Academic literature on the topic 'Design för Additiv tillverkning'

Increasing application of Additive Manufacturing (AM) in industrial production demands product reimagination (assemblies, subsystems) from an AM standpoint. Simulation driven design tools play an important part in achieving this with design optimization subject to the capabilities of AM technologies. Therefore, the bus frames department (RBRF) in Scania CV AB, Södertälje wanted to examine the synergies between topology optimization and Design for AM (DfAM) in the context of this thesis. In this thesis, a methodology is developed to establish a DfAM framework involving topology optimization and is accompanied by a manufacturability analysis stage. A case study implementation of this developed methodology is performed for validation and further development. The case study replaces an existing load bearing cross member with a new structure optimized with respect to weight and manufacturing process. It resulted in a nearly self supporting AM friendly design with improved stiffness along with a 9.5% weight reduction, thereby proving the benefit of incorporating topology optimization and AM design fundamentals during the early design phase.
Ökad användning av Additive Manufacturing (AM) i industriell produktion kräver ett nytänkade av produkter (enheter, delsystem) ur AM-synvinkel. Simuleringsdrivna designverktyg spelar en viktig roll för att nå detta med designoptimering med hänsyn taget till AM-teknikens möjligheter. Därför ville bussramavdelningen (RBRF) på Scania CV AB, Södertälje undersöka synergierna mellan topologioptimering och Design för AM (DfAM) i detta examensarbete. I examensarbetet utvecklas en metodik för att skapa en DfAM-ramverk som involverar topologioptimering och åtföljs av ett tillverkningsanalyssteg. En fallstudieimplementering av denna utvecklade metodik utförs för validering och fortsatt utveckling. Fallstudien ersätter en befintlig lastbärande tvärbalk med en ny struktur optimerad med avseende på vikt och tillverkningsprocess. Det resulterade i en nästan självbärande AM-vänlig design med förbättrad styvhet tillsammans med en viktminskning på 9,5 %, vilket visar fördelen med att integrera topologioptimering och grundläggande AM-design tidigt i designfasen.

Detta kandidatexamensarbete fokuserar på möjligheterna att implementera additiv tillverkning på en styrspindel, en av nyckelkomponenterna i en Formula Student-bil. Målet var att få en inblick i denna tillverkningsteknologi och se om det skulle vara lämpligt att byta KTH Formula Students nuvarande styrspindlar i aluminium (Alumec 89) till att vara gjorda av titan (Ti6AL4V) utan att öka vikten, samt inte förlora styvhet och styrka i konstruktionen. Baserat på den nuvarande geometrin av styrspindeln för KTH Formula Students senaste bil, eV12, designades nya styrspindlar i titan med programmet SolidWorks. Denna process gjordes med hjälp av erfarenhet inom styrspindelskonstruktion och intuition, genom att analysera och förändra designen i en iterativ process. Tre konstruktioner gjordes: en lätt version av den exisisterande, vilken var baserad på den existerande styrspindeln i aluminium, en ihålig version och en okonventionell version som utnyttjar designmöjligheter med additiv tillverkning. För att verifiera de tre olika titankonstruktionerna utfördes det en analys av den existerande styrspindeln. Genom att använda resultatet från denna analys kunde mål för styvhet och maximal spänning sättas för den nya titanstyrspindeln. Ingen av koncepten uppnådde de satte målen fullt ut, men värdefull insikt i design, hållfasthetslära och tillverkningsteknik erhölls. Det faktum att den specifika styvheten för titan är lägre än den för aluminium betyder att skulle vara svårt att göra en fungrande design utan användning av topologioptimeringsmjukvara, om vikt är en av de viktigaste faktorerna. Med mer bearbetningstid skulle dessa konstruktioner troligtvis kunna möta målen.
This bachelor thesis focuses on the possibility to implement additive manufacturing on the upright, one of the key components in a Formula Student car. The goal was to get an insight into this manufacturing technology and to see if it would be suitable to change KTH Formula Student’s current aluminium (Alumec 89) uprights to titanium (Ti6AL4V) ones, without gaining weight and losing stiffness and strength. Based on the current geometry of uprights for KTH Formula Student’s latest car, the eV12, new titanium uprights were designed using SolidWorks. This was done by using experience in upright design and intuition, by analysing and altering the designs in an iterative process. Three designs were made: a lighter version of the existing one, a hollow version and an unconventional version that utilises design possibilities with additive manufacturing. To verify the three different titanium designs, an analysis of the existing aluminium upright was performed. Using the results of this analysis, stiffness and maximum stress goals were set on the new titanium uprights. None of the concepts fully met the set goals, but valuable insight into design, solid mechanics and manufacturing methods was gained. The fact that specific stiffness of titanium is lower than that of aluminium means that it would be hard to make a proper design without the use of topology optimisation software, if weight is one of the most important factors. With more time, the designs would likely meet the set goals.

