TIDSKRIFT FÖR NYSKAPANDE MÄNNISKOR ÅRGÅNG 29 NR 1/2014 Tema: plast & kompositer LINNEA LINDAU, VD ENCUBATOR Låt innovativa bolag växa inte bara överleva Tvärbindare tar plasternas egenskaper till nya höjder YELLOC den gula pluggen erövrar världen UPPTÄCK YTOR! viktig för att skapa attraktiva produkter SUF:S SIDOR SUF inför valåret 2014 Dags söka SKAPA LÅNG OCH TUFF INNOVATIONSRESA PÅ VÄG MOT NYTT GENOMBROTT Birgers strålande idé tar bort färg med värme
KONSTRUKTION ytor PRDUKTYTOR. På bilderna ovan ses en rad olika produkter med olika ytor. Och just ytor och hur de utformas har blivit allt viktigare för hur produkten uppfattas av användaren. Ytor så mycket mer Det är kanske inte så ofta man tänker på det, men ändå så är ytan på allting vi ser och tar på avgörande för hur vi ser och känner för i stort sett allting som vi omger oss med. I den här artikeln går de båda specialisterna, Conny Larsson och Lars Eriksson, på djupet i ytornas värld. Ett allt viktigare område för att skapa attraktiva produkter. TEXT & BILDER: Conny Larsson, Utbildningsledare, Campus i12 Eksjö Lars Eriksson, Designer MFA, professor vid Jönköpings Tekniska Högskola Ind. Design HUR UPPLEVER VI YTOR? Vi möter ytor överallt runt omkring oss. Ytor och dess beskaffenhet hjälper oss att orientera oss i omgivningen och ger oss information om hur vi exempelvis ska använda olika produkter och vad vi kan förvänta oss för egenskaper och kvalité hos en produkt. Vi använder våra sinnen, främst de visuella och taktila för att avgöra vad som är vad och vad som är bra eller dåligt. En yta på en produkt kan designas för att uttrycka en känsla som man vill förmedla med en produkt på samma sätt som en designer använder form, färg och materialegenskaper för att designa en produkt som ska ha ett viss budskap och förväntas uppfattas på ett visst sätt. Vad får oss då att uppleva en yta som plastig och billig när en till synes likvärdig yta upplevs som exklusiv? Vi behöver karaktärisera ytors egenskaper utifrån mer än ett perspektiv och korrelera detta mot val av material och produktionsmetod för att åstadkomma produkter som håller hela vägen, från idé, via produktion till användning och slutligen destruktion och återvinning! Forskning kring funktionella ytor Forskning kring funktionella ytor är i dagsläget långt framskriden och fokuserar i huvudsak kring tre områden. Mätning av ytor: Ytors beskaffenhet karaktäriseras med avseende på egenskaper som hårdhet, struktur, glans, reflektion, friktion etc,. Med hjälp av olika mätmetoder som svepelektronmikrosopi, yttopografiska mätmetoder samt analys av olika kemiska behandlingar av ytor, kan man sätta siffror och nummer på en ytas egenskaper. Vi talar om yttopografi. På så vis kan man säkerställa krav som nötningsbeständighet, friktion och vidhäftning, men också koppla ihop uppmäta egenskaper med hur vi upplever produkten vid användning. Produktion av ytor: Genom att välja olika produktionsmetoder med utgångspunkt från olika materialegenskaper kan man uppnå olika ytegenskaper. Forskningen är inriktad på att hitta rätt egenskaper som god vidhäftning, nötningsbeständighet genom val av material och ytbehandlingar. Egenskaper som kvalitet, pris och miljöpåverkan undersöks i förhållande till produktionsmetod och materialval. Ytan ska optimeras mot vald produktionsmetod, men också säkerställa att produkten följer de designintentioner som fastställts för att uppnå rätt upplevelse av produkten. Funktion och ytor: Genom att fastställa vilken funktion ytan ska ha vid användning i olika avseenden, undersöker man lämpliga material och produktionsmetoder. Man undersöker olika behandlingar och beläggningar av ytan. Det kan vara en bilkaross som ska vara blank för att den ska vara lätt att hålla ren, men också för att det är så vi definierat ytans kvalitet. En blank yta blir med tiden synonymt med en viss kvalitet, och då talar vi om hur vi upp- Forts på sid 28 26 U&K 1/2014 www.uppfinnaren.com
