• Refine Query
  • Source
  • Publication year
  • to
  • Language
  • 360
  • 55
  • 44
  • 43
  • 37
  • 16
  • 16
  • 5
  • 4
  • 3
  • 2
  • 2
  • 1
  • 1
  • 1
  • Tagged with
  • 746
  • 746
  • 256
  • 251
  • 248
  • 111
  • 108
  • 85
  • 57
  • 52
  • 51
  • 49
  • 48
  • 45
  • 44
  • About
  • The Global ETD Search service is a free service for researchers to find electronic theses and dissertations. This service is provided by the Networked Digital Library of Theses and Dissertations.
    Our metadata is collected from universities around the world. If you manage a university/consortium/country archive and want to be added, details can be found on the NDLTD website.
151

Additive Manufacturing of Copper via Binder Jetting of Copper Nanoparticle Inks

Bai, Yun 01 June 2018 (has links)
This work created a manufacturing process and material system based on binder jetting Additive Manufacturing to process pure copper. In order to reduce the sintered part porosity and shape distortion during sintering, the powder bed voids were filled with smaller particles to improve the powder packing density. Through the investigation of a bimodal particle size powder bed and nanoparticle binders, this work aims to develop an understanding of (i) the relationship between printed part properties and powder bed particle size distribution, and (ii) the binder-powder interaction and printed primitive formation in binder jetting of metals. Bimodal powder mixtures created by mixing a coarse powder with a finer powder were investigated. Compared to the parts printed with the monosized fine powder constituent, the use of a bimodal powder mixture improved the powder flowability and packing density, and therefore increased the green part density (8.2%), reduced the sintering shrinkage (6.4%), and increased the sintered density (4.0%). The deposition of nanoparticles to the powder bed voids was achieved by three different metal binders: (i) a nanoparticles suspension in an existing organic binder, (ii) an inorganic nanosuspension, and (iii) a Metal-Organic-Decomposition ink. The use of nanoparticle binders improved the green part density and reduced the sintering shrinkage, which has led to an improved sintered density when high binder saturation ratios were used. A new binding mechanism based on sintering the jetted metal nanoparticles was demonstrated to be capable of (i) providing a permanent bonding for powders to improve the printed part structural integrity, and (ii) eliminating the need for organic adhesives to improve the printed part purity. Finally, the binder-powder interaction was studied by an experimental approach based on sessile drop goniometry on a powder bed. The dynamic contact angle of binder wetting capillary pores was calculated based on the binder penetration time, and used to describe the powder permeability and understand the binder penetration depth. This gained understanding was then used to study how the nanoparticle solid loading in a binder affect the binder-powder interactions and the printed primitive size, which provided an understanding for determining material compatibility and printing parameters in binder jetting. / PHD / The binder jetting Additive Manufacturing (AM) process can be used to fabricate net-shape metal parts with complex geometries by selectively inkjet printing a liquid binding agent into a powder bed, followed by post-process sintering of the printed green parts. Motivated by the need to create highly efficient thermal management systems, this work has established a binder jetting manufacturing process chain for fabricating components made of pure copper, a conductive and optically reflective material that is challenging to be processed by laser-based AM systems. In order to improve the performance metrics (e.g., mechanical strength, electrical and thermal conductivity) of the printed copper parts, an overall strategy to improve powder bed packing density by filling the powder bed voids with fine particles was investigated. Through the use of a bimodal powder mixture and a nanoparticle binder, the sintered density and structural integrity of the printed parts were improved. Via the investigation of these novel material systems created for binder jetting of copper, (i) the gaps in understanding the relationship between printed part properties and powder bed particle size distribution were filled, and (ii) an experimental approach to characterize and understand the binder-powder interaction and printed primitive formation was created to guide the selection of printing parameters in binder jetting.
152

3D Printing of Specialty Devices for Geochemical Investigations: Real-Time Studies of Goethite and Schwertmannite Formation

