Föreliggande rapport syftar till att redogöra för hur olika 3D-tekniker kan fungera som praktiskt användbara hjälpmedel i arbeten rörande möbelkonservering och möbelrestaurering. Arbetet behandlar olika tekniker för att skanna och skriva ut, presenterar ett urval av tidigare forskning vilket berör det aktuella ämnet, samt ger inblick i praktiska fallstudier. Den tekniska utvecklingen av 3D-printing och skanning går stadigt framåt vilket väcker frågan om tekniken kan vara ett lämpligt hjälpmedel inom området för föremålsbevarande arbete. I arbetet presenteras ett antal fallstudier där 3D-tekniken har använts för dokumentation och restaurering av olika föremål. Teknikerna har sedan jämförts med konventionella metoder. PLA är ett utskriftsfilament, kanske främst avsett för kommersiellt bruk. I arbetet undersöks detta material och dess kompabilitet med andra material. Efter åldring genomgår materialet ett hållfasthets- och kulörtest. Resultaten visar att PLA kan vara känsligt för UV-strålning och temperaturer över 60°C. Vi anser att 3D-tekniken i flera fall kan fungera som ett användbart hjälpmedel för möbelkonservering. / This thesis seeks to explain how the various 3D-technologies can serve as a practical aid in applied furniture conservation. The thesis deals with various techniques to scan and print, presents a selection of previous research relevant to the topic, and provides insight into the practical case studies. The technical development of 3D printing and scanning is advancing rapidly which raises the question whether the technology can be a useful tool in the field of conservation. The thesis presents a number of case studies where 3D technology has been used for documentation and restoration of various objects. These techniques have been compared with conventional methods. PLA is a printing fillament, perhaps primarily intended for commercial use. The work examines this material and its compatibility with other materials. After aging, the fillament undergoes a structural and color test. The results show that PLA is sensitive to UV-radiation and temperatures above 60°C. We believe that 3D technology can, in many cases, serve as a useful tool for furniture preservation.

I det här examensarbetet undersöks möjligheterna med framtida storskaliga 3D-skrivare i byggindustrin. Mycket händer just nu på området och vi är på väg mot en ny revolution i byggnadskonsten där robotarna och 3D-skrivarna kommer att ha en allt mer betydande roll. Arbetet undersöker i detalj hur vi skulle kunna använda oss av tekniken. En villa har fått stå modell för olika typer av experiment och redovisar olika tankar och idéer kring ämnet. / This Master Thesis project examines the opportunities with future large scale 3D-printing in the construction industry. A lot is happening with new 3D-printers and materials and we are on our way towards a revolution in the art of construction. A future world where the robots and 3D-printers will play a big role. The project examines in detail how we can use this new technique. A villa have been a model for different types of experiments and shows different thoughts and ideas around the subject.

