemiska • Logiska (Definierade funktioner, in -­‐ utsignal) Alla gränssnitt måste vara tillgängliga och entydigt definierade inom projektet. !
!"#$%#&'
()$*+*#'
,-$.'
/0%112'
3"$.%#&'
45678"#6'
3219$&:&);'
=->9%'
32191+"))'
,=/'
<&05))%#&'
?*+%+2*61;'
<)%:'
!"#$%#&!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
()$*+*#!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
,-$.!
!
"#$%&'($!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
/0%112!
"#$%&'($!
"#$%&'($!
"#$%&'($!
!
!
!
!
!
!
!
!
3"$.%#&!
!
!
!
"#$%&'($!
!
!
!
!
!
!
!
45678"#6!
!
!
!
"#$%&'($!
!
!
!
!
!
!
!
3219$&:&);'
!
!
)%**#&(*+,-!
"#$%&'($!
!
!
!
!
!
!
!
=->9%!
!
!
!
"#$%&'($!
"#$%&'($!
"#$%&'($!
"#$%&'($!
!
!
!
!
32191+"))!
!
!
!
"#$%&'($!
!
!
!
!
!
!
!
,=/!
./0'($!
./0'($!
!
"#$%&'($!
!
!
!
!
!
!
!
?*+%+2*61;'
!
!
)%**#&(*+,-!
"#$%&'($!
!
!
!
!
!
!
!
<&05))%#&!
<)%:!
!
Tabell 2. Gränssnittsmatris för hela diskmaskinen IKOT 9 1 IKOT 0 2.6 Utformning Vid arbetet med att välja ut det bästa konceptet för luckdämparen, för en diskmaskin, var det en konfiguration av en klassisk dämpare och fjäder som visade sig vara det bäst lämpade för det specifika ändamålet. Efter att grundramarna med vilket koncept som dämparmekanismen skulle använda sig av var det dags att detaljplanera och konstruera resterande delarna av luckdämparen. De delsystem som luckdämparen kom att bestå av var: dämpare, fjäder, dämpningsaktivator samt ram/chassi. Dagens diskmaskiner använder sig av en fjäderkonstruktion som gör att luckan kan ställa sig stilla steglöst i alla vinklar. Skiss 1 åskådliggör en genomskuren diskmaskin sedd från sidan. Fjäderkonstruktionen sträcker sig mellan fästet vid pil C, i skiss 1, till fästet vid pil B, i skiss 1. Då fästpunkterna och utrymmet vid fjäderkonstruktionen redan fanns var det logiskt att placera även luckdämparen vid dessa infästningar, vilket gör att de kommer att arbeta parallellt med varandra. Luckdämparens dämpare och fjäder arbetar i linjära rörelser medan luckans infästningskrog, pil B skiss 1, arbetar i en cirkulär rörelse runt svängtappen, vid pil A. Detta medförde att luckdämparens ram/chassi var tvungen att konstrueras så att dämpare/fjäder alltid arbetade linjärt oberoende av vinkel på diskmaskinsluckan. Den lösning som visade sig vara bäst var en konstruktion av ett långt yttre chassi som var ihålig och fästes i infästningen vid pil C samt ett inre chassi som glider inuti och är fäst vid pil B. Se figur 1 samt figur 2, kapitel 2.7, för detaljkonstruktionen Skiss 1. Illustration av diskmaskin, sett från sidan. av yttre och inre chassi. Inuti det yttre chassit, fäst vid pil C, kommer dämpare och fjädern att arbeta parallellt. De kommer dels att vara fastsatta inuti vid botten av det yttre chassit samt vid en släde, se figur 1 och figur 4 i kap. 2.7, som glider fritt inuti det yttre chassit. Denna