Kletetschka, Karel 29 June 2018 (has links)
New types of laboratory reactors that are highly customizable, low-cost and easy to produce are needed to investigate low-temperature geochemical processes. We recently showed that desktop 3D printing stereolithography (SLA) can be used to efficiently fabricate a mixed flow reactor (MFR) with high dimensional accuracy comparable to traditional machining methods (Michel et al., 2018). We also showed that the SLA method allowed for the addition of complex features that are often beyond the capabilities of traditional methods. However, the stability of 3D printed parts at low-temperature geochemical conditions has not been fully evaluated. The objectives of this work were twofold: 1) to provide a framework for assessing the stability and compatibility of SLA printed materials at geochemically relevant conditions, and 2) to show how 3D printed specialty devices can enable new laboratory geochemical experiments. Part 1 of this Master's thesis presents findings for enhancing mechanical and solvent resistance properties of a commercial 3D printing material (Formlabs Clear) by UV post-curing procedures and also provide data showing its stability in aqueous solutions at pH 0, 5.7, and 12 for periods of up to 18 days. Thermal degradation patterns, mechanical analysis, and leachable fraction data are provided. Part 2 shows experiments coupling 3D printed reactors and flow devices for in situ small-angle x-ray scattering (SAXS). Schwertmannite (pH 2.7) and goethite (6.2) are precipitated from solution using various setups and observed differences in growth rates are discussed. The data show the potential of 3D printing for enabling novel laboratory geochemical experiments. / MS / New types of laboratory devices are needed to investigate environmental processes such as how minerals form, transform, and interact with their surroundings. These devices should be highly customizable, low-cost, and easy to produce. We have recently showed how 3D printing, specifically a technique called stereolithography (SLA), can be used to fabricate reactors with complex features that are often difficult to produce using traditional machining methods. However, in order to ensure that these materials don’t interfere with reactions of interest, we must assess the stability and compatibility of these materials in the relevant environmental conditions. As 3D printing techniques are still an emerging and rapidly developing technology, the methods we present will be useful for evaluating how new printer types and materials (i.e. resins) impact the suitability of 3D printed devices for future experimental studies. In part 1 of this thesis, the properties of a commercial 3D printing material were investigated by thermal and mechanical analyses; the propensity for leaching out material from the solid was also investigated. We show how exposing SLA printed materials to ultraviolet (UV) light post-printing can enhance material properties and minimize leaching. We then provide data showing the stability of the material after exposure to an array of acidic, neutral and basic conditions for a period of up to 18 days. In part 2, we describe experiments showing how novel 3D printed devices can be used to enhance laboratory investigations. Syntheses of two common iron oxide minerals using various custom reactor setups are presented. The setups were coupled with an analytical technique allowing for nanoscale observation of crystal growth in real-time. The data show how 3D printed specialty devices can be used to solve important questions in the geosciences such as the mechanisms of complex crystal formation.
153

3D-printing med träEn möjlighet för framtiden? / Wood-based 3D printing- A future possibility?