This thesis was a project that was conducted on behalf of Lindbäcks Bygg AB, Träcentrum Norr and Luleå University of Technology. The goal of the project was to develop a new method of performing the electrical installation in the housing modules being built at Lindbäcks Byggs factory. This solution was to be faster, more cost efficient and improve the indoor climate in the final building. Earlier student projects had been done for solving this where the concept for new products had been produced. With that as a base, studies in the laws and standards that governs the electrical installation, a workplace study and interviews was performed and investigations in how the electrical installation currently is performed was done. From this an iterative development phase started, where the problem was broken down in to sub-problems to better be able to work them trough in depth one by one. The sub-problems that were identified was the ceiling junction box, wall junction box, wall – ceiling connection and the wire. During the development phase the need for a solution for when the wall junction box is to be installed in a double wall. To evaluate the different concepts 3d-printing was used extensively given the unbeatable possibility to find problems with the design that this provides. The results was a set of products and a new way of performing the electrical installation that combined reduced costs, shortened lead times, improved working conditions for the person performing the installation and improved indoor climate. The result of the project is presented in the form of a working prototype that can be installed in a module, used for evaluation at a testing facility and estimating production costs. / Detta examensarbete var ett projekt som utfördes på uppdrag av Lindbäcks Bygg AB, Träcentrum Norr samt Luleå Tekniska Universitet. Syftet med projektet var att ta fram en ny lösning för elinstallationen i de husmodulerna som tillverkas i Lindbäcks Byggs fabrik. Denna lösning skulle vara snabbare, mer kostnads effektiv och förbättra klimatet i den slutliga lägenheten. Projektet hade sin grund i tidigare studentprojekt på LTU där lösningskoncept hade tagits fram för detta i form av nya produkter. Med det som utgångspunkt genomfördes studier i de rådande lagar och standarder rörande elinstallation, studiebesök, intervjuer och undersökningar i hur elinstallation i dagsläget går till. Efter det kunde ett iterativt utvecklingsarbete påbörjas där problemet bröts ner i delproblem för att var för sig kunna arbetas igenom på djupet. Delproblemen blev takdosan, väggdosan, vägg-tak övergången och kablarna. Under arbetets gång kom även behovet fram för en lösning för då väggdosan skulle installeras i en dubbelvägg. För utvärdering av de olika koncepten användes 3d-utskrifter flitigt då detta gav en oslagbar möjlighet att finna problem med utformningen. Resultatet blev en uppsättning produkter och ett nytt arbetssätt som tillsammans leder till sänkta produktionskostnader, ledtider, förbättrar arbetsmiljön för arbetaren och ger ett bättre inomhusklimat. Resultatet av projektet presenteras i form av en funktionsprototyp som går att montera i moduler samt användas för utvärdering hos testningsanstalter och beräkna produktionskostnader.

This project aims to build up a soft robotic gripper that mimics human hands and design a closedloop control system. A soft gripper model is established with Finite Element Method (FEM) to describe the relation between air pressure input and gripper deformation. The best soft gripper dimensions are selected according to the FEM model and the gripper is then fabricated with Fused Deposition Modeling (FDM) 3D printing method. Closed-loop angle control before the soft gripper touches the object is used to ensure a precise grasp. A camera sensor is used for the acquisition of the bending angle and a pressure regulator is applied to supply the air pressure. A closed-loop experiment platform is built based on a proportional-integral (PI) controller to realize the precise deformation control of the soft gripper. Finally, the grasp of some soft or brittle objects using the soft gripper is performed as a demonstration. / Projektet syftar till att bygga upp en mjuk robotgripare som efterliknar mänskliga händer och utformar ett slutet styrsystem. Mjuk griparmodell är upprättad med Finite element Method (FEM) för att beskriva förhållandet mellan lufttrycksingång och gripar deformation. De bästa mjuka gripdimensionerna väljs enligt FEM-modellen och griparen tillverkas sedan med Fused Deposition Modeling (FDM) 3D-tryckningsmetod. Vinkelstyrning med sluten slinga innan den mjuka griparen berör objektet används för att säkerställa ett exakt grepp. En kamerasensor används för att erhålla böjningsvinkeln och en tryckregulator appliceras för att tillföra lufttrycket. En experimentplattform med sluten slinga är byggd baserad på en proportionellintegrerad (PI) styrenhet för att realisera den exakta deformationskontrollen för den mjuka griparen. Slutligen utförs grepp om vissa mjuka eller spröda föremål som använder den mjuka griparen som en demonstration.