släde har funktionaliteten att verka som dämpningsaktivator. Släden är sammansatt av tre delar, figur 4. Den viktigaste delen är dock aktivatorn, se figur 6, som tillsammans med en tillhörande fjäder verkar så att luckans dämpnings-­‐ och indragande funktion endast arbetar den sista sträckan mot horisontalt läge. Aktivatorn är dels till för att kopplas samman med inre chassi då maskinen precis öppnas och fjädern spänns. Efter att luckan öppnats en viss vinkel kommer aktivatorn fram till en öppning i det yttre chassi och då tvingas upp i öppningen och låses fast, mha 1 IKOT 0 IKOT 1
1 en fjädrande rörpinne, samtidigt som haken i inre chassit blir fri. Luckan kan då röra sig fritt utan inverkan från fjäder och dämpare. När luckan sedan stängs kommer haken att tvinga ner aktivatorn igen, då kommer fjädern samt dämparen att aktiveras och därmed inverka på luckan igen. Aktivatorn och släden kopplas ihop med hjälp av en fjädrande rörpinne, FRP. IKOT 1
1 1 IKOT 2 2.7 Detaljkonstruktion I detta kapitel kommer detaljkonstruktionen för diskmaskindämparen att åskådliggöras. De detaljer som kommer att redovisas är de som skall tillverkas dvs. alla delar förutom själva dämparen och fjädern. Varje detalj i figurerna kommer att ha en egen färg så det går att identifiera separata detaljer. Konstruktionen består av sju separata detaljer. Detaljerna är monterade i tre stycken delsystem som kan ses i figur 1. Figur 1. Översikt på hela dämparsystemet. Första delsystemet kan ses till höger i figur 2 och består av ett yttre chassi som tillsammans med det inre chassit i figur 7, som glider inuti det yttre, gör att systemet är stabilt och alltid är rakt. Detta delsystem består även av ett montage där dämpare och fjäder fästs. Figur 2. Yttre chassi tillsammans med ett montage. Figur 3. Montage för att fästa dämpare och fjäder. Delsystem två åskådliggörs av figur 4 och består av en släde, i rött, som glider inuti det yttre chassit. På släden är det monterat ett montage, i grönt, samt en aktivator, i svart. Aktivatorn är dels till för att kopplas samman med delsystem tre, figur 7, då maskinen precis öppnas och fjädern spänns. Efter att luckan öppnats en viss vinkel kommer aktivatorn fram till hålet i det yttre chassit, se figur 2, och då tvingas upp i hålet och låses fast samtidigt som haken i delsystem tre blir fri. Luckan kan då röra sig fritt utan inverkan från fjäder och dämpare. När luckan sedan stängs kommer haken, figur 9, att tvinga ner aktivatorn igen, då kommer fjädern samt dämparen att aktiveras och därmed 1 IKOT 2 IKOT 1
3 inverka på luckan igen. Aktivatorn och släden kopplas ihop med hjälp av en fjädrande rörpinne, FRP. Figur 4. Översikt av delsystem två bestående av släde, montage samt aktivator. Figur 5. Släde med hål för montaget och aktivatorn. Figur 6. Aktivatorn med skåra för rörelse.