Touma, Rikard, Pettersson, Nathalie January 2021 (has links)
3D-skrivare har många användningsområden och de har blivit vanliga i många industrier.Idag talas det om att denna teknik kan vara en möjlig väg till mer hållbart byggande.Tekniken anses lovande inom byggproduktion bland annat för att det visat sig att den kanreducera materialspillet och ge kortare byggtider. Till viss del används tekniken redan förbyggnadstillverkning, men då främst med betong.Målet med arbetet är att beskriva nuvarande kunskap rörande 3D-printing medträbaserad massa, samt att undersöka möjligheten till att använda en träbaserad massabestående av sågspån, vatten och lignin vid 3D-printing.För att kunna nå målet användes en kombination av litteratursökning och laborativaexperiment. Litteratursökningen användes både för att undersöka tidigare genomförda studiergällande träbaserade material i samband med 3D-printing, samt som inspiration för deingredienser och proportioner som används i de laborativa experimenten.Enbart studier om träbaserad 3D-printing studerades. De testobjekt som togs fram i delaborativa experimenten utvärderades i hållfasthet, dimensionsstabilitet och vidhäftning.Resultaten av det laborativa arbetet tyder på att det framtagna materialet går att extrudera,men att det har låg draghållfasthet. Lagren bands samman bra för samtliga tester, medantryckhållfastheten gav varierande resultat. Högst tryckhållfasthet gavs av den blandning somhade högst andel lignin, samt torkades under längst tid.Slutsatsen är att materialet kan vara till nytta, men att rätt användningsområde börbestämmas, då materialet inte tål alltför stora laster. / 3D printers have many uses and they have become common in many industries. Today, thistechnology is seen as a possible route to more sustainable construction. The technology isconsidered promising in construction engineering, among other things because it has beenshown that it can reduce material waste and provide shorter production times. To someextent, the technology is already being used for building construction, but then mainly withconcrete.The aim of this study is to describe current knowledge regarding 3D printing with woodbasedpulp and to investigate the possibility of using a wood-based pulp consisting ofsawdust, water and lignin for 3D printing.In order to reach the goal, a combination of literature search and laboratory experiments wasused. The literature search was used both to investigate previously conducted studiesregarding wood-pulp based materials in 3D printing and as inspiration for the ingredients andproportions used in the laboratory experiments.Only studies on wood-based 3D printing were studied. The test objects produced in thelaboratory experiments were evaluated in strength, dimensional stability and adhesion. Theresults of the laboratory work indicate that the produced material can be extruded, but that ithas low tensile strength. The layers bonded well for all tests, while the compressive strengthresults varied. The highest compressive strength was given by the mixture with the highestproportion of lignin and the longest drying time.The conclusion is that the material might be useful, but that the correct area of use should bedetermined, as the material cannot withstand excessive loads.Keywords:
154

Input shaping in a cantilever 3D printer : Construction and evaluation / Precision how en Cantilever 3D skrivare : Konstruktion och utvärdering

Achrén, Albert, Bårdén, Jacob January 2023 (has links)
FDM 3D printing is an additive manufacturing technology that is widely used, mainly for rapid prototyping. It is also one of the cheapest and most accessible AM technologies for consumers. FDM printers, and especially cheaper alternatives, can have problems with creating high quality prints. Reasons include poor design, inaccurate construction, cheap components, and improper tuning. Input shaping is a control technique that may help mitigate defects caused by poor mechanical design or construction. The “ringing” defect may be eliminated by applying this solution. To perform an evaluation in sub-optimal mechanical conditions a 3D printer was constructed with a cantilever design mainly using plastic prints for mechanically important parts. Printing tests were done with and without input shaping. The results that were produced showed a direct effect of input shaping in 3d printers. / FDM 3D-printing är en additiv tillverkningsteknik som är mycket använd, främst för snabb prototypering. Det är också en av de billigaste och mest tillgängliga AM-teknikerna för konsumenter. FDM skrivare, och särskilt billigare alternativ, kan ha problem med att skapa högkvalitativa utskrifter. Orsaker inkluderar dålig design, konstruktionfel, billiga komponenter och felaktig justering. Input shaping är en kontrollteknik som kan hjälpa till att mildra defekter som orsakas av dålig mekanisk design eller konstruktion. "Ringning" defekten kan elimineras genom att tillämpa denna lösning. För att utföra en utvärdering i dåliga mekaniska förhållanden konstruerades en 3D-skrivare med en fribärande design som använder plastutskrifter för mekaniskt viktiga delar. Utskriftstester gjordes med och utan input shaping. Resultaten som framställdes visade på en uppenbar förbättring av print kvalité som en direkt effekt av input shaping.
155

