För att industrier ska hålla sig tekniskt uppdaterade krävs det att studenter, som så småningom blir personal, får utbildning som strävar efter modernisering. En viktig del inom modernisering i dag är automatisering via exempelvis automatiserad additiv tillverkning och off-line-programmering (OLP) som båda besitter stor potential, inte minst inom tillverkningsindustrin. Dessvärre så förekommer det brist på dokumentation om hur denna process går till steg för steg till färdig produkt, därför ämnar sig denna studie till att försöka täcka denna kunskapslucka genom att tillhandahålla en nybörjarvänlig dokumentation om processerna. Dokumentationen ska kunna bidra som referensverktyg i utbildningssyfte, där användaren kan genom nybörjarvänliga guider följa processen steg-för-steg från CAD-modell i SolidWorks till skapandet av robotbanor via 3D-printerprogrammet Slic3r och genom simuleringsprogrammen RoboDK och MotoSim utföra OLP som leder till simulering av additiv tillverkning. Tillvägagångssättet som tagits fram i denna studie valideras även genom automatiserad additiv tillverkning i verklig robotcell. Olika problem och idéer kring framtida forskning tas även upp i denna studie för att kunna utveckla och optimera processen. / In order for industries to stay technically up-to-date, it is necessary that students, who eventually become staff, receive education that strives for modernization. An important part of modernization today is automation via, for example, automated additive manufacturing and off-line programming (OLP), both of which have great potential, not least in the manufacturing industry. Unfortunately, there is a lack of documentation on how this process goes step by step to the finished product, so this study aims to try to cover this knowledge gap by providing a beginner-friendly documentation on the processes. The documentation should be able to contribute as a reference tool for educational purposes, where the user can through beginner-friendly guides follow the process step-by-step from CAD model in SolidWorks to the creation of robot paths via the 3D printer program Slic3r and through the simulation programs RoboDK and MotoSim perform OLP leading to simulation of additive manufacturing. The approach developed in this study is also validated through automated additive manufacturing in real robot cells. Various problems and ideas about future research are also addressed in this study in order to be able to develop and optimize the process.

Additive manufacturing, also known as 3D printing is the construction of a three-dimensional object from 3D CAD model. The process includes that material depositing, joining or solidifying using computer control. It is getting widely used in many fields, such as architecture and civil engineering, industry and even medical fields. Also, the prevalence of 6 axis industrial robot gives researchers and engineers extended possibilities to design and create with the additional degrees of freedom. This project has been conducted at KTH ABE school and ITM school. In recent years, The ABE school explored the possibility of 3D printing with building materials such as concrete which provides a practical basis for the implementation of this project. The ITM school gave guidance and suggestions for this project based on their experience in industrial manufacturing and robot control. The goals were to propose an improvement of current workflow and explore a detection strategy for the defection of concrete 3D printing product. Due to the material limitations of concrete and robot control, the previous printing tasks that should have been automated require human supervision and intervention, which affects work efficiency and completion of finished product. In order to avoid this, an Intel RealSense L515 Lidar camera was applied to capture a point cloud of product to detect the height of product and program can compensate the print layers number and robot trajectory. The industrial robot is controlled by KRL generated from the known trajectory. The implementation of this project consists of background research, design the layout of 3D printing system, algorithm development and case study. A simple clay model is produced during this project to study the feasibility of this method. / Additiv tillverkning, även känd som 3D-utskrift, är konstruktionen av ett tredimensionellt objektfrån 3D CAD-modellen. Processen innefattar att material avsätter, sammanfogar eller stelnar under datorstyrningen. Det används allmänt inom många områden, till exempel arkitektur och anläggning, industri och till och med medicinska områden. Också, förekomsten av 6-axligindustrirobot ger forskare och ingenjörer mer möjlighet att designa och skapa på grund av fler frihetsgrader. Detta projekt har genomförts vid KTH ABE-skolan och ITM-skolan. Under de senaste åren har ABE -skolan undersökt möjligheterna till 3D-utskrift med byggmaterial som betong, vilket ger en teoretisk grund för genomförandet av detta projekt. ITM-skolan gav vägledning och förslag för detta projekt baserat på deras erfarenhet av industrielltillverkning och robotstyrning. Målen var att föreslå en förbättring av det nuvarande arbetsflödet och utforska en detekteringsstrategi för osäkerheten i konkret 3D-utskrift. På grund av den materiella begränsningen av betong och felaktighet i robotstyrning kräver de tidigare utskriftsuppgifterna som borde ha automatiserats mänsklig övervakning och intervention. Detta påverkar arbetseffektiviteten och färdigställandet av den färdiga produkten. För att undvika detta tillämpades en Intel RealSense L515 -radarkamera för att fånga produktensmoln för att upptäcka produktens höjd och programmet kan kompensera antalet utskriftslager och robotbanan. Industriroboten styrs av KRL genererad från den kända banan. Genomförandet av detta projekt består av bakgrundsresurser, design av layouten för 3D -utskriftssystem, algoritmutveckling och fallstudier. En enkel lermodell produceras under detta projekt för att studera genomförbarheten av denna metod.

