Possibilities of additive manufacturing techniques in innovative product design process
Lagerstam, Else (2022)
Diplomityö
Lagerstam, Else
2022
School of Energy Systems, Konetekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022061045854
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022061045854
Tiivistelmä
This research studies the possibilities of additive manufacturing (AM) in innovative product design process. The goal of this research is to find out on what basis the researched AM techniques could be utilized in innovative product design process. Furthermore, the aim is to study whether the ways of utilizing the researched AM techniques in innovative product design process are generalizable to other AM techniques. For researching this subject, a methodological triangulation of scientific literature review, commercial references review, and expert interviews is utilized. The review of scientific references is conducted and evaluated in traditional manner. In the review of commercial references, the data is boarded to customer stories of such companies that provide AM devices, AM services, and AM expertise services for other companies. Expert interviews are made remotely for five different kinds of experts. The experts are interviewed by utilizing semi-structured interview method.
The results of this research point out that product design process model should enable for example, flexibility, design freedom, and countless iteration rounds for being suitable to be utilized in innovative AM product design. AM techniques enable doing parallel the different phases of iteration rounds. Thus, they make design processes faster. As a result of the evaluation of the conducted data, a comparison of four different product design models, VDI 2221, reverse engineering process model, concurrent engineering (CE) process model, and Design Thinking process model, is made from innovative AM product design process viewpoint. Moreover, a process model combination of Design Thinking, CE, and reverse engineering (DTfIAM) is proposed for innovative AM product design process. This novel approach may be utilized by AM designers and industrial design engineers. In addition, this research addresses that innovative AM product design process utilizing these design process models is equally possible with plastics and metals AM techniques. However, plastics AM is more suitable for innovative product design for it allows plethora of iteration rounds due to its cost-efficiency comparing to metals AM. In the future the compared product design models and the proposed combination model ought to be tested in practise. Further, additional design process models could be studied and compared from similar viewpoint. Tämä tutkimus käsittelee lisäävien valmistusmenetelmien (LV) mahdollisuuksia innovatiivisessa tuotesuunnittelussa. Tutkimuksen tavoite on selvittää, millä perusteella tutkitut LV-tekniikat ovat hyödynnettävissä innovatiivisessa tuotesuunnittelussa. Lisäksi tarkoitus on saada selville, ovatko tutkittujen LV-tekniikoiden hyödyntämismahdollisuudet innovatiivisessa tuotesuunnitteluprosessissa yleistettävissä muihin LV-tekniikoihin. Tämän aiheen tutkimiseksi käytetään menetelmä-triangulaatiota, joka koostuu tieteellisestä kirjallisuuskartoituksesta, kaupallisten lähteiden kartoituksesta ja asiantuntijahaastatteluista. Tieteellinen kirjallisuuskartoitus on luonteeltaan traditionaalinen. Kaupallisten lähteiden kartoitus rajautuu LV-laitteita, LV-palveluita sekä LV-asiantuntijapalveluita toisille yrityksille tarjoavien yritysten verkkosivuihin. Asiantuntijahaastattelut ovat puolistrukturoituja teemahaastatteluja.
Tämän tutkimuksen tulokset osoittavat, että mahdollistaakseen innovatiivisen LV-tuotesuunnittelun, suunnittelumallin tulisi sallia esimerkiksi joustavuus, suunnittelun vapaus sekä rajaton iterointi. LV-tekniikat tekevät mahdolliseksi suunnitteluprosessin iteraatiokierrosten eri vaiheiden läpikäymisen limittäin tai yhtaikaa. Näin ollen LV-tekniikat nopeuttavat suunnitteluprosessia. Kerätyn aineiston läpikäynnin ja yhteenvedon tuloksena tehdään neljän suunnittelumallin vertailu. Vertaillut kohteena ovat VDI 2221, käänteisen suunnittelun, rinnakkaisen suunnittelun sekä muotoiluajattelun mallit. Niitä vertaillaan innovatiivisen LV-tuotesuunnittelun näkökulmasta. Lisäksi ehdotetaan muotoiluajattelua, rinnakkaissuunnittelua ja käänteissuunnittelua yhdistävä malli (DTfIAM) innovatiivista LV-tuotesuunnittelua varten. Uutta lähestymistapaa voivat hyödyntää esimerkiksi LV-suunnittelijat ja teolliset muotoilijat. Tämä tutkimus osoittaa myös, että innovatiivinen LV-tuotesuunnittelu onnistuu sekä muovia käyttävillä että metallia käyttävillä LV-menetelmillä. Muovia käyttävät LV-menetelmät ovat kuitenkin edullisempia ja siksi käyttökelpoisempia lukuisia iteraatiokierroksia vaativassa innovatiivisessa tuotesuunnittelussa. Tulevaisuudessa sekä vertaillut tuotesuunnittelumallit että uusi malliehdotus tulisi testata käytännössä. Lisäksi muitakin suunnittelumalleja voitaisiin tutkia ja verrata samasta näkökulmasta.
The results of this research point out that product design process model should enable for example, flexibility, design freedom, and countless iteration rounds for being suitable to be utilized in innovative AM product design. AM techniques enable doing parallel the different phases of iteration rounds. Thus, they make design processes faster. As a result of the evaluation of the conducted data, a comparison of four different product design models, VDI 2221, reverse engineering process model, concurrent engineering (CE) process model, and Design Thinking process model, is made from innovative AM product design process viewpoint. Moreover, a process model combination of Design Thinking, CE, and reverse engineering (DTfIAM) is proposed for innovative AM product design process. This novel approach may be utilized by AM designers and industrial design engineers. In addition, this research addresses that innovative AM product design process utilizing these design process models is equally possible with plastics and metals AM techniques. However, plastics AM is more suitable for innovative product design for it allows plethora of iteration rounds due to its cost-efficiency comparing to metals AM. In the future the compared product design models and the proposed combination model ought to be tested in practise. Further, additional design process models could be studied and compared from similar viewpoint.
Tämän tutkimuksen tulokset osoittavat, että mahdollistaakseen innovatiivisen LV-tuotesuunnittelun, suunnittelumallin tulisi sallia esimerkiksi joustavuus, suunnittelun vapaus sekä rajaton iterointi. LV-tekniikat tekevät mahdolliseksi suunnitteluprosessin iteraatiokierrosten eri vaiheiden läpikäymisen limittäin tai yhtaikaa. Näin ollen LV-tekniikat nopeuttavat suunnitteluprosessia. Kerätyn aineiston läpikäynnin ja yhteenvedon tuloksena tehdään neljän suunnittelumallin vertailu. Vertaillut kohteena ovat VDI 2221, käänteisen suunnittelun, rinnakkaisen suunnittelun sekä muotoiluajattelun mallit. Niitä vertaillaan innovatiivisen LV-tuotesuunnittelun näkökulmasta. Lisäksi ehdotetaan muotoiluajattelua, rinnakkaissuunnittelua ja käänteissuunnittelua yhdistävä malli (DTfIAM) innovatiivista LV-tuotesuunnittelua varten. Uutta lähestymistapaa voivat hyödyntää esimerkiksi LV-suunnittelijat ja teolliset muotoilijat. Tämä tutkimus osoittaa myös, että innovatiivinen LV-tuotesuunnittelu onnistuu sekä muovia käyttävillä että metallia käyttävillä LV-menetelmillä. Muovia käyttävät LV-menetelmät ovat kuitenkin edullisempia ja siksi käyttökelpoisempia lukuisia iteraatiokierroksia vaativassa innovatiivisessa tuotesuunnittelussa. Tulevaisuudessa sekä vertaillut tuotesuunnittelumallit että uusi malliehdotus tulisi testata käytännössä. Lisäksi muitakin suunnittelumalleja voitaisiin tutkia ja verrata samasta näkökulmasta.
Kokoelmat
Samankaltainen aineisto
Näytetään aineisto, joilla on samankaltaisia nimekkeitä, tekijöitä tai asiasanoja.
-
Työkoneiden dieselmoottoreiden hyötysuhteen parantaminen lämmöntalteenoton avulla
Aragón Kaksonen, Ilkka (2013)Tämä diplomityö on osa Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa tehtävää tutkimusta polttomoottoreiden energiatehokkuuden parantamisessa. Työn tavoitteena on saada tutkimustietoa polttomoottoreiden hukkalämpövirtojen ... -
Human-centered design applied to security services in airports
Farsimadan, Kurosh (2016)In airports, security technology and services are designed to guard persons, infrastructures and businesses against a broad range of hazards including crime, fire, accidents, espionage, sabotage, subversion, and malicious ... -
Design Patterns in EPOC Software Development
Hoikka, Kimmo (2001)Työssä tutkittiin oliosuunnittelumalleja EPOC-käyttöjärjestelmässä. Työssä tutkittiin sekä yleisiä suunnittelumalleja että EPOC-ympäristössä esiintyviä oliorakenteita, niiden aiheuttamia vaatimuksia sovelluksille sekä ...