Repeatability of Additive Manufactured Parts

Tollander, Sofia, Kouach, Mona January 2017 (has links)
Saab Surveillance in Järfä̈lla constructs complex products, such as radars and electronic support measures. Saab sees an advantage in manufacturing details with additive manufacturing as it enables a high level of complexity. Additive manufacturing is relatively new in the industry and consequently there are uncertainties regarding the process. The purpose of this bachelor thesis was to improve the knowledge of the repeatability of additive manufactured parts as well as compare additive manufactured test rods in two different directions, horizontally and vertically, to subtractive manufactured test rods with a vibration test. The vibration test was conducted to simulate the operative environment where the additive manufactured parts might be implemented in the future. Before the vibration test could be performed, the test rods were designed in a 3D-modeling program and analysed with a finite element method to achieve the required natural frequency range of 100 - 200 Hz and a maximal bending stress of 60 - 80 MPa in the notched area of the test rod. It was concluded that the subtractive manufactured test rods had the highest repeatability. The horizontally additive manufactured test rods had a higher repeatability than the vertically additive manufactured test rods, but the vertically additive manufactured test rods had the highest overall strength. It was also concluded that more studies are needed to ensure that additive manufactured parts can be produced with high repeatability while maintaining the structural integrity. / Saab Surveillance i Järfä̈lla konstruerar komplexa försvarsprodukter som till exempel radarsystem. Additiv tillverkning i metall möjliggör tillverkning av produkter med hög komplexitet, men då tillverkningsprocessen är relativt ny i industrin finns det en stor osäkerhet kring processen. Syftet med detta kandidatexamensarbete var att få en bättre förståelse för repeterbarheten hos additivt tillverkade delar samt att jämföra additivt tillverkade provstavar konstruerade i två olika riktningar, horisontellt och vertikalt, med svarvade provstavar med hjälp av ett vibrationstest. Vibrationstestet genomfördes för att simulera den operativa miljön där de additivt tillverkade detaljerna skulle kunna implementeras i framtiden. Innan vibrationstestet kunde utföras simulerades provstavarnas design i en mjukvara för 3D-modellering. En finit element-analys utfördes även fö̈r att få en egenfrekvens inom intervallet 100 - 200 Hz och en maximal böjspänning mellan 60 - 80 MPa i anvisningen på provstaven. Slutsatsen drogs att de traditionellt bearbetade stavarna hade den högsta repeterbarheten. De horisontellt additivt tillverkade stavarna hade högre repeterbarhet än de vertikalt additivt tillverkade stavarna, men att de vertikalt additivt tillverkade stavarna hade ett längre utmattningsliv. Det kunde även konstateras att fler studier inom ämnet behövs för att kunna säkerställa repeterbarheten hos additivt tillverkade delar utan att behöva kompromissa med hållfastheten.
156

Motorized tensioner systemfor prosthetic hands

Tjomsland, Jonas, Hardell, Felix January 2018 (has links)
Modern research in prosthetic devices and other assistive technologies are constantly pushing boundaries. While the technology is impressive, it is still inaccessible for the greater part of the people in need of it. Advanced devices are often extremely expensive and require regularly maintenance from professionals. Enabling the Future is a global network of volunteers and was founded to face these problems. They design and 3D-print mechanical prosthetics for people in need all over the world. Most of the designs used by Enabling the Future are purely mechanical and do not implement motors. The purpose of this thesis was to take a new approach to the design and construction of low-cost motorized prosthetic hands. By distancing all the electronic components from the hand, including the motor, the project aimed to create a device compatible with all current designs of the Enabling the Future community. To conceptualize this approach a demonstrator was constructed and tested. It utilized a muscle sensor which allowed users to control the hand by tightening their muscles. The distance between the electronic components and the prosthetic hand measured approximately one and a half meters and still transfered enough force, from the motor to the hand, to deliver an adequate grip strength. / Modern forskning inom protestillverkning och andra handikapphjälpmedel gör kontinuerligt stora framsteg. Trots att tekniken är imponerade är den fortfarande otillgänglig för den största del människor som behöver den. Avancerade hjälpmedel är ofta extremt dyra och kräver kontinuerligt underhåll från yrkesverksamma. Enabling the Future, ett globalt nätverk av volontärer, grundades för att utmana dessa problem. De konstruerar och tillverkar 3D-skrivna mekaniska proteser för människor med behov över hela världen. De flesta konstruktioner som används av Enabling the Future är helt mekaniska och använder inga motorer. Syftet med detta kandidatexamensarbete var att med nya tillvägagångssätt konstruera en billig motoriserad handprotes. Genom att placera all elektronik på en distans från handen, inklusive motorn själv, var tanken att skapa ett system som är kompatibelt med de konstruktioner som Enabling the Future använder. För att förverkliga detta konstruerades en prototyp som testats. Prototypen använde sig av en muskelsensor som lät användaren kontrollera proteshanden genom att spänna sin arm. Distansen mellan de elektriska komponenterna och protesen var ungefär en och en halv meter, samtidigt som tillräckligt stor kraft kunde transporteras för att stänga handen med ett tillräckligt grepp.
157