Pure copper (Cu) has the properties of high optical reflectivity and surface tarnishing as well as excellent thermal and electrical conductivity. Accordingly, laser-based additive manufacturing (AM) techniques confront various difficulties to produce thismaterial. In contrast, the electron beam melting (EBM) process is paving to become an excellent method to manufacture AM parts from such materials. This is since theelectron beam is not influenced by the optical reflectivity of the material. Furthermore, EBM works under vacuum that can protect the powder material from oxidization. In addition, the high working temperature and preheating process for each layer canensure a uniform heat input and a much lower cooling rate. Hence, the EBM processcan significantly prevent the parts from delamination failure caused by residual stress. Accordingly, this research work is intended to investigate the EBM processability and geometrical freedom/accuracy of EBM made copper components. The 99.95% pure Cu powder with a particle size range of 45-100μm are used to produce samples. All the samples are built with a certain layer thickness of 50μm with altering parameters, including the processing temperature, line offset, focus offset, beamspeed, and beam current. It is found that the processing temperature of 500°C leadsto low density and severe lateral melting/sintering. Accordingly, the temperature is lowered to 450°C, 400°C, 350°C, and 310°C to control the excessive lateral melting. Since dense parts could only be produced above 400°C, this work focuses on developing 400°C processing temperature with different line offset, focus offset, beamspeed, and beam current. However, it is observed that the processing window of the EBM process is rather narrow, too high or too low energy input could both result in a porous part with severe distortion. After many experimental optimizations runs, the combination of the optimum parameters is reached which can deliver parts with over 99% density and a good geometrical stability. After optimization, the benchmark partsare designed and manufactured according to electrical and thermal applications (using the optimum parameters). Afterwards, the corresponding geometrical freedomand accuracy of the copper components made by EBM is assessed and discussed. / Ren koppar (Cu) har egenskaper som hög optisk reflektivitet och ytans anlöning samt utmärkt termisk och elektrisk ledningsförmåga. Följaktligen möter laserbaserad additiv tillverkning (additive manufacturing, AM) olika svårigheter när det gäller att producera detta material. Däremot är elektronstrålesmältning ("electron beam melting", EBM) på väg att bli en utmärktmetod för att tillverka AM-delar av sådana material. Detta beror på att elektronstrålen inte påverkas av materialets optiska reflektivitet. Dessutom arbetar EBM under vakuum som kan skydda pulvermaterialet från oxidering. Dessutom kan den höga arbetstemperaturen och förvärmningsprocessen för varje lager säkerställa en jämn värmetillförsel och en mycket lägre kylningshastighet. EBM-processen kan därför i hög grad förhindra att delamineringsfel orsakade av restspänningar uppstår. Syftet med detta forskningsarbete är därför att undersöka EBM-processbarheten och den geometriska friheten/precisionen hos EBM tillverkade kopparkomponenter. Det 99,95 % rena Cu-pulvret med ett partikelstorleksområde på 45-100 μm används för att producera prover. Alla prover är byggda med en viss tjocklek på 50 μm med ändrade parametrar, inklusive bearbetningstemperatur, linjeförskjutning, fokusförskjutning, strålhastighet och strålström. Det har visat sig att bearbetningstemperaturen på 500°C leder till låg densitet och allvarlig lateral smältning/sintring. Följaktligen sänks temperaturen till 450°C, 400°C, 350°C och 310°C för att kontrollera den överdrivna laterala smältningen. Eftersom täta delar endast kunde produceras över 400°C, fokuserar detta arbete på att utveckla 400°C bearbetningstemperatur med olika linjeförskjutning, fokusförskjutning, strålhastighet och strålström. Det observeras dock att bearbetningsfönstret för EBMprocessen är ganska smalt, för hög eller för låg energitillförsel kan båda resultera i en porösdel med allvarlig förvrängning. Efter många experimentella optimeringskörningar uppnås kombinationen av de optimala parametrarna som kan leverera delar med över 99% densitet och en god geometrisk stabilitet. Efter optimering designas och tillverkas benchmarkdelarna i enlighet med elektriska och termiska applikationer (med optimala parametrar). Därefter bedöms och diskuteras motsvarande geometriska frihet och noggrannhet hos kopparkomponenterna tillverkade av EBM.