Delsystem tre åskådliggörs av figur 7. Det består av det inre chassit, i grått, som glider i det yttre chassit. I chassit är en stång, figur 8, fastsatt som kopplar den samman med en hake, figur 9. IKOT 1
3 1 IKOT 4 Figur 7. Översikt av delsystem tre med inre chassi, stång samt hake. Figur 8. Stång. Figur 9. Hake. 1 IKOT 4 IKOT 1
5 2.8 Funktionsutformning Figur 10 visar hur konstruktionen kommer att se ut inuti det yttre chassit, figur 2. Detta första läge åskådliggör hur konstruktionen ser ut när diskmaskinsdörren är stängd. Fästet längst till höger kommer att vara fast i det yttre chassit. På fästet kommer en fjäder samt en dämpare att vara monterade. Den andra sidan av fjädern o dämparen är fastsatt i släden. Figur 10. Konstruktionen i stäng läge, utan yttre chassi. När dörren öppnas kommer fjädern att spännas, figur 11. Figur 11. Fjädern spänns då dörren öppnas. Vid en viss vinkel på dörren kommer aktivatorn, figur 6, att nå hålet i ytterchassit, figur 2. Aktivatorn kommer då att tvingas upp i hålet, se figur 12, och låsas fast av en inter fjäder. IKOT 1
5 1 IKOT 6 Figur 12. Aktivatorn tvingas upp i hålet, när dörren öppnats en viss längd. Dörren kommer då att frikopplas och kan röra sig fritt, se figur 13. När dörren sedan stängs tvingar haken, figur 9, ner aktivatorn och fjäden drar in dörren. Om dörren skulle stängas med kraft kommer haken att trycka direkt på släden, figur 5, och därmed dämpas av dämparen. Figur 13. Dörren frikopplas och kan röra sig fritt. 1 IKOT 6 IKOT 1
7 2.9 Simulering Beroende på om den detalj man utformar är utsatt för höga belastningar eller inte, kommer den avgörande faktorn för om projektet kommer att fortskrida eller inte att variera. Då detaljen är utsatt för relativt låg belastning, vilket gäller för denna produkt, är det inte aspekter ur hållfasthetssynpunkt som är de främst avgörande för detta. Det är ingen som betvivlar att det kommer att hålla. Det är istället mer intressant att visa kunden att produkten har andra kvaliteter som t.ex. att den är driftsäker och enkel i sitt verkningssätt, enkel att montera och billig att tillverka. Ett bra sätt att ge kunden en bild av hur produkten fungerar och är utformad kan göras på många olika sätt. Man kan t.ex. bygga en prototyp eller skapa en simulering. Vår grupp ansåg att skapandet av en simulering var mer tidseffektivt än att bygga en prototyp och att simuleringen skulle vara fullt tillräcklig för att ge ASKO en god bild av hur dämparens olika delar interagerar med varandra. Simuleringen gjordes med hjälp av CAD-­‐programmet Catia i vilket dämparen är modellerad. Simuleringen gav även oss en bild av hur pass genomtänkt konstruktionen var då det ibland kan vara svårt att få en korrekt bild av alla delar i ett rörelseförlopp genom att föreställa sig det för sin inre syn . Simuleringen var också en viktig del av den presentation som krävdes för att kunna ge ASKO en bild av hur konstruktionen fungerade för att de skulle kunna ta ställning till om de var intresserade av att vilja gå vidare med projektet. IKOT 1
7 1 IKOT 8 2.10 Produktionsanpassning & kostnadsuppskattning Projektet har fastställt två olika kostandsanalyser, en för chassi och montagedelar som tillverkas i galvaniserat stål och en för aktivator, släde och hake som görs i en konstruktionsplast. Tabeller med tre olika valda tillverkningsmetoder gjordes för vardera grupp. Dessa metoder jämfördes med varandra med hjälp av boken: (K.G. Swift and J.D. Booker ”Process Selection – From design to manufacture” (second edition)). För chassi och montage blev resultatet följande: Tillverkningsprocess Mi (pris/st) CMC 285.176 SMW 262.92 SC 279.56 CMC -­‐ Keramisk gjutning SMW -­‐ Plastisk bearbetning SC -­‐ Sandgjutning Här kan alltså avläsas att SMW, plastisk bearbetning blev det billigaste alternativet. Därav har det fastställts som tillverkningsmetod. Att bocka och stansa en stålplåt låter som en relativt enkel tillverkningsprocess, vilket alltså stöder de framtagna värdena. För aktivator, släde och hake erhölls följande resultat: Tillverkningsprocess Mi (pris/st) IM 82.000 CNC 53.56 CPM 85.504 IM -­‐ Formsprutning CNC -­‐ Skärande bearbetning CPM -­‐ Pressgjutning Här är CNC, skärande bearbetning det billigaste alternativet vilket också betyder att det valdes som tillverkningsmetod. Detta var inte helt oväntat med tanke på den relativt låga tillverkningsserien (10000 st). Övriga metoder såsom formsprutning och extrudering kräver en tillverkningsserie uppemot 200 000 enheter för att vara ekonomiskt lönsam. 1 IKOT 8 IKOT 1