Syfte: Att utreda hur digitala 3D-modeller bör anpassas inför utskrift i en 3D-skrivare samt undersöka hur en sådan modell kan användas i byggprocessens olika skeden. Metod: En fallstudie genomförs med en befintlig digital 3D-modell som utgångspunkt där intervjuer och action research används som datainsamlingsmetoder. Empirin jämförs och analyseras med det teoretiska ramverket som tagits fram genom litteraturstudier. Resultat: En fysisk 3D-modell skulle kunna användas i flera skeden i byggprocessen, huvudsakligen i idéskedet, produktionsskedet och genomgående processen som ett kommunikationsverktyg och vid reklam/försäljning/presentation för ökad förstående. Inför utskrift bör alla byggnadsdelar vara solida, detaljer bör raderas beroende på skala och komponenter bör bestå av samma material. Konsekvenser: Då intervjuerna utförs med personer med varierande kunskap och erfarenhet är det viktigt att beakta det faktum att förslag på användningsområden eventuellt inte är genomförbara i praktiken då dessa är önskemål. Trots detta kan användning av fysiska 3D-modeller rekommenderas i flera av byggprocessens skeden för ökad förståelse och bättre kommunikation, vilket även styrks av det teoretiska ramverket. Gällande anpassningar av en digital modell krävs en digital 3D-model som utgångspunkt och viss vana av 3D-projektering. Begränsningar: Då denna studie är en fallstudie utförd på ett specifikt fall, kan kunskap och rekommendationer inte generaliseras statistiskt på andra typer av byggnader. Dock kan resultatet i denna studie implementeras på liknande projekt om små justeringar tillämpas. På grund av det faktum att studien är kvalitativ med ett begränsat antal respondenter finns möjlighet till ett annat resultat om utförandet skett med andra förutsättningar. Nyckelord: BIM-modell, fysisk byggnadsmodell, 3D-modell, 3D-skrivare, 3D- utskrift / Purpose: To investigate how digital 3D models should be adapted to enable 3D printing for use in the construction process in its various stages. Method: A case study is conducted with an existing digital 3D-model where interviews and action research is used as a data collection method. The empirical data are compared and analyzed with the theoretical framework developed through literature studies. Findings: A physical 3D model can be used at several stages in the construction process, mainly in idea development stages, the production stage and throughout the process as a communication tool and for advertising/sales/presentation for increased understanding. Prior to printing, all parts of the building should be solid, details should be erased depending on the scale used and components should consist of the same material. Implications: Based on interviews with people with varying knowledge and experience within the subject, it is important to take into consideration the fact that the proposals on the fields of use may not be enforceable in reality since they are requests. Despite this, the use of physical 3D models can be recommended in several construction phases of the process for greater understanding and better communication, which is corroborated by the theoretical framework. Adaptions of a digital model require a digital 3D model as a prerequisite and a certain experience of 3D design. Limitations: Since this study is a case study conducted in a specific case, knowledge and recommendations cannot be generalized statistically to other types of buildings. However, with small adjustments, this study can be implemented in similar projects. Due to the fact that the study is qualitative with a limited number of interviewees, there is a possibility of a different result if the execution occurred with other conditions. Keywords: BIM model, physical building model, 3D model, 3D printer, 3D printing

A demonstration robot for conferences and fairs has been built from scratch. The demonstration robot is meant to create lasting impressions at the company booth at conferences or fairs. Thus, the robot needs traits that attract people to the booth and makes sure they remember that company. In this project, traits such as being able to move, do facial expressions and play audio have been developed. The robot has also been designed to draw as much attention as possible to the booth. This was achieved by building a robot that consists of a rolling sphere with a head that always remains on top. All movements are carried out from inside the sphere by four different motors. One motor moves the robot back and forth, two motors spin a flywheel to turn the robot and the last motor rotates the head. These motors are mounted at different places on an internal structure. The internal structure is connected to the sphere at two points, one on each side of the robot. At the top of the internal structure, magnets are placed. Thus, it can attach the head at the outside of the sphere by mounting magnets in the head. All movements of the robots are controlled by a hand controller, which has been made in this project. The head has a built-in display simulating two eyes. The display is driven by a Raspberry Pi. An internal speaker is built-in inside the head, connected to the Raspberry Pi. Each simulated eye consists of 64 squares that can be programmed to be in different colours, thus making it possible to express a wide range of facial expressions.Two PCBs were designed and manufactured to control the robot. One was placed inside the robot, and the other inside the hand controller. The PCBs can communicate over Bluetooth, which makes it possible to control the robot from the outside.All parts of the robot have been designed in a CAD program and subsequently 3D printed. 3D design in CAD was learned from a novice level, since there was no previous knowledge of this in the project group.In addition, a registration form has been developed that allows visitors to register at the booth. Making it easier for the company to connect with visitors after the conference or fair. The registration form is connected with the Raspberry Pi in the head of the robot via Wi-Fi. Thus, when new registrations occur, the robot can print the names of them while audio is played.