KONSTRUKTION ytor Forts från sid 26 lever en yta, vad den uttrycker och vilket intryck vi får av ytans beskaffenhet. Ytor kopplade till våra sinnen Då är vi tillbaka till hur vi använder våra sinnen för att karaktärisera en ytas egenskaper. Det är inte bara ytans struktur och topografi, färg och glans som ger oss en viss känsla när vi ser och känner på den. Egenskaper som hur olika ytor är sammanlänkade med varandra ger oss också information om vilken kvalitet ytan har och hur vi upplever det. Vi talar om form egenskaper som kontinuitet, kurvatur och topologi. Andra egenskaper som färg i förhållande till ljus, kopplat till topografi kan ge oss olika signaler och olika känsla. Vår upplevelse är kopplad till tidigare erfarenheter, kognitiva egenskaper. Vi brukar tala om att upplevelsen baseras på tre delar. Första interaktionen sker genom våra sensorer, våra 5 sinnen. Informationen passerar därefter oftast genom den kognitiva delen av hjärnan som indikerar vilken känsla som vi ska koppla till interaktionen. Ibland går signalen direkt från sensorerna till nervsystemet och musklerna och först därefter blir vi varse vad vi just upplevt, som när man tar i ett varmt handtag. Ytans egenskap kan ge oss nödvändig information för att tolka och uppleva produkten som helhet. Karaktärisering av ytor I dagsläget finns ett stort behov av att karaktärisera och mäta den upplevda egenskapen av en ytan för att möta användarens känsla för kvalitet av ytan. Alla delar av forskningen kring ytor behövs för att göra produktframtagningsprocessen mer effektiv och robust utan att ge avkall på upplevd kvalitet, och det finns ett starkt behov av att koppla ihop olika kvalitetsbeteckningar av ytor för bättre förstå vad man menar i olika sammanhang. Vi behöver veta mer om hur vi upplever en produkt med avseende på ytans egenskaper eftersom vi känner det vi känner och ser det vi ser helt oavsett vad som avsågs att vi skulle se och känna. Surface Design-arbeta med ytkvalitet Surface design/formbestämning är synonymt med Klass A ytor men vad innebär begreppet klass A egentligen? Exempelvis skall följande krav uppfyllas. Position,tangens samt kurvaturkrav. Följa designintentionen. Optimerad mot vald tillverkningsmetod. Geometrisäkrad. Det finns ingen generell standard som heter klass A utan det är företaget som sätter kraven på vad som skall ingå i företagets policy och hur man hanterar geometrier. INGEN YTLIG KÄNSLA! Syn, känsel, hörsel, lukt och smak. Ja, faktiskt använder vi i stort sett alla våra sinnen för att bedöma ytegenskaperna hos en produkt, t ex ger ytan information hur den ska användas. Ytan ger också oss en uppfattning om hur attraktiv den är och vilken kvalité som den har osv. Kontinuitetskrav mellan ytor En yta som skall möta en annan yta kan vara: Positionell geometrisk kontinuitet G0 (för att cadprogrammet skall uppfatta att ytorna sitter ihop finns här en tolerans ex. 0.001 mm). G1. Bilden visar hur kurvaturplot(graf) och highlight ser ut på ytor med tangentiell kontinuitet. Highlighten ger en tydlig knäck vid övergångsytan och på fysisk detalj upplevs en tydlig kant mellan radie och grundyta. Den här typen av yta är inte godkänd som klass A