9 2.11 Monteringskostnad Kostnaden för att montera en produkt beräknades med hjälp av beräkningsformler enligt K.G Swift and Brookers litteratur ”Process selection – From Design To Manufacture”. Beräkningarna gjordes för en seriestorlek på 10 000 detaljer och uppgick då till en summa av 105 097,50 SEK. Denna summa är långt ifrån helt korrekt då en mängd antaganden har gjorts i beräkningarna. Det viktiga vid denna typ av beräkning är istället att jämföra kostnader för ett antal olika produktutformningar och på så vis bestämma vilken av dessa som har den lägsta monteringskostnaden. 2.12 Tillverkningsbarhet Denna metod riktar in sig på att reducera en produkts tillverkningskostnader. Detta görs genom att först identifiera de delar av tillverkningen som driver upp kostnaden och sedan försöka ändra dessa delar så att kostnaden kan minskas. Enlig The Value Model består DFM av 5 huvuddelar, nämligen: • Beräkning av tillverkningskostnaden. Tillverkningskostnaden för olika produktkoncept med avseende på en specifik tillverkningsprocess beräknas och jämförs. Man beräknar och jämför även tillverkningskostnader för ett och samma produktkoncept med avseende på olika tillverkningsprocesser. På detta sätt kan man komma fram till vilken kombination av tillverkningsprocess och produktkoncept som ger den lägsta tillverkningskostnaden. Den kritiska faktorn vid val av tillverkningsprocess är ofta den produktionsvolym man önskar uppnå. En viss tillverkningsprocess kan vara lönande för en viss volym men direkt olönsam för en annan. Vid stora serier är det t.ex. oftast mera lönsamt att automatisera processen i så hög grad som möjligt till skillnad mot mindre serier som blir billigare att producera i en mer manuellt grad till följd av den höga initialkostnad som automatiseringen för med sig. • Val av tillverkningsprocess. Tillgängliga tillverkningsprocesser utvärderas och den bästa väljs utifrån detta. Här måste övervägas om en detalj är ekonomiskt lämplig att tillverka i den egna produktionen eller om den är billigare att köpa in utifrån. I detta avseende ska inte bara leverantörens pris och kvalitet värderas utan även den process som leverantören använder sig av. • Förenkling och optimering av tillverkningsprocessen. En tillverkningsprocess kan ofta förbättras. Exempel på förbättring kan vara att reducera antal steg i processen, eliminera mellanliggande kontroller och undvika justering och omställning av utrustningen genom att t.ex. försöka ha samma IKOT 1
9 2 IKOT 0 geometrier på flera delar av detaljen så att samma verktyg/maskininställning kan nyttjas. • Förenkla designen. Det är antalet detaljer i en produkt som driver upp tillverkningskostnaden. Genom att reducera antalet detaljer kan man alltså reducera tillverkningskostnaden. Det gäller även att använda så mycket standardelement som möjligt då användandet av dessa möjliggör en markant kostnadsminskning jämfört med att tillverka detaljer speciellt utformade för olika funktioner. • Anpassa designen för tillverkningsprocessen. Genom att modifiera designen hos en detalj så att den blir lättare att tillverka kan tillverkningskostnaden minskas rejält. Detta kan gälla allt ifrån medgivande av det utrymme som en tillverkningsprocess kräver t.ex. vid svetsning, till att skapa en geometri så att detaljen kan spännas fast i t.ex. en svarvchuck. Design for assembly, DFA Design for assembly är en metod som är baserad på forskning av Boothroyd och Dewhurst från 1987. Från början var metoden utformad att enbart omfatta manuell montering, men med tiden har den utvecklats till att omfatta även maskinell montering. Metoden bygger