This project was initiated by Postnord who wanted to develop their own large frame FDM 3D printer, mainly for two reasons. The first reason was to be able to use the collaboration between Postnord and KTH to present how Postnord are promoting domestic production in the same time as portraying themselves as leaders in the field of additive manufacturing in Sweden. The second reason was to get a machine with the ability to print both small- and large-scale prototypes and products to be used in an industrial environment. The targeted goals and desired outcome of the PP3D (PostPaper3D - project name) was to construct a large frame FDM 3D printer, with a build area of 1 square meter and (if possible) a printing volume of 1 cubic meter, capable of printing parts for industrial applications. This would be achieved by using industrial components and state-of-the-art open source 3D printing control systems. Sensors for filament run-out detection and automatic printer bed levelling was also desired. On top of these goals KTH-IIP wanted the project work to focus on the construction of large frame FDM 3D printers, what challenges appear in scaling up the technology, to further the internal vision of developing strategic competencies in the field of additive manufacturing - as requested by the industry. The result of the project was a FDM 3D printer with a build volume of 1000x1000x950 [mm] that comes with dual independent extruders - meaning it may either print two copies of the same part simultaneously or utilize both printer heads to work on a single component. The top tested speed (printing) was 100 [mm/s] and the top tested movement speed was 250 [mm/s]. The theoretical accuracy of the machine is 50 [μm] but this has not been tested in this project. In the scope of the master thesis all prototype-symptoms were not eliminated, where the most considerable issue being the motors occasionally skipping steps (and losing their location) during rapid accelerations and changes in velocity. When this happens, it will most likely result in a failed print. The proposed solution for this is to further adjust the firmware to allow for finer, more regulated accelerations and speeds. Another possible solution is to replace the motors with stronger ones. In delivery the machine operates using state of the art components and software, from prominent Swedish and international producers. An interview of Isak Emericks alongside the printer can be seen in Appendix B, in the form of a newsletter. / Det här projektet initierades av Postnord som ville utveckla en egen storskalig FDM 3D printer, huvudsakligen på grund av två anledningar. Den första för att kunna använda samarbetet med KTH för att visa hur Postnord främjar inhemsk produktion samtidigt som de själva är ledare och initiativtagare inom additiv tillverkning i Sverige. Den andra anledningen var för att få tag på en maskin som har möjligheten att skriva ut stora- och småskaliga prototyper och produkter som kan användas i en industriell miljö. De uppsatta målen och önskvärda resultatet med PP3D (PostPapper3D - projektnamn) var att konstruera en storskalig FDM 3D skrivare, men en byggarea på 1 kvadratmeter och (om möjligt) en byggvolym på 1 kubikmeter, kapabel att skriva ut delar för industriella tillämpningar. Det här skulle uppnås genom att använda industriella komponenter och toppmoderna kontrollsystem för 3D skrivare. Sensorer för att upptäcka när utskriftsmaterialet var på väg att ta slut och automatisk utjämning av byggytan var också önskvärt. Förutom dessa målsättningar så ville KTH-IIP att arbetet skulle fokusera på konstruktionen av en storskalig FDM 3D skrivare, vilka utmaningar och problem som uppstår när tekniken skalas upp, för att fortsätta den interna visionen om att utveckla strategiska kompetenser inom additiva tillverkningsmetoder - vilket industrin efterfrågade. Resultatet av projektet var en 3D skrivare med en byggvolym på 1000x1000x950 [mm] som kommer utrustad med två (individuellt styrda) utskriftshuvuden - som antingen kan skriva ut två identiska kopior av samma objekt eller som kan arbeta tillsammans för att bygga upp en komponent mer effektivt. Den högsta testade utskriftshastigheten var 100 [mm/s] och den högsta testade hastigheten för rörelse var 250 [mm/s]. Den teoretiska upplösningen hos maskinen är 50 [μm] men det här har inte kontrollerats i det här projektet. Inom omfattningen av ett examensarbete (civilingenjör) så hann inte alla prototyp-symptom elimineras, där det mest betydande problemet var att motorerna bitvis missar steg (och förlorar sin positionering) under hastiga accelerationer och förändringar i rörelseriktning. När detta händer så resulterar det oftast i misslyckade utskrifter. Den presenterade lösningen för det här är att fortsätta justera mjukvaruinställningarna tills finare och mer kontrollerade rörelsemönster uppnås. En annan tänkbar lösning är att byta ut motorerna mot starkare varianter. Vid leverans så nyttjar maskinen toppmoderna komponenter och mjukvara, från framstående svenska och internationella producenter. En intervju med Isak Emericks tillsammans med 3D skrivaren hittas i Bilaga B, i formen av ett nyhetsbrev.