De traditionella armproteser som tillverkas i utvecklingsländer står inför stora problem i att leverera patienter med lämpliga hjälpmedel. Processen är inte bara tidskrävande eftersom varje enhet måste anpassas för varje enskild användare men vissa komponenter kan inte produceras lokalt vilket driver upp priset ytterligare. Syftet med detta examensarbete var att utveckla en armprotes för utvecklingsländerna med hjälp av additiv tillverkning (3D Printing) för klienten 3D Life Prints som baseras i Nairobi, Kenya. En protes är ett hjälpmedel som används för att underlätta en amputerad människa i dagliga aktiviteter och med hjälp av additiv tillverkning kan även en lokal tillverkningsprocess utvecklas och förbättras vilket skulle kunna minska tiden för tillverkning och distribution av proteser. Den initiala protesen, som låg till grund för designarbetet, var en underarmsprotes som fortfarande var i utvecklingsstadiet hos klienten. Protesen tillverkades med hjälp av tillverkningsmetoden Fused Deposit Modelling (FDM), som har den fördelen att den använder sig av relativt billiga 3D skrivare. För att sammanfatta syftet med projektet utvecklades följande frågeställningar 1. Hur tillverkas, distribueras och används konventionella proteser i jämförelse med additivt tillverkade proteser i Nairobi, Kenya? 2. Vem är den primära användaren av proteser i utvecklingsländer, vilka problem upplevs hos dagens lösningar och vilka faktorer anses vara den viktigaste hos användaren? Och varför?  3. Hur ska additivt tillverkade proteser utformas för optimal användning i utvecklingsländer?  Förutom att besvara frågeställningarna var målet att utvecklingen av systemet skulle leda till förbättrad funktionalitet för användaren och underlätta tillverkningen för organisationen.  För att få en allmän översikt över det vetenskapliga området av additivt tillverkade proteser studerades kontexten för utvecklingsländer, användarcentrerad design (eftersom syftet var att förbättra en produkt för en specifik användare), armproteser och additiv tillverkning. Resultatet, från de olika stadier av designprocessen, var den slutgiltiga designen av "3D Life Arm". Det slutliga systemet bestod av fyra huvudkomponenter, Kroppsselen, Inlägget, Proteshanden och Hylsan. Komponenterna använde sig utav additiv tillverkning i både styvt material (Kroppsselen, Hylsan och Inlägget) och flexibelt material (Proteshanden). Lokalt tillgängliga komponenter användes där additiv tillverkning inte var möjligt till exempel fisketråd och skruvar. En slutsats drogs att de två faktorer som ansågs viktigast för användaren var att produkten skulle vara estetiskt tilltalande och billig. Även sociala stigman spelar en stor roll och enligt användare och experter i Nairobi, måste protesen efterlikna den saknade armen så mycket som möjligt för att kunna smälta in. Författarna konstaterade att kostnaden var den viktigaste faktorn när man utformar proteser för utvecklingsländerna, eftersom användaren i dagsläget inte har råd med de proteser som tillverkas i Nairobi. Sammanfattningsvis utfördes en kostnads- och tidsanalys för att kontrollera tillverkningskostnaderna för hela systemet. Med tre skrivare kunde alla delar tillverkas för 282 kronor och skulle ta cirka 15 timmar och 15 minuter att skriva ut som är betydligt lägre än de funktionella proteser som tillverkades i Nairobi. Ytterligare utvärderingar krävs för att fastställa att protesen kommer att klara av påfrestningarna från dagliga aktiviteter hos användaren och en fungerande strategi för passning måste utvärderas ytterligare. Författarna tror dock att med hjälp av en fullt utbildad protestillverkare finns det en framtid för additiv tillverkning av armproteser.
The traditional prosthetic arms that are being fitted in developing countries are facing major issues in suppling patients with proper assistive aids. Not only is the process time consuming with every single unit having to be customized for the user but some parts can’t be locally produced which drives up price even further. The objective of this master thesis was to develop a prosthetic arm for developing countries with the help of additive manufacturing (3D printing) for the client 3D Life Prints which are based in Nairobi, Kenya. A prosthesis is used to aid an amputee in daily living activities. With additive manufacturing the intention is that a local manufacturing process could be developed and improved which would reduce the time of fitting and distributing a prosthesis. The initial prosthesis, that was the origin of the design, was a below elbow prosthetic arm that was being developed by the client. The prosthesis was fabricated with the additive manufacturing process fused deposition modelling (FDM) which has the advantage of providing the cheapest printers. To summarize the aim of the project the research questions that was established was as followed 1. How are conventional prosthetic arms generally being manufactured, distributed and used compared to additive manufactured prostheses in Nairobi, Kenya?  2. Who is the primary user of prosthetic arms in developing countries, what problems are they facing with current solutions and what factors are considered as the most important? And why? 3. How should additive manufactured prostheses be designed for optimal usage in developing countries? In addition to answer the research questions the aim was that the development of the system would lead to enhanced functionality for the user and to facilitate manufacturing for the organization. To get a general overview of additive manufacturing prostheses the fields theories that was studied included context of developing countries, user centred design (since the aim was to approve on a product which needed to suit a specific user), upper limb prostheses and additive manufacturing. As a result, from different stages of the design process a final design was reached called the “3D Life Arm”.  The final system was comprised of four main components, the Harness system, the Insert, the Cover and the Socket. These components used additive manufacturing in both rigid material (Harness parts, Socket and Insert) and flexible material (the Cover). Locally available components were used for parts not feasible to additive manufacture e.g. fishing wire and screws. The two factors that were concluded to be the most important for the user were the aesthetic appeal and cost. With social stigmas playing a major part according to users and experts in Nairobi, the prosthesis needs to resemble the missing limb as much as possible. It was concluded that cost was the major factor when designing prostheses for developing countries since user just wasn’t able to afford the prostheses that was being manufactured in Nairobi. In the end a cost and time analysis was conducted to verify what price the complete system would need to be manufactured. With three printers all parts could be printed for the price of 282 SEK and would take approximately 15 hours and 15 minutes to print which is considerably lower than that of the functional prosthesis being distributed in Nairobi. Further evaluations need to be done to establish that the prosthesis will manage the strains and stresses of daily living activities of the user and a complete fitting strategy needs to be evaluated further. It’s the authors belief however, that with the help of fully educated prosthetist there is a future for additive manufacturing of upper limb amputees.