Construction of a Selective Compliance Articulated Robot Arm : And evaluation of its accuracy / Konstruktion av en utvalt eftergivlig robotarm : Och utvärdering av dess precision

Labbé, Anton, Ström, Benjamin January 2021 (has links)
The concept of a robotic manipulator is widely used throughout many industries. In this project, a manipulator of the type SCARA, selective compliance articulated robot arm, is constructed. The aim was to examine how such a robot could be constructed using 3D-printing and how accurate it would be. Other than 3D-printing, parts in the form of guiding rods, lead screw, bearings, pulleys and timing belts were used. Together with a microcontroller, the robot operates using three stepper motors. In the end it resulted in a SCARA with reasonable accuracy considering the methods used, more specifically the largest average error was 3.6cm in the X direction and 2.3 cm in the Y direction. The largest drawback of the final construction was the negative balance between tightening the belts and friction in the inner joint. Tightening the belts meant larger friction and thereby undesired movement properties. Doing the opposite meant that the belts could start slipping and enabled backlash. / Konceptet av en robotarm används brett inom många industrier. Detta projekt syftar till att konstruera en robot avtypen SCARA, selective compliance articulated robot arm. Målet var att undersöka hur en sådan robot kan 3D-printas och dess precision. Förutom 3D-printade delar användes även guidestänger, kullager, kamremmar och remskivor. Robotens rörelser styrs tillsammans med en mikrokontroller och tre stegmotorer. Med tillvägagångssätten i åtanke resulterade projektet in en SCARA med rimlig precision. Mer specifikt var medelfelet 3.6 cm i X-led och 2.3 cm i Y-led. Den största nackdelen med den slutgiltiga konstruktionenvar den negativa jämvikten mellan att spänna kamremmarna och friktionen i den inre armleden. Att spänna kamremmarna innebar en ökning i friktion och därmed oönskade rörelseegenskaper. Att göra tvärtom innebar att bältena löpte större risk att glida ur och möjliggjorde dödgång.
158

Development of a Cost-Effective Miniaturized Microscope for Incubator Cell Culture Monitoring / Utveckling av ett kostnadseffektivt miniatyrmikroskop för övervakning av cellodlingar i inkubator