geometri, undantagsfall då små radier är undantagna regeln eller att formspråket på detaljen tillåter tangent kontinuitet. G2. Bilden visar hur kurvaturplot(graf) och highlight ser ut på ytor med kurvaturkontinuitet. Highlighten ger fortfarande en tendens till knäck men har nu en mjukare övergång än tidigare.den här typen av kontinuitetskrav är godkänd som klass A geometri. G3. Bilden visar hur kurvaturplot (graf) och zebramönster ser ut med ytor med kurvaturkontinuitet och lead in eller G3 kontinuitet. Highlighten går nu in gradvis i radien och ytorna upplevs som en yta. Den här typen av kontinuitet är önskvärda på stora grundytor ofta på exteriöra lackytor. 28 U&K 1/2014 www.uppfinnaren.com
ytor KONSTRUKTION Tangens geometrisk kontinuitet G1 (ytorna måste sitta ihop inom en tolerans av ex. 0.001 mm och dessutom uppfylla en vinkelavvikelse på maximalt ex. 0.1 grader. Kurvaturkontinuitet geometrisk kontinuitet G2 (Normalvektorn på kurvaturplottern(grafen) måste ha samma längd i den gemensamma punkten på kurvorna, här finns också ett toleransvärde för längden på kurvaturplotten(grafen) ex. 10 procent av totala längden på kurvaturplotten(grafen) får avvika mellan de båda kurvornas kurvaturplottar(grafar). Kurvaturkontinuitet geometrisk kontinuitet G3 (samma krav som geometrisk kontinuitet G2 men här är dessutom kurvaturplotten(grafen)tangentiell i övergången, så kallad lead in. Geometrisk kontinuitet G3 den här typen av kontinuitet är önskvärda på stora grundytor ofta på exteriöra lackytor. G3 kontinuitet gör att en highlight går gradvis in i en radieövergång och ger upplevelsen av en yta istället för att upplevelsen blir att highlighten knäcker och ger en synlig övergång mellan ytor. Kurvatur Definitionen av kurvatur är när samma radievärde där radierna möts är lika. Topologi Topologi beskriver hur ytor sitter ihop: Go positionell kontinuitet. G1 tangentiell kontinuitet. G2 kurvatur kontinuitet. Toleranser. Topografi Topografi är beskrivande av formen: Hur varje yta ser ut. Gradtal. Ytnormal. Rationell eller icke rationell geometri. Parametrisering-uniform,non uniform. Självskärande ytor. Klass A geometri För att skapa bra ytor krävs att gradtalet hålls inom 5-7 för att minska risken för oönskad vågighet (överspända ytor vid höga gradtal).vid kontinuitetskrav G2 bör ytorna inneha gradtal 5 för att få önskvärd kvalitet på ytorna. Det finns stora skillnader i parametriseringsfunktioner mellan Cadprogram som Uniform och Non uniform. Uniform ger jämna parametervärden medan Non uniform ger ojämna värden och därmed ojämt fördelade spans som kan skapa snabba förändringar i formen. Non uniform ytor kan skapa problem vid överföringar mot solidprogram vid offset funktioner. Ytans kontrollpunkter (cv points) skall vara jämnt fördelade över ytan för att ge en korrekt yta och därmed en korrekt highlight. Ett sätt att se om en yta är bra är att förlänga ytan för att se om den vrider tillbaks och skär sig själv. Självskärande ytor har ej Forts på sid 30 TÄNK KREATIVT - VÄLJ KONSTRUKTIONSPLAST EX-klassad, antistatisk konstruktionsplast www. c-m.se Tel: 0532-78 50 00 info@reac.se www.reac.se Tillsammans skapar vi nya möjligheter Besök oss på Plastteknik, MalmöMässan, Monter F19 www.uppfinnaren.com 1/2014 U&K 29
