Digital design of a configurable product in collaborative product development

Abstract

The demand to fulfil a wider range of customer requirements increases constantly. Therefore the complexity of customizable products increases. The product life cycle as well as the lead time for product development shortens at the same time. Companies become more international and their research and development activity decentralizes.

Collaborative product development challenges the communication and the data management but enables the faster development of complex products. Digital design methods such as computer aided design, computer aided engineering and product data management make the collaborative development possible and decrease the need for expensive prototyping. Configurable products enable the customizable design for different customer requirements.

Digital design methods in collaborative product development are researched in this master's thesis. A case study of a configurable bathroom faucet was performed. Prototypes were built by sand casting and direct metal laser sintering. The digital design for the techniques was compared. The most important difference is that tools are needed with sand casting which makes the configurable design more challenging. The tools were manufactured by 3D printing and numerical machining.

Tarve täyttää asiakkaiden vaatimuksia laajemmin kasvaa jatkuvasti. Tämä lisää kustomoitavien tuotteiden monimutkaisuutta. Samaan aikaan tuotteiden elinikä ja tuotekehityksen läpimenoaika lyhenevät. Tutkimus- ja kehitystyö hajautuu yritysten kansainvälistymisen myötä.

Tuotekehitysyhteistyö luo haasteita kommunikoinnille ja tiedon hallitsemiselle, mutta mahdollistaa monimutkaisten tuotteiden nopeamman kehityksen. Digitaaliset suunnittelumenetelmät, kuten tietokoneavusteinen suunnittelu ja tietokoneavusteinen simulointi sekä tuotetiedonhallintajärjestelmät, mahdollistavat yhteistyön tuotekehityksessä ja vähentävät kalliin prototypoinnin tarvetta. Hyödyntämällä tuotekonfigurointia tuotteet voidaan räätälöidä asiakkaiden erilaisiin tarpeisiin.

Tässä diplomityössä tutkitaan digitaalisia suunnittelumenetelmiä tuotekehitysyhteistyössä. Osana työtä toteutettiin konfiguroidun pesuallashanan tuotekehitysprojekti. Prototyypit rakennettiin hiekkavalu- ja lasersintrausmenetelmillä ja niiden digitaalista suunnittelua verrattiin toisiinsa. Merkittävin ero on se, että hiekkavalussa tarvitaan työkaluja, mikä tekee tuotekonfiguroinnista haastavampaa. Työkalunvalmistuksessa käytettiin 3D-tulostamista ja numeerisia koneistusmenetelmiä.