Additiv tillverkning har stor potential för framtida betongkonstruktion. Inom industrier såsom fordonsindustrin, läkemedelsindustrin och flygplansindustrin existerar redan additiva tillverkningsmetoder i kommersiellt syfte men kompatibilitet med utvecklade byggstandarder samt svårigheter att balansera nödvändiga materialegenskaper har gjort att utvecklingen inom byggindustrin går resulterat i att utvecklingen efterfrågade egenskaperna. Vid additiv tillverkning skapas objekt genom att material placeras i lager skiktvis. Objekten skapas först digitalt som ett 3D-objekt där det sedan delas upp i horisontella skikt. Sedan följer en 3D-skrivare en förprogrammerad bana där den placerar materian tills objektet nått sin slutgiltiga form. Trots de stora utmaningarna så för additiva tillverkningsmetoder i byggindustrin med sig potentiella fördelar som överväger svårigheterna; komplexa designer till låg kostnad, inget materialspill, snabb byggtid, mindre arbetskraft, mindre miljöpålastningar m.m. Konventionell betong är oanvändbar då betong för additiva tillverkningsmetoder kräver egenskaper som inte har efterfrågats tidigare. Det ska vara flytande nog för pumpning men samtidigt fast nog för stapling. Betongens öppethållandetid krävs vara konstant för att undvika att betongen börjar hårdna innan den skrivs ut. Rapporten avser att bidra till utvecklingen av betongblandningar anpassade för de additiva tillverkningsmetoderna i byggindustrin. Detta åstadkoms genom framtagning och analys av nya typer av betong. Det saknas standardiserade och beprövade metoder för bedömning av betong anpassat för additiva tillverkningsmetoder. Hur tillverkningsmetoden påverkar miljön undersöks med målet att sänka miljöpålastningarna. En god betongblandning för additiva tillverkningsmetoder grundar sig inte endast på dess konstruktionsmässiga syfte, utan också på vilken typ av munstycke som används. På grund av detta är det i dagsläget omöjligt att skapa en universell blandning som är anpassad för samtliga munstycken och skrivarsystem. Betongen kräver en hög cementandel som leder till högre koldioxidutsläpp, andelen betong som krävs är dock lägre på grund av inget materialspill. Tillsatsmaterial används för att sänka cementandelen och nå en mer sammanhållen betongblandning. De slutgiltiga betongblandningarna har utrymme för förbättringar. Vidare justering av vct, tillsatsmaterial, armering och tillsatsmedel bör göras för utveckling av betong för additiva tillverkningsmetoder.
3D writing of concrete has great potential for future building engeneering. Other industries such as the automotive industry, pharmaceutical industry, aerospace industry, etc. have already additive manufacturing methods for commercial purposes. The reason for this is the high standards set in the construction industry as well as difficulties to balance the demanded properties. At the additive manufacturing creates objects through that the matter be placed in the warehouse incrementally. The objects are first created digitally as a 3D object, which is then divided into horizontal layers. Then a 3D printer follows a pre-programmed path where it places the material until the object has reached its final form. . Despite the major challenges so for additive manufacturing methods in the construction industry, with potential benefits that outweigh the difficulties; complex designs for low cost, no material waste, fast build time, less labor, , less environmental degradation, etc. Conventional concrete is unusable when the concrete for additive manufacturing methods require properties that have not previously been demanded. It should be fluid enough for pumping but at the same time rigid enough for stacking. The concrete opening time is required to be constant in order to avoid that the concrete starts to harden before it is printing. The report intends to contribute to the development of concrete adapted for additive manufacturing methods in the construction industry. This is accomplished through the development and analysis of new types of concrete. There are no standard and proven methods for assessing concrete adapted for additive manufacturing methods. How the manufacturing method affects the environment is examined with the aim of reducing environmental impacts. A good concrete mix for additive manufacturing methods is based not only on its structural purpose, but also on the type of nozzle used. Because of this, it is currently impossible to create a universal mix that is adapted for all of the nozzles and the printer system. The concrete requires a high cement share which leads to higher carbon dioxide emissions, but the percentage of concrete required is lower due to no material play. Additives are used to lower the cement share and achieve a more cohesive concrete mixture. The final concrete mixtures have room for improvement. Further adjustments of vct, additives, reinforcement and chemical admixtures should be made for the development of concrete for additive manufacturing methods.