Nissolle, David January 2024 (has links)
A key component of biological research is cell culture technology, which allows researchersto examine the behavior and functionality of cells in controlled environments. Conventionalcell culture monitoring frequently necessitates taking the cultures out of their incubators tomake observations under a microscope. This exposes them to pollutants and changes in thesurrounding environment and may jeopardize the integrity of the experiment.This thesis presents the development of a cost-effective, miniaturized microscope designedfor imaging of cell cultures directly within incubators. By integrating simple, inexpensiveglass lenses and 3D-printed components and focusing on the ESP32-CAM module for digitalimaging, the project explores various optical setups to optimize image quality while minimizingdisruption to cell environments.Central to the research was the identification and testing of diverse optical configurations todetermine the most effective arrangement for both brightfield and fluorescence microscopy.The design features a baseplate for stability, a filter plate for fluorescence imaging, and afocus adjustment mechanism using magnets. Iterative enhancements led to a side illuminationtechnique using an economical LED, removing the need for a beamsplitter and simplifying theoptical path.The final microscope demonstrated successful brightfield imaging and weak fluorescenceimaging of Madin-Darby Canine Kidney (MDCK) II cell cultures marked with Green FluorescentProtein (GFP), using a magnification ratio of 2.5:1 through an infinity-corrected optical system.The findings illustrate the potential of developing an economical, functional microscope thatcan be readily replicated and scaled for use in cell culture technology. / En central del av biologisk forsking är användningen av cellkulturer, vilket tillåter forskare attutforska beeendet och funktionerna av celler i kontrollerade miljöer. Konventionell bevakning avcellkulturer kräver ofta att de tas ut från deras inkubatorer för att observeras under ett mikroskop.Detta kan utsätta dem för föroreningar och förändringar i omgivningen vilket kan äventyra helaexperimentet.Det här examensarbetet beskriver utvecklingen av ett kostnadseffektivt, miniatyriserat mikroskopanpassat för att avbilda cellkulturer inuti inkubatorer. Genom att integrera enkla, billigaglaslinser och 3D-printade komponenter, samt ESP32-CAM modulen för bildtagning, utforskardetta arbete olika optiska system för att optimera bildkvalitet och minimera störningar i cellernasmiljö.En väsentlig del av forskningen involverade identifiering och testning av olika optiska konfigurationerför att bestämma det mest effektiva arrangemanget för både brightfield- och fluorescensmikroskopi.Designen inkluderar en basplatta för stabilitet, en filterplatta för fluorescensavbildning ochen fokusjustering som utnyttjar magneter. Iterativa förbättringar ledde till utvecklingen av enbelysningsteknik med en billig LED, vilket tog bort behovet av en stråldelare och förenkladeden optiska banan.Det slutgiltiga mikroskopet uppvisade framgångsrik avbildning med brightfield och begränsadavbildning med fluorescens av MDCK II cellkulturer märkta med GFP. En förstoringsfaktor2.5:1 användes genom ett oändlighetskorrigerat optiskt system. Resultaten demonstrerar potentialenav att utveckla ett ekonomiskt och funktionellt mikroskop som kan replikeras för användninginom cellkulturforskning.
159

Den nya revolutionen? Additiv tillverknings potential för spridning till modeindustrin / The new revolution? Additive manufacturing’s potential of diffusion to the fashion industry

Stenford, Rebecka, Röing, Rebecca January 2016 (has links)