Structural optimization is a useful tool for engineers and designers in construction technology as well asvehicle and mechanical engineering. With structure optimization, a computer can, with the help of finiteelement analysis, calculate the smallest possible amount of material needed to meet the requirements onthe part to be produced.The purpose of this report is to use two different implementations for finite element calculations fortopology optimization of a beam. Results from the optimizations will then be 3D printed with differentsettings. The beam will be tested for displacement, stress and strain in a universal testing machine. Theresults from the experiment will be compared with computed simulations of the same beam.For the structural optimization, two methods are used and compared: Solid Isotropic Material withPenalization and Bidirectional Evolutionary Structural Optimization. A total of eight beams, four fromeach method, were printed with a 3D printer with two different positions on the printer bed and withdifferent degrees of infill ratios. These were tested with a machine that could register both pressure anddeformation and were filmed to be able to see the strain. The deformation of the beams was alsosimulated in a software computer program to see what deformation difference there was betweenexperiment and reality.It turned out that the beams that were printed behaved anisotropic even though solid plastic should beincluded among isotropic materials. The deformation of the model looked like the finite elementcalculation, but the actual deformation was significantly larger than what was calculated by the computersoftware.

Projektet gick ut på att utveckla ett antal koncept för att automatisera limningen av ett kullager som monteras i underdelen med hjälp av en kollaborativ robot. De ser detta som vägen framåt mot en mer effektiv produktion. Målet var att ta fram tre koncept för hur detta kan ske samtidigt som kraven upprätthålls. Projektet handlade endast om limningen av lagret och inte andra delar av sammanställningen av underdelen. Robotens gripdon som används vid sammanställningen fick dock inte modifieras på ett sätt som påverkar andra steg i processen. Underdelen är den komponent som fäster mätinstrumentet vid ett stativ. Den består av två huvuddelar som monteras vid varandra via ett lagerpar för att minimera oönskat spel. Utrymmet som finns tillgängligt begränsas huvudsakligen av robotens räckvidd och de andra stationerna i produktionslinan som roboten arbetar i. Tester av robotens förmåga att utföra de nödvändiga stegen genomfördes genom att stegvis testa dess egenskaper. Resultatet av dessa tester visade att roboten kunde utföra de nödvändiga stegen. De tre koncepten som togs fram byggde på varandras styrkor och svagheter med olika filosofier som grund. När dessa koncept var färdigställda utvärderades de och ställdes mot varandra i en beslutsmatris där det vinnande konceptet vidareutvecklades i CAD. Denna CAD-sammanställning omvandlades sedan med hjälp av 3D-utskrifter i PETG till en 1:1-skalig modell. Det koncept som valdes för vidareutveckling var det som bygger på att använda robotens rotationsförmåga och på så vis inte behöva några extra motorer. Resultatet blev då en station som uppfyller målen och går att använda för utveckling av produktionslinan. / The project aimed to develop several concepts for automating the bonding of a ball bearing that is mounted in the adapter housing with the help of a collaborative robot. They see this as the way forward to a more efficient production. The goal was to develop three concepts for how this can be done while maintaining the requirements. The project only dealt with the bonding of the ball bearing and not other parts of the assembly of the lower part. However, the robot's tongs used in the assembly could not be modified in a way that affects other steps in the process. The adapter housing is the component that attaches the measuring instrument to a tripod. It consists of two main parts that are mounted together through a pair of ball bearings to minimize unwanted play in the construction. The space available is mainly limited by the robot's reach and the other stations in the production line where the robot acts. Tests of the robot's ability to perform the necessary steps were carried out by systematically testing its features. The results of these tests showed that the robot could perform the necessary steps. Three concepts were developed that built on each other's strengths and weaknesses with different philosophies as a basis. When these concepts were completed, they were evaluated and compared in a decision matrix, where the winning concept was further developed in CAD. This CAD assembly was then converted using 3D printing in PETG to a 1:1 scale model. The concept chosen for further development was the one based on utilizing the robot's rotational capability, thus eliminating the need for any additional motors. The result was a station that meets the objectives and can be used for the development of the production line.