Sammanfattning Syfte Studiens syfte var att utvärdera bindningsstyrkan mellan protesbas och protestand beroende på framställningsteknik, med 3D-printning eller fräsning, och efter åldring.Material och metodTotalt framställdes 40 provkroppar varav 20 tillverkades genom 3D-printning (P) med SprintRay EU (SprintRay GmbH, Iserlohn, Tyskland) och 20 genom fräsning (F) med Ivotion (Ivoclar Vivadent AG, Schaan, Liechtenstein). Hälften av de frästa (TF) och 3D-printade provkropparna (TP), det vill säga 10 av varje, utsattes för 5 000 termocykler i temperaturerna 5 och 55 °C (T) och förvarades i destillerat vatten i 48 timmar vid en temperatur på 37° C. Bindningsstyrkan mättes genom ett skjuvkrafttest enligt standardiserade metoder.Envägs-ANOVA och Tukey’s test användes för statistisk utvärdering av resultaten där signifikansnivån sattes till α=0,05. En frakturanalys utfördes för att bedöma frakturtyper. Resultat Resultaten visade att P hade en signifikant högre bindningsstyrka än F (p<0,001). Skillnaden kvarstod även efter åldring. Det var ingen signifikant skillnad (p=0,626) i bindningsstyrkan mellan F och TF. TP uppvisade signifikant lägre bindningsstyrka jämfört med P (p=0,007).Alla F fick en adhesiv och kohesiv blandfraktur. P fick nio kohesiva och en adhesiv fraktur. TF fick sex adhesiva och fyra blandfrakturer. TP fick sju kohesiva och tre blandfrakturer. Slutsats 3D-printade material har en högre bindningsstyrka mellan protesbas och protestand jämfört med frästa. Åldring har en större negativ inverkan på bindningsstyrkan mellan protesbas och protestand om materialen är 3D-printade jämfört med om de är frästa. / Abstract Objective The aim of the study was to evaluate the bond strength between denture base and denture tooth depending on the manufacturing technique, fabricated through either 3D-printing or milling, and after ageing.Material and methods40 specimens were produced, 20 were produced through 3D-printing (P) using SprintRay EU (SprintRay GmbH, Iserlohn, Genmany) and 20 through milling (F) using Ivotion (Ivoclar Vivadent AG, Schaan, Liechtenstein). Half of the milled (TF) and printed specimens (TP), i.e., 10 of each group, underwent 5 000 cycles of thermocycling and were stored in distilled water for 48 hours at a controlled temperature of 37° C. Bond strength was evaluated using a shear bond strength test.One-way ANOVA and Tukey’s test were employed to assess the results with a significance level at α=0.05. Fracture analysis was conducted to evaluate the fracture type. Results The result showed that P had significantly higher bond strength compared to F (p <0.001). The difference remained after the ageing process. The comparison between F and TF yielded non-significant results (p=0.626). P had significantly higher bond strength than TP (p=0.007).All F had mixed fractures of adhesive and cohesive. P had nine cohesive and one adhesive fracture. TF had six adhesive fractures and the remaining were mixed fractures. TP had seven cohesive fractures and three mixed fractures. Conclusion 3D-printed materials have higher bond strength between the denture base and denture tooth compared to milled materials. Ageing has a greater negative impact on the bond strength between the denture base and denture tooth of printed materials compared to milled materials.

Detta examensarbete omfattar produktutvecklingen av ett multiaxiellt styrt maskinstativ, som senare vid en slutlig produkt skall vara ämnad för användning inom additiv tillverkning. Arbetet som utförts har lett fram till konceptframtagning, materialval och tillverkning av en skalkonstruktion för ett 3-axiellt styrt maskinstativ. Tester och simuleringar har gjