Design of an elevator button assembly for additive manufacturing

Abstract

Additive manufacturing, with its recent technological developments, has increasingly disrupted how products are designed and manufactured. Within additive manufacturing, there has been a shift from the production of visual models and rapid prototyping applications to direct digital manufacturing of end products. Additive manufacturing provides intriguing possibilities in the design of new and existing products. These radical, pioneering designs have already redefined whole industries.

This thesis provides a practical case study for an additive manufacturing redesign together with a literature review of the current additive manufacturing technologies and applications. The target of the redesign was a low volume elevator button assembly. Concepts were prototyped and tested in contrast to the current industry specification.

As a result of the thesis, a functional button assembly was produced and tested. The part count, material usage, and costs were reduced compared to the original. However, all industry requirements were not met. A need for a more systematic material and process selection was identified. Nevertheless, additive manufacturing was proven to be a serious alternative in the production of low volume plastic products and should be researched further.

Lisäävien valmistusmenetelmien teknologinen kehitys vaikuttaa enenevissä määrin siihen, miten fyysisiä tuotteita valmistetaan. Visuaalisten- sekä pikamallien tulostuksesta ollaan siirtymässä lopputuotteiden suoraan valmistukseen. Geometristen rajoitusten vähyys luo kiinnostavia mahdollisuuksia uusien ja olemassa olevien tuotteiden suunnittelussa. Uudet radikaalit ja uraauurtavat tuotteet ovat jo määrittäneet uudelleen kokonaisia toimialoja.

Tämän diplomityön käytännön osuudessa suunnittellaan hissin nappikonstruktio täysin uusiksi lisäävien valmistusmenetelmien näkökulmasta. Työ tarjoaa myös kirjallisen läpileikkauksen lisääviin valmistusteknologioihin sekä käyttökohteisiin. Käytännön työssä etsittiin lisäävien valmistusmenetelmien etuja hyödyntäviä konsepteja, prototypoitiin, sekä testattiin kehiteltyjä ratkaisuja suhteessa toimialan vaatimuksiin.

Työn tuloksena valmistettiin ja testattiin toiminnallinen nappikonstruktio. Kokoonpanon osamäärää, materiaalinkäyttöä sekä hintaa saatiin vähennettyä suhteessa alkuperäiseen. Kaikkia vaatimuksia ei kuitenkaan saatu täytettyä. Prosessin aikana tunnistettiin tarve systemaattisemmalle materiaali- sekä valmistusprosessivalinnalle. Tästä huolimatta lisäävät valmistusmenetelmät todettiin vakavasti otettavaksi vaihtoehdoksi matalan volyymin muovituotteiden valmistuksessa.