Digital manufacturing in a collaborative product development project

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Engineering | Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2012
Major/Subject
Tuotantotekniikka
Mcode
Kon-15
Degree programme
Language
en
Pages
84
Series
Abstract
The development of computers enables digital manufacturing to become more important in the European manufacturing industry as the demand for customized products and smaller batches is growing. The product life cycle as well as the lead time for product development shortens at the same time. By using computer aided design (CAD) and advanced virtual manufacturing solutions, manufacturers can postpone the building of an actual prototype. This thesis mainly concentrates on the possibilities and problems in product development from a manufacturing point of view. Additive manufacturing (AM) techniques, such as laser sintering and 3D printing (3DP), offer new kinds of possibilities in producing small batches or even unique products. Especially when manufacturing highly complex and customizable products possibilities are almost unlimited. Design advantages and limitations of additive manufacturing are not widely known by manufacturing engineers and that is why AM techniques are considered mainly to be tools for prototyping and visualizing actual products. This research's aim is to make a digitally designed and manufactured faucet product family. The form of an individual member of the faucet family is controlled by several parametric splines and equations to maintain the design intent. The product family is manufactured in two different ways: Direct metal laser sintering and sand casting. The communication between a collaborative product development team of an industrial designer, a mechanical engineer and a production engineer during different phases of the product development project is mapped and analysed.

Tietotekniikan kehitys on tehnyt digitaalisen valmistuksen entistä tärkeämmäksi eurooppalaisessa valmistavassa teollisuudessa. Yksilöllisten tuotteiden valmistus ja pienemmät sarjakoot ovat tulleet tärkeiksi kriteereiksi. Samanaikaisesti tuotteiden elinkaari sekä tuotteen kehitykselle varattu aika lyhenee. Käyttämällä tietokoneavusteista suunnittelua ja kehittyneitä virtuaalisen valmistuksen ratkaisuja valmistajat pystyvät viivyttämään fyysisen prototyypin valmistamista. Tämä työ keskittyy tuotekehityksen mahdollisuuksiin ja ongelmiin valmistuksen näkökulmasta. Materiaalia lisäävät valmistusmenetelmät, kuten lasersintraus ja 3D-tulostus, tarjoavat uusia mahdollisuuksia pienten valmistuserien tai jopa ainutkertaisten tuotteiden valmistamiseen. Erityisesti valmistettaessa äärimmäisen monimutkaisia tai asiakastarpeeseen muokattavia tuotteita, mahdollisuudet ovat lähes äärettömät. Valmistuksesta vastaavat insinöörit eivät laajasti tunne materiaalia lisäävien valmistusmenetelmien hyötyjä tai rajoitteita. Siksi materiaalia lisääviä valmistusmenetelmiä pidetäänkin lähinnä prototyyppien valmistuksen ja konseptien visualisoinnin työkaluina. Tämän tutkimuksen tavoitteena on suunnitella ja valmistaa digitaalisesti suunniteltu hanatuoteperhe. Jokaisen hanaperheen jäsenen muotoa kontrolloidaan parametrisillä kaarilla ja yhtälöillä, joiden tavoitteena on säilyttää jokaisessa hanassa suunnittelun pohja-ajatus. Tuoteperhe valmistetaan kahdella kilpailevalla valmistusmenetelmällä: lasersintraamalla ja hiekkaan valamalla. Tutkimuksessa tutkitaan myös kolmihenkisen tuotekehitysryhmän viestintää tuotekehitysprojektin eri vaiheiden aikana. Ryhmään kuuluu teollinen muotoilija, koneenosien suunnittelija sekä valmistustekniikan suunnittelija. Käytetyt viestintävälineet ja tiedostomuodot eri projektin vaiheissa kerätään ja analysoidaan.
Description
Supervisor
Niemi, Esko
Thesis advisor
Laakso, Sampsa
Keywords
digital manufacturing, digitaalinen valmistus, collaborative product development, yhteistyöllinen tuotekehitys, additive manufacturing, materiaalia lisäävä valmistus, direct metal laser sintering, lasersintraus, 3D printing, 3D-tulostus, sand casting, hiekkavalu, rapid tooling, työkalujen pikavalmistus, fixture design, kiinnitysten suunnittelu
Other note
Citation