Additiv tillverkning eller 3D-utskrift som det även kallas är en produktionsprocess som kan erbjuda snabba prototyper med spännande och komplexa geometriska former. Under de senaste åren har expansionen för additiv tillverkning verkligen tagit fart och tekniken, kombinerat med nya progressiva material, blir alltmer efterfrågat. Jag har i detta examensarbete, tillsammans med Akademiska Hus och Stora Enso, undersökt potentiella produktionsmetoder för additiv tillverkning av storskaliga produkter i biokomposit. Det här samarbetet startade i mars 2022 och produkten som jag framställas är en ljudstol som jag valt att kalla Bönan. Den första versionen vi arbetade med visade sig vara för svår att producera med den additiva tekniken. Det är här mitt examensarbete tagit vid. I arbetet har jag undersökt hur mycket avkall jag som designer behöver göra för att produkten ska kunna produceras mer än bara en gång samt vilka moment som är essentiella för att ta en produkt från vision till produktion. Under examensarbetet har jag även fördjupat mina kunskaper inom additiv tillverkning genom att själv skriva ut småskaliga prototyper för att få en större inblick i produktionsprocessen och vilka tekniska aspekter som är fundamentala för att nå ett önskvärt slutresultat. Jag har även parallellt med detta haft kontinuerlig kontakt med Stora Enso och Akademiska hus och överlagt kring kommande steg i processen. Förhoppningsvis har mina fördjupade kunskaper inom additiv tillverkning och en mer holistiskt fokuserad utgångspunkt kunnat påverka verkshöjden på slutprodukten.

The project is about piezoelectric energy harvesters and piezoelectric bio-organic materials.Nowadays, various kinds of energy harvesters based on micro or nano materials are appliedinmanyelectronic applications, such as wearable devices and electricity generators. Amongthem, thepiezoelectric effect-based energy harvesters are more attractive in research and industryfields. Inrecent years, piezoelectric biomaterials become a popular option because they are availabletocouple electrical and mechanical energy in a biological, ecofriendly systemto generate electricityinreal time. Among them, γ- glycine crystals have been recently synthesized in wafer scale throughasimple polyvinyl alcohol (PVA)-assisted evaporation process exhibiting good piezoelectricperformance. However, so far there are no metal-free energy-harvesting devices basedonPVA-glycine film to enable green manufacturing. In this project, we proposed the direct inkwritingorganic PEDOT:PSS electrodes and PVA-glycine-PVA piezoelectric crystals to fabricate metal-freeenergy harvesters. The output voltage reaches 1.5 V at a load resistance of 500 MΩandunderaforce of 10 N. The performance is comparable to other glycine-based devices in recent literature.Our scalable, sustainable and low-cost printing process is expected to greatly contribute tothefieldof biomaterials-based piezoelectric energy harvesting. / Projektet handlar om piezoelektriska energiskördare och piezoelektriska bioorganiska material. Nuförtiden används olika typer av energiskördare baserade på mikro- eller nanomaterial i mångaelektroniska applikationer, såsom bärbara enheter och elgeneratorer. Bland dem är de piezoelektriskaeffektbaserade energiskördarna mer attraktiva inom forsknings- och industriområden. På senare år harpiezoelektriska biomaterial blivit ett populärt alternativ eftersom de är tillgängliga för att koppla elektrisk och mekanisk energi i ett biologiskt, miljövänligt system för att generera elektricitet i realtid. Bland dem har γ-glycinkristaller nyligen syntetiserats i waferskala genom en enkel polyvinylalkohol (PVA)-assisterad förångningsprocess som uppvisar god piezoelektrisk prestanda. Än så länge finnsdet dock inga metallfria energiskördande enheter baserade på PVA-glycinfilm för att möjliggöra gröntillverkning. I detta projekt föreslog vi direkt bläckskrivande organiska PEDOT:PSS-elektroder ochPVA-glycin-PVA piezoelektriska kristaller för att tillverka metallfria energiskördare. Utspänningennår1,5 V vid en belastningsresistans på 500 MΩ och under en kraft på 10 N. Prestandan är jämförbar medandra glycinbaserade enheter i nyare litteratur. Vår skalbara, hållbara och billiga utskriftsprocess förväntas i hög grad bidra till området för biomaterialbaserad piezoelektrisk energiskörd.