på att man reducerar, standardiserar och skapar symmetriska komponenter samt att man gör delarna enklare att hantera. För att motverka höga tillverkningskostnader eftersträvas att komponenten har få delar. För att underlätta detta kan man enligt metoden ställa tre frågor. Om svaret på dessa frågor är nej så är komponenten en kandidat för eliminering. Dessa frågor är • Rör sig komponenten i förhållande till andra delar? • Måste komponenten vara av annat material eller isolerad från andra delar? • Måste komponenten vara separerad från andra detaljer för att möjliggöra montering/demontering? För att få fram en så användarvänlig produkt som möjligt kan man studera monteringstiden. En kortare monteringstid tyder på mindre komplexitet hos produkten vilket kan indikera större användarvänlighet. DFM och DFA för den egna produkten Olika tillverkningsprocesser har jämförts och utifrån detta har konstaterats att CNC-­‐
bearbetning är mest kostnadseffektivt för tillverkning av samtliga plastdetaljer pga. den låga tillverkningsvolymen. Alla plåtdetaljer tillverkas med klippning, bockning och stansning. Produkten som tagits fram innehåller relativt få komponenter. Det är möjligt att antalet komponenter skulle kunna reduceras ytterligare, men som konstruktionen ser ut idag är antalet reducerat så långt det går. Eftersom produkten ska tillverkas i ganska små serier och då tillverkningen inte kräver en så avancerad maskinpark skulle man mycket väl kunna tänka sig att tillverka 2 IKOT 0 IKOT 2
1 produkten in-­‐house. Detta måste naturligtvis övervägas noga med utgångspunkt från anbud från underleverantörer. Designmässigt har stor vikt lagts på att skapa en så enkel design som möjligt för att reducera kostnaderna och förenkla tillverkningen. De flesta av plastdetaljerna är utformade så att monteringen dem emellan sker genom passning mellan hål och axel. Om man då väljer att ha samma hål-­‐ och axeldimensioner på samtliga av dessa detaljer, kan man vid tillverkningen av dem använda samma maskin och samma skärande verktyg vilket reducerar antalet maskin-­‐ och verktygsbyten. IKOT 2
1 2 IKOT 2 Slutsatser och rekommendationer Eftersom fokus har legat på att skapa en bra och pålitlig produkt och inte billigast möjliga har inte kostnaden för framtagning minimerats. Detta styrks av The value model, vilken har använts under projektets gång. Det ringa tillverkningsantalet (10000) höjer priset på produkten. En möjlighet att sänka tillverkningskostnaderna är att öka tillverkningen och exempelvis byta tillverkningsmetod. För en större tillverkningsvolym vore en övergång till en mer rationell tillverkningsmetod gällande ståldetaljerna lämplig och att övergå till exempelvis formsprutning för plastdetaljerna. Men eftersom produkten uppskattningsvis inte kommer att tillverkas i mer exemplar bör de nuvarande tillverkningsmetoderna att behållas. Detta för att behålla ett högt kundvärde i form av kvalitet och inte genom att försöka hitta billigare och enklare lösningsförslag. Som nämndes under simulering har inga typer av hållfasthetsberäkningar gjorts, på grund av att fokus inte bör ligga på att dimensionera, då inga stora krafter på materialet utbringas. Innan beredning och tillverkning bör dock någon form av beräkningsunderlag tas fram, om än enklare sådana. Eftersom produkten inte är färdigutvecklad, utan alldeles i början av sin S-­‐kurva, finns det saker att ändra och optimera. Ett naturligt steg i denna process är att tillverka en verklig prototyp, med mått som passar in i diskmaskinen. Utifrån detta kan man sedan förbättra och vidareutveckla fjäder-­‐ och dämpningskonstanter, vinklar och mått. Upptäckter om konstruktioner har nämligen redan under projektets slutfas funnits, exempelvis kan vissa delar i chassit integreras på ett bättre sätt. Men på grund av tidsbrist har projektgruppen inte kunnat ta nästa steg i denna process, vilket skulle behövas för att förbättra produkten och garantera att den fyller sin funktion. Detta är något som projektgruppen verkligen tror och hoppas på och gärna skulle se att Asko går vidare med. 2 IKOT 2