KONSTRUKTION 3D-printing Forts från sid 29 en definierad utsida och insida detta orsakar problem vid beräkningar. Geometrisäkring av ytor säkerställer leverans Geometrier flyttas mellan olika program, det kan vara CAD modeller på olika avdelningar på företagen som design, konstruktion, beräkning och inte minst till verktygsavdelningen. Toleransinställningen för hur programmet hanterar avståndet mellan kurvor och ytor är också av yttersta vikt för möjligheten att flytta geometrier mellan olika program. Sändande program måste ha minst samma toleransinställning som mottagande program. Minsta gemensamma nämnare gäller också gradtal. Sänds högre gradtal än mottagande program så kommer kurvan att brytas upp och approximeras och passas in mot den nya kurvans form. Spans förekommer på kurvor och ytor och uppkommer vid flersegmentskurvor som bildar isoparms på ytor, så kallade multi-spansytor. Singelspans ytor är att föredra framför sk.multispansytor då möjligheten till formförändring av ytan är möjlig vid spansfria ytor. Rationell geometri där man använder viktade cv punkter för att exakt beskriva en cirkel,ellips,kon,sfär skall inte användas om inte båda programmen hanterar detta. Det gäller att skapa geometrier med hänsyn till att kunna flytta geometrierna till exempelvis verktygsmakarens beredningsprogram för fräsmaskinen. Intressant att veta är att var gång en geometri flyttas så sker en approximation alltså ursprungsgeometrin förändras! Genom att arbeta med kvalitetssäkrade geometrier skapas möjlighet till: Skapa avtal (vem tar ansvar om geometrin inte fungerar). Överföring mellan program. Underlättar beräkning. Formförändra geometrin. Metodik(modellens uppbyggnad). Säkerställer design. Mer info: Tfn. 0381-362 77, www.campusi12.se conny.larsson@campusi12.se PÅ MÖTET, som samlade omkring ett 80-tal intresserade, presenterade den amerikanske professorn Maureen Kilkenny rapporten: 3Dprinting Economic and Public Policy Implications. I panelen, utöver Maureen Kilkenny, medverkade även bland annat, Erik Borälv, Vinnova, Evald Ottosson, Protech samt Ralf Carlström, Höganäs Digital Metal och Marie Alpman, Ny Teknik. 1 SNABB UTVECKLING. Professor Maureen Kilkenny, t v, skrev rapporten om 3D-printing som lanserades på seminariet den 30 januari. Och visst går utvecklingen snabbt och tränger in på allt fler områden. 1. Exempelvis kommer allt fler olika maskiner. Ett exempel är Fortus-serien 900-maskin som lämpar sig för produktion av jiggar, fixturer och slutprodukter. Exempel på olika detaljer, 2. Vart leder den indu Entreprenörskaps forum arrangerade den 30e januari ett frukostseminarium på temat Den industriella 3D-revolutionen. På seminariet ställdes frågor om de ekonomiska effekterna av 3D-printing, tekniken och framtida användningsområden. Man har även försökt belysa frågor som: Vad är 3D-printing? Hur utvecklas tekniken? Innebär 3D-printing en tredje industriell revolution? Vilka är möjligheterna och riskerna? Hur påverkar 3D-printing lokaliseringen av ekonomisk aktivitet? Vilka policyimplikationer följer? TEXT: Franz Smidek BILDER (om ej annat anges): Protech och Stratasys Vad är 3D-printing? Tillverkningen har hittills skett främst genom subtraherade tillverkningsmetoder. 3D-printing är den motsatta metoden då tillverkningen är additiv, det vill säga solida objekt tillverkas genom deponering och/eller sammansättning av material, lager för lager. Det finns en mängd olika additiva teknologier. Förutom olika plastmaterial kan man även tillverka föremål av metall, glas, keramik, ätbara ingredienser, cellulosa eller papper, levande celler, mänsklig vävnad, och många andra material. Utvecklingen av additiv tillverkning drivs fram främst av bil- och flygindustrin. Teknologin användes först för att ta fram prototyper och pröva olika designlösningar, men används numera även till reservdelar och för 30 U&K 1/2014 www.uppfinnaren.com