Additiv tillverkning, eller 3D-printing som det i vardagligt tal brukar benämnas är en av 2000-talets stora trender inom tillverkning och utveckling. Tekniken har en tydlig del inom framtidens tillverkande industri och med dess stora flexibilitet som tillverkningsteknik har det en viktig del inom det som benämns som den fjärde industriella revolutionen, industri 4.0 (Additive Manufacturing at Industry 4.0, 2018). 3D-printing och additiv tillverkning bör i sig inte ses som en specifik teknik utan snarare en samling av tekniker. Samlingen av tekniker kan enklast förklaras som tillverkning där en geometri skapas genom addering av material sker i lager på lager med hjälp av en datorstyrd maskin. Den civila industrin är ledande för denna utveckling och det finns idag många exempel på lyckade kommersiella implementeringar av additiv tillverkning inom produktion och utveckling. Det finns flera faktorer som driver denna utveckling. Mest tydligt är möjligheten till att tillverka geometrier som tidigare inte varit möjliga eller mycket svårt med traditionella tillverkningstekniker. Det kan även handla om att göra lättare komponenter eller minska ledtider vid framtagning av komponenter och system. Försvarsindustrin ligger dock generellt efter i denna utveckling och FMV och Försvarsmakten är inget undantag. Det finns dock tydliga positiva egenskaper med additiv tillverkning som är unikt för en militär applikation. Till exempel möjligheten att kunna skapa bättre och mer flexibla underhållsberedningar samt den unika möjligheten att kunna tillverka komponenter i en isolerad miljö. Det finns dock många hinder för en implementering av additiv tillverkning inom FMV och Försvarsmakten. Systemsäkerhetsfrågor samt immaterialrättsliga frågor kopplat till 3D-printing av komponenter är ett sådant område. Dessa frågor kan hanteras om de behandlas på ett strukturerat sätt. Denna rapport behandlar därför additiv tillverkning generellt och presenterar metoder och processer för att skapa en bättre förståelse för hur additiva tillverkningstekniker kan implementeras inom FMV och Försvarsmakten i framtiden.
Additive Manufacturing, or 3D-printing as it is most commonly known is one of the major trends in production today. The technique has a certain part in the future of production industry and is one clear contributor to the fourth industrial revolution, industry 4.0 (Additive Manufacturing at Industry 4.0, 2018). 3dD-printing and additive manufacturing is not to be viewed as one specific technique. It should be considered as a collection of techniques which could be described as computer controlled and the geometries being fabricated by adding material in layers. The development of additive manufacturing is mainly lead by the civil industry and there are today many successful commercial implementations of additive manufacturing within production and development. There are a few key factors pushing this development. First is the fact that you with additive manufacturing might be able to manufacture geometries otherwise not possible with traditional techniques. It could also be producing lighter products or achieve shorter lead times for development of components and systems The development of additive manufacturing for Security and defense is however generally behind in area and the Swedish Armed Forces and Swedish Material Administration Department (FMV) is no exception. There are though some clear positive potentials with additive manufacturing specific to a military application. For example, the ability to create better logistic support and spare part management with the unique possibility to manufacture complex components in an isolated environment. There are many barriers before implanting additive manufacturing within the Swedish Armed Forces and FMV. System safety and legal questions connected to 3D-printing of components is one of the major areas that must be considered. These questions could however be dealt with if they are handled in a structured way. This report therefore covers additive manufacturing in general and presents methods and processes to create a better understanding of how additive manufacturing could be implemented within FMV and the Swedish Armed Forces in the future.

Today, learning spaces are stuck in the industrial age with rows of desks and chairs. Differentiated teaching and personalised learning are not effective in traditional learning spaces and should focus on creating future classrooms (Kariippanon, 2017). This thesis is covering how furnishing for learning environments can be improved and designed through a participatory design process with Katedralskolan in Växjö by using recycled materials and additive manufacturing technology. The thesis is also exploring the opportunities of involving stakeholders to create new learning through the additive manufacturing process in interior and furniture design. Together with Katedralskolan and Sculptur, this project is exploring a concept for schools to have integrated education in interior design through semiotics that will contribute to students’ learning and explore large-scale additive manufacturing. The objective is to design a collection of interior products that will inform and communicate at an educational level and how a circular manufacturing technique is possible through 3D-printing using communicating design and semiotics. The aim is also to understand Sculptur’s product development- and manufacturing process through large-scale 3D-printing. The mission statement whereas follows: Develop a furniture concept based on an understanding of the needs of, and participation with, the user group in a co-design process as a case to study the large-scale additive manufacturing techniques together with the given conditions provided by Sculptur. The thesis process has been following an iterative design process called the design thinking process (The Interaction Design Foundation, 2021) and a co-designing process (Sanders, 2018). The design thinking process is a design methodology that provides a solution-based approach to solving problems. The five stages of Design Thinking are as follows: Empathise, Define, Ideate, Prototype, Test. Through studies, surveys, and observations a list of stakeholder needs was created and was used when developing ideas through workshops, drawings, and prototyping. The ideas were then developed into concepts that were tested through both desktop 3D-printing and large-scale additive manufacturing. The concepts were also evaluated by stakeholders as well as through a concept evaluating matrix (Wikberg N., et.al., 2015). The result of this master thesis is the conclusion of the furniture concept as well as the study of large-scale additive manufacturing as an industrial designer. The furniture concept “Unfold lounge chair” is based on stakeholder needs and manufacturing restrictions. It is also an attempt to use theory to make the next generation of pedagogical furnishings using sustainable and circular manufacturing techniques. Through design thinking, the master thesis result was created with a human-centred approach to integrate the needs of people, the possibilities of technology and the requirements for business success (IDEO, n.d.).
Idag sitter läromiljöer fast i den industriella epoken med rader av skrivbord och stolar. Differentierad undervisning och personlig inlärning är inte effektiv i traditionella läromiljöer och bör vara i fokus för att skapa framtidens klassrum (Kariippanon, 2017). Detta examensarbete tar upp hur inredning för inlärningsmiljöer kan förbättras och utformas genom en deltagande designprocess med Katedralskolan i Växjö med hjälp av återvunna material och additiv tillverkningsteknik. Arbetet har också undersökt möjligheterna att involvera intressenter för att skapa nytt lärande genom tillämpning av additiv tillverkning inom inredning och möbeldesign. Tillsammans med Katedralskolan och Sculptur har detta projekt undersökt ett koncept för skolor att ha integrerad utbildning i möbler genom semiotik och pedagogisk design som kommer att bidra till elevernas lärande samt utforska storskalig additiv tillverkning. Målet är att utforma en samling möbelkoncept som informerar och kommunicerar på utbildningsnivå och hur en cirkulär tillverkningsteknik är möjlig genom 3D-printnig med hjälp av kommuniationsdesign och semiotik. Målet är också att förstå Sculpturs produktutvecklings- och tillverkningsprocess genom storskalig additiv tillverkning. Projektets Mission statement var följande: Utveckla ett möbelkoncept baserat på en förståelse av behoven hos användargruppen i en samdesignprocess som ett fall för att studera storskalig additiv tillverkning tillsammans med de givna förutsättningarna från Sculptur. Examensarbetet har följt en iterativ designprocess som kallas design thinking process (The Interaction Design Foundation, 2021) tillsammans med en co-designprocess (Sanders, 2018). Design thinking är en designmetodik som ger en lösningsbaserad metod för att lösa problem. De fem faserna i design thinking är följande: Empathise, Define, Ideate, Prototype, Test. Genom studier, undersökningar och observationer skapades en lista över intressenters behov och användes när idéer utvecklades genom workshops, skisser och prototyper. Idéerna utvecklades sedan till koncept som sedan testades genom både mindre 3D-utskrift och storskalig additiv tillverkning. Koncepten utvärderades också av intressenter samt genom en konceptviktningsmatris (Wikberg N., et.al., 2015). Resultatet av detta examensarbete är sammanfattningen av möbelkonceptet samt studien av storskalig additiv tillverkning som industridesigner. Möbelkonceptet ”Unfold lounge chair” bygger på intressenternas behov samt tillverkningsrestriktioner. Det är också ett försök att använda teori för att skapa nästa generation av pedagogiska möbler med hållbara och cirkulära tillverkningstekniker. Genom design thinking skapades resultatet med ett mänskligt centrerat tillvägagångssätt för att integrera människors behov, teknikens möjligheter och kraven för produktens framgång (IDEO, n.d.).