Teknisk utveckling och innovation är drivande för samhällets ekonomiska tillväxt. Vilja och förmåga att innovera är också avgörande för företags överlevnad då lyckosam innovation skapar konkurrensfördelar. Additiv tillverkning är en ny produktionsmetod som har potential att revolutionera hur produkter tillverkas. Tekniken kastar om förutsättningarna för hur företag konkurrerar genom att möjliggöra kostnadseffektiv tillverkning av små serier, produktion nära kundorderpunkten och kundanpassning. Modeindustrin är en komplex och hårt konkurrensutsatt bransch där företag befinner sig i en konstant strävan efter differentiering. För att nå framgång måste företag skapa fördelar gentemot konkurrenterna. Flera branscher har redan börjat använda additiv tillverkning och företag skapar framgångsrikt konkurrensfördelar genom att implementera tekniken. Inom modebranschen har dock additiv tillverkning använts begränsat och inte för produktion av konsumentprodukter. Vårt intresse väcktes för att vidare utreda huruvida det är lämpligt att implementera additiv tillverkning på bredare front. Studiens syfte är att fördjupa diskussionen kring spridning av ny teknik genom att studera additiv tillverknings potential för spridning till modeindustrin. Studien har genomförts med en deduktiv ansats där teorikärnan utgjorts av Schumpeters teorier kring innovation och Rogers teorier om innovationsdiffusion. Studien har varit av kvalitativ karaktär där empiriinsamlingen skett genom semi-strukturerade intervjuer med representanter från företag som använder additiv tillverkning samt forskare inom det textila området. Studiens slutsats är att additiv tillverkning inte lämpar sig för produktion av kläder så som vi känner dem idag. När empirin analyseras i förhållande till studiens teorier framkommer aspekter som indikerar ett flertal matchningar mellan fördelarna med additiv tillverkning och modeindustrins karaktärsdrag framkommit. Att implementera additiv tillverkning kan, i framtiden, vara en möjlighet för modeföretag att i framtiden skapa konkurrensfördelar. / Technological development and innovation are driving forces behind economic growth. Having the will and ability to innovate are also crucial factors for companies as successful innovation creates competitive advantage. Additive manufacturing is a new production process with the potential to revolutionise the way products are being manufactured. The technique disrupts competitive conditions by enabling cost-effective production of small lot sizes, production close to the decoupling point and customisation. The fashion industry is a complex and highly competitive industry, companies are in a constant quest for means of differentiation. In order to be successful, companies must create advantages over the competitors. Several sectors have already started using additive manufacturing and companies create successful competitive advantage by implementing the technology. In the fashion industry however, additive manufacturing has been used sparsely and not for production of consumer products. Our interest was awaked to further investigate whether or not it is appropriate to extend the use of this new technology. The purpose of this study is to immerse the discussion of diffusion of new technology by studying additive manufacturing’s potential of spreading to the fashion industry. The study was conducted with a deductive approach and the central theories have been Schumpeter’s theories of innovation and Rogers’ theories of diffusion of innovations. The study has been of a qualitative nature and semi-structured interviews with representatives from companies using additive manufacturing and researchers in the textile field were conducted to collect the empirical data. The conclusion is that additive manufacturing is not yet suitable for production of clothing. Nonetheless, when the empirical data was analysed in relation to the theories used, multiple matches between the benefits of additive manufacturing and the characteristics of the fashion industry were revealed. Consequently, implementing additive manufacturing can, in the future, pose opportunities for fashion companies to create competitive advantage. The thesis is written in Swedish.
160