Background: Additive manufacturing is a manufacturing process that has for the past 30 years been used substantially within the branch of industry. By adding material layer-by-layer, an object will be designed, and this method is called 3D-printing. Despite the advantage of building an object without assemblage as in traditional manufacturing, there is a lot of limitations with this additive manufacturing. Are there more opportunities than difficulties with additive manufacturing or is this manufacturing process too advanced too take over the traditional manufacturing process once and for all?    Purpose: The purpose with this study is to increase understanding for promises and challenges with additive manufacturing and in which context it is adequate to use. Which elements makes it more appropriate and which are less, with additive manufacturing.   Implementation: In the theoretical frame of reference, an integrative review study has been formed, by collecting and working with data from precious studies. The focus applies on the content of additive manufacturing, differences between traditional manufacturing and additive manufacturing only in theoretical frame of reference, promises and challenge with AM-processes, logistical aspects that focuses on the service elements that interact between organizations and customers but also the quality issues that concern additive manufacturing, order qualifiers and order winners that makes the establishment unique also adequacy of materials for different AM-processes. The empirics contain data and information from two concerned organizations that utilize additive manufacturing, but also how they go about to achieve competitive advantages. The analysis compiles the theoretical frame of reference that is formed by the data from previous additive manufacturing studies. Together with the empirics that has been brought by the concerned companies. Through the question formulation and a designed survey study that was given to the two companies, an information rich integrative review was embodied.   Conclusion: This case study shows, as well as other studies that concern additive manufacturing, the conclusion is the same. The conclusion shows that additive manufacturing leads to elements such as cost reduction regarding manufacturing, reduced tied capital, to shorten the lead time, less haul, more environmentally friendly and to make complex geometric objects that are hard to design through traditional manufacturing. There are differences between the companies chosen AM-processes, because each AM-process uses different material. Material offering is more considerable to Company A that uses plastics than to Rise Swecast AB that uses powder within metal production. Adequacy for additive manufacturing applies more to build geometric complex objects, manufacturing of lower production volumes. It applies less to larger production volumes, limit of material supplies of different AM-processes and also for building larger objects. There are also quality issues that concern the printout, thus there is no feedback equipment, but this controls after each printout to avoid variations between printouts and between AM-processes. Additive manufacturing will take more place in the industry branch, in the future, and eventually replace processes within the traditional production. There are great opportunities for additive manufacturing that will lead to profitability for companies and customers through decentralization, meaning that organizations do not need to invest in a whole factory.
Bakgrund: Additiv tillverkning är en tillverkningsprocess som har på de senare åren börjat användas avsevärt det senaste 30 åren, inom industribranschen. Genom att addera material lager-för-lager bildas ett objekt och denna metod kallas för 3D-printing. Trots fördelen med att kunna tillverka ett objekt komplett utan att behöva montera ihop delar som i traditionell tillverkning, finns det många begränsningar med additiv tillverkning. Finns det fler möjligheter än svårigheter med additiv tillverkning eller är tillverkningsprocessen för avancerat för att ta över den traditionella tillverkningsprocessen helt?   Syfte: Rapportens syfte är att öka förståelsen för möjligheter och svårigheter med additiva tillverkningsprocesser samt i vilken kontext det är lämpligt att använda. Vilka faktorer gör det mer eller mindre lämpligt med additiv tillverkning.   Genomförande: I studiens teoretiska referensram har en fallstudie utförts genom att samla in och bearbeta data från tidigare studier. Här utformas studiens teori med fokus på innebörden av additiv tillverkning, jämförelse mellan traditionell tillverkning samt additiv tillverkning enbart i TR, möjligheter och svårigheter med tillverkningsprocessen, logistiska aspekter som fokuserar på den leveransserviceelement som samspelas mellan företag och kunder samt att detta inkluderar kvalité problem som uppstår med AM, orderkvalificerare och ordervinnare som gör företagen unika samt lämplighet av material för olika additiva tillverkningsprocesser. I empirin hittas data och information från två berörda företag som använder sig av additiv tillverkning inom produktionsområden och hur de går tillväga för att uppnå konkurrensfördelar. I analysen sammanställs den teoretiska referensram som utformats med hjälp av data från tidigare studier om additiv tillverkning, tillsammans med empirin som tagits fram med hjälp av dessa två berörda företag. Genom ett frågeställningsformulär och en utformad enkätstudie som gavs till respektive företag, kunde en informationsrik litteraturstudie utföras.    Slutsats: Denna fallstudie visar likaså majoriteten av tidigare studier som berör additiv tillverkning, samma slutsats. Slutsatsen visar att additiv tillverkning leder till faktorer såsom kostnadsreducering gällande produktion, minskad bundet kapital, förkortade ledtider, färre transportsträckor, mer miljövänligt, skapa komplexa geometrier som är svårt att skapa på traditionellt vis. Det finns även skillnader mellan företagens valda AM-processer då företagen använder sig av olika tillverkningsprocesser och olika 3D-printer samt material. Materialutbudet är större hos Företag A som använder sig av plaster än hos Rise Swecast AB som använder sig av kvartssand vilket används inom metalltillverkning. Lämpligheten för additiv tillverkning passar mer vid uppbyggnad av komplexa geometrier, tillverkning av låga produktionsvolymer. Men lämpar sig mindre vid stora produktionsvolymer, begränsning vid materialval av olika AM-processer samt vid tillverkning av stora objekt. Det fanns även kvalitetsproblem gällande utskrifter då det inte finns några återkopplingsverktyg, men detta kontrolleras vid varje utskrift för att undvika variationer mellan utskrifter och processer. Additiv tillverkning kommer i framtiden att ta alltmer plats inom industribranschen och kommer även eventuellt att ersätta andra processer inom den traditionella tillverkningen just för att den bidrar med både med lönsamhet för företag samt kunder genom decentralisering, det vill säga att man inte behöver vara långt ifrån kunden samtidigt som man inte behöver investera i en hel fabrik.

Arbetet syftar till att undersöka om additiv tillverkning (AM) kan vara en lämplig resurs ombord på svenska marinens ytfartyg för att möjliggöra tillverkning av komponenter. Underhåll av fartygen inom den svenska marinen kan i nuläget vara utmanande då flertalet fartyg innehåller av komponenter som inte längre finns tillgängliga att köpa in. Orsaken bakom det kan vara att leverantörer med tiden har försvunnit eller att vissa delar har slutat tillverkas. En annan utmaning är tillgången på komponenter ute till sjöss då utrymmet på fartygen är begränsat. Additiv tillverkning är en tillverkningsteknik som innebär att material läggs ut lager för lager och på så vis bygger upp ett tredimensionellt objekt. Tekniken kan skapa, inom loppet av några timmar, ett fysiskt objekt med komplex geometri utifrån en digital modell. Genom att använda tekniken som tillverkningsresurs ombord på marinens ytfartyg kan en högre tillgänglighet av reservdelar uppnås. Reservdelar till marinens fartyg går idag genom ett centraliserat logistiksystem som utgår från ett större centrallager och vidare ut till de marina förbanden. AM möjliggör decentraliserad tillverkning vilket kan skapa en mer snabbrörlig och flexibel logistikhantering förutsatt att AM-tekniken kan tillverka den efterfrågade komponenten. Rapporten tar delvis upp de olika AM-metoderna som finns tillgängliga med fokus på metoderna Materialextrudering (FDM) och Powder Bed Fusion (PBF) som anses ha större relevans för användning inom militärt bruk. Vi har intervjuat relevanta personer från Försvarets Materielverk och gjort studiebesök ombord på några av marinens ytfartyg. Informationen därifrån har vi analyserat utifrån relevant teori från vår litteraturstudie kring AM. Utifrån analysen kan vi dra slutsatsen att det finns ett antal utmaningar som försvårar en eventuell användning av AM generellt inom Försvarsmakten och specifikt ombord på ytfartygen. Dessa faktorer omfattar bland annat vibrationer, rörelser till sjöss och den begränsade tillgången på digitala modeller. Utöver det måste den tillverkade komponenten uppfylla systemsäkerhetskraven för att bli godkänd för användning. I nuläget har marinen en fungerande underhållsorganisation där AM skulle kunna ingå som en värdefull resurs i framtiden. Behoven som AM kan tillgodose är en ökad tillgänglighet på vissa förbrukningsvaror, reservdelar och helt nya produkter. Med avseende på de tekniska förutsättningarna och AM-maskinernas egenskaper kom vi fram till att FDM-metoden är bäst lämpad för användning ombord på fartygen. En inledande användning av FDM-utrustning av Försvarsmakten bör lämpligtvis göras i mindre skala ombord på stödfartyg då det ligger i linje med den verksamhet som bedrivs ombord på dessa i nuläget.
The purpose of this thesis-project is to investigate if additive manufacturing (AM) can be a suitable resource on board the Swedish Navy's surface vessels to enable the manufacture of components and spare parts. Maintenance of the vessels within the Swedish Navy may at present be challenging as most vessels contains components that are no longer available for purchase. The reason for this may be that subcontractors have disappeared over time or that certain parts are no longer manufactured. Another challenge is the availability of components and spare parts out at sea, since the space on the vessels is limited. Additive manufacturing, is a term for different manufacturing techniques where material is laid out layer by layer and thus builds up a three-dimensional object. The technology can, within a few hours, create a physical object with complex geometry from a digital drawing. By using the technology as a manufacturing resource on board the naval surface vessel, a higher availability of spare parts and components can be achieved. Components and spare parts for the naval vessels today are distributed through a centralized logistics system that starts from a larger central warehouse out to the naval bases. AM enables decentralized manufacturing, which can create a more rapid and flexible logistics management, provided that the AM technology can manufacture the requested component. The thesis addresses the various AM methods that are available, but focus is placed on the methods Material Extrusion (FDM) and Powder Bed Fusion (PBF) which are considered to be of greater relevance for use in military applications. Interviews have been held with relevant persons from the Swedish Defence Materiel Administration and study visits have been made on board some of the naval surface vessels. The information from these sources has been analyzed based on relevant theory from our literature study in the area of AM. Based on the analysis, we can conclude that there are a number of challenges that make the implementation of AM in general within the Swedish Armed Forces and aboard the surface vessels difficult. These factors include vibrations, sea movements and the limited availability of digital models. In addition, the manufactured components must meet the system safety requirements to be approved for use. Currently, the Navy has a functioning maintenance organization where AM could be a valuable resource in the future. The needs that AM can meet is increased availability to certain consumables, spare parts and brand new products. With regard to the technical conditions on board and the properties of the AM machines, we found that the FDM method is the most suitable for use. A pilot implementation of FDM equipment by the Swedish Armed Forces should suitably be done on a smaller scale on board support vessels as it is in line with the activities carried out on board those vessels.

The following thesis work was performed by Tobias Bäckman between 2018-01-15 – 2018-06-01 on behalf of Deva Mecaneyes. Deva Mecaneyes had identified a need and a possible application area for additive manufacturing based on the Markforged Mark Two 3D-printer which they had purchased. However, many question marks remained regarding how the materials from the printer would behave. How to design against this manufacturing method and which applications that could be beneficial for the company. At the start of the project it was identified that Deva Mecaneyes main limitations for not implementing 3D-manufacturing more extensive in their product development process was partly the lack of experience of additive manufacturing methods but mainly due to the lack of reliable material data for the printed parts. Based on this, three research questions were formulated. These research questions discuss how to replace traditional manufacturing methods, which material relationships are possible to identify, and which factors should be considered when designing against additive manufacturing. The bulk of the work thus consisted of producing material data for materials that are compatible with Markforged mark Two. This was done based on ASTM standards that treat tensile tests, bending tests and fatigue tests. Two already existing products from Deva Mecaneyes in the field of lifting gear for manufacturing industries were selected with the purpose to redesign these products to be manufactured with the Mark Two 3D-printer instead. In this way, an alternative way for these applications could be showed by replacing the traditional manufacturing methods with additive manufacturing methods. The reconstructed lifting gear was also manufactured to be verified against the produced material data but also to demonstrate improvement or deterioration against the existing lifting gear. The measurable goals for the project were to prove cost and time reduction by at least 50% by replacing the traditional manufacturing methods with additive manufacturing methods while maintaining the same reliability. The result demonstrated two redesigned lifting gears with many improvement areas. A great result that stood out was a cost reduction of approximately 80% and 90% respectively. Several material relationships have been identified during the work and new experiences regarding printed details have arisen. The author believes that the work, with addition to the accomplished goals, has laid a good ground to begin to understand the materials more and more and thus a good beginning to obtaining a reability from 3D-printed details. Which is a decisive factor to begin replacing the traditional manufacturing methods.
Följande examensarbete är utfört av Tobias Bäckman mellan 2018-01-15 – 2018-06-01 på uppdrag av företaget Deva Mecaneyes. Deva Mecaneyes hade identifierat ett behov och ett möjligt användningsområde för additiv tillverkning baserat på en 3D-skrivare av modellen Markforged mark Two som de köpt in. Dock kvarstod det många frågetecken hur materialen i de utskrivna detaljerna beter sig, hur man skall konstruera mot denna tillverkningsmetod samt vilka tillämpningsområden som skulle kunna vara fördelaktiga. Vid uppstart av projektet identifierades de största begränsningarna till varför Deva Mecaneys inte implementerar 3D- utskrifter mer omfattande i deras konstruktionsarbete som delvis den bristande erfarenheten av additiva tillverkningsmetoder, men främst på grund av avsaknaden av trovärdig materialdata och beräkningsunderlag att tillämpa för fysiska 3D-utskrivna detaljer. Utifrån detta formulerades tre stycken forskningsfrågor. Dessa forskningsfrågor behandlar hur man skulle kunna ersätta traditionella tillverkningsmetoder, vilka materialsamband som är möjliga att identifiera samt vilka faktorer som bör tas hänsyn till vid konstruktion mot additiva tillverkningsmetoder.Huvuddelen av arbetet har därmed bestått av att producera materialdata för materialen som är kompatibla med Markforged Mark Two. Detta har skett baserat på ASTM-standarder som behandlar dragprover, böjprover och utmattningsprover.Två befintliga produkter från Deva Mecaneyes inom området lyftredskap valdes sedan ut för att omdesignas mot additiva tillverkningsmetoder. På så vis redovisas en alternativ väg att gå genom att ersätta de traditionella tillverkningsmetoderna med additiva tillverkningsmetoder. De omkonstruerade lyftredskapen tillverkades även för att dels verifieras mot den framtagna materialdatan men även för att redogöra förbättring alternativt försämring mot de befintliga lyftredskapen.De mätbara målen för arbetet var att kunna påvisa kostnads och tidsreducering med 50% genom att byta ut de traditionella tillverkningsmetoderna mot additiva tillverkningsmetoder. Resultatet påvisade två omkonstruerade lyftredskap med många förbättringsområden. Där framförallt en kostnadsreducering på cirka 80% respektive 90% identifierades.Under arbetets gång har ett antal materialsamband kunnat identifieras och nya erfarenheter angående utskrivna detaljer från Markforged Mark Two har uppstått. Författaren anser att arbetet, utöver de uppfyllda målen, har lagt en god grund till att börja förstå materialen mer och mer och därmed en god början till att börja erhålla en tillförlitlighet hos 3D-utskrivna detaljer som är en avgörande faktor till att börja ersätta vissa av de traditionella tillverkningsmetoderna.