Printing Prosthetics : Designing an additive manufactured arm for developing countries

Carlström, Mikael, Wargsjö, Hampus January 2017 (has links)
De traditionella armproteser som tillverkas i utvecklingsländer står inför stora problem i att leverera patienter med lämpliga hjälpmedel. Processen är inte bara tidskrävande eftersom varje enhet måste anpassas för varje enskild användare men vissa komponenter kan inte produceras lokalt vilket driver upp priset ytterligare. Syftet med detta examensarbete var att utveckla en armprotes för utvecklingsländerna med hjälp av additiv tillverkning (3D Printing) för klienten 3D Life Prints som baseras i Nairobi, Kenya. En protes är ett hjälpmedel som används för att underlätta en amputerad människa i dagliga aktiviteter och med hjälp av additiv tillverkning kan även en lokal tillverkningsprocess utvecklas och förbättras vilket skulle kunna minska tiden för tillverkning och distribution av proteser. Den initiala protesen, som låg till grund för designarbetet, var en underarmsprotes som fortfarande var i utvecklingsstadiet hos klienten. Protesen tillverkades med hjälp av tillverkningsmetoden Fused Deposit Modelling (FDM), som har den fördelen att den använder sig av relativt billiga 3D skrivare. För att sammanfatta syftet med projektet utvecklades följande frågeställningar 1. Hur tillverkas, distribueras och används konventionella proteser i jämförelse med additivt tillverkade proteser i Nairobi, Kenya? 2. Vem är den primära användaren av proteser i utvecklingsländer, vilka problem upplevs hos dagens lösningar och vilka faktorer anses vara den viktigaste hos användaren? Och varför?  3. Hur ska additivt tillverkade proteser utformas för optimal användning i utvecklingsländer?  Förutom att besvara frågeställningarna var målet att utvecklingen av systemet skulle leda till förbättrad funktionalitet för användaren och underlätta tillverkningen för organisationen.  För att få en allmän översikt över det vetenskapliga området av additivt tillverkade proteser studerades kontexten för utvecklingsländer, användarcentrerad design (eftersom syftet var att förbättra en produkt för en specifik användare), armproteser och additiv tillverkning. Resultatet, från de olika stadier av designprocessen, var den slutgiltiga designen av "3D Life Arm". Det slutliga systemet bestod av fyra huvudkomponenter, Kroppsselen, Inlägget, Proteshanden och Hylsan. Komponenterna använde sig utav additiv tillverkning i både styvt material (Kroppsselen, Hylsan och Inlägget) och flexibelt material (Proteshanden). Lokalt tillgängliga komponenter användes där additiv tillverkning inte var möjligt till exempel fisketråd och skruvar. En slutsats drogs att de två faktorer som ansågs viktigast för användaren var att produkten skulle vara estetiskt tilltalande och billig. Även sociala stigman spelar en stor roll och enligt användare och experter i Nairobi, måste protesen efterlikna den saknade armen så mycket som möjligt för att kunna smälta in. Författarna konstaterade att kostnaden var den viktigaste faktorn när man utformar proteser för utvecklingsländerna, eftersom användaren i dagsläget inte har råd med de proteser som tillverkas i Nairobi. Sammanfattningsvis utfördes en kostnads- och tidsanalys för att kontrollera tillverkningskostnaderna för hela systemet. Med tre skrivare kunde alla delar tillverkas för 282 kronor och skulle ta cirka 15 timmar och 15 minuter att skriva ut som är betydligt lägre än de funktionella proteser som tillverkades i Nairobi. Ytterligare utvärderingar krävs för att fastställa att protesen kommer att klara av påfrestningarna från dagliga aktiviteter hos användaren och en fungerande strategi för passning måste utvärderas ytterligare. Författarna tror dock att med hjälp av en fullt utbildad protestillverkare finns det en framtid för additiv tillverkning av armproteser. / The traditional prosthetic arms that are being fitted in developing countries are facing major issues in suppling patients with proper assistive aids. Not only is the process time consuming with every single unit having to be customized for the user but some parts can’t be locally produced which drives up price even further. The objective of this master thesis was to develop a prosthetic arm for developing countries with the help of additive manufacturing (3D printing) for the client 3D Life Prints which are based in Nairobi, Kenya. A prosthesis is used to aid an amputee in daily living activities. With additive manufacturing the intention is that a local manufacturing process could be developed and improved which would reduce the time of fitting and distributing a prosthesis. The initial prosthesis, that was the origin of the design, was a below elbow prosthetic arm that was being developed by the client. The prosthesis was fabricated with the additive manufacturing process fused deposition modelling (FDM) which has the advantage of providing the cheapest printers. To summarize the aim of the project the research questions that was established was as followed 1. How are conventional prosthetic arms generally being manufactured, distributed and used compared to additive manufactured prostheses in Nairobi, Kenya?  2. Who is the primary user of prosthetic arms in developing countries, what problems are they facing with current solutions and what factors are considered as the most important? And why? 3. How should additive manufactured prostheses be designed for optimal usage in developing countries? In addition to answer the research questions the aim was that the development of the system would lead to enhanced functionality for the user and to facilitate manufacturing for the organization. To get a general overview of additive manufacturing prostheses the fields theories that was studied included context of developing countries, user centred design (since the aim was to approve on a product which needed to suit a specific user), upper limb prostheses and additive manufacturing. As a result, from different stages of the design process a final design was reached called the “3D Life Arm”.  The final system was comprised of four main components, the Harness system, the Insert, the Cover and the Socket. These components used additive manufacturing in both rigid material (Harness parts, Socket and Insert) and flexible material (the Cover). Locally available components were used for parts not feasible to additive manufacture e.g. fishing wire and screws. The two factors that were concluded to be the most important for the user were the aesthetic appeal and cost. With social stigmas playing a major part according to users and experts in Nairobi, the prosthesis needs to resemble the missing limb as much as possible. It was concluded that cost was the major factor when designing prostheses for developing countries since user just wasn’t able to afford the prostheses that was being manufactured in Nairobi. In the end a cost and time analysis was conducted to verify what price the complete system would need to be manufactured. With three printers all parts could be printed for the price of 282 SEK and would take approximately 15 hours and 15 minutes to print which is considerably lower than that of the functional prosthesis being distributed in Nairobi. Further evaluations need to be done to establish that the prosthesis will manage the strains and stresses of daily living activities of the user and a complete fitting strategy needs to be evaluated further. It’s the authors belief however, that with the help of fully educated prosthetist there is a future for additive manufacturing of upper limb amputees.

Page generated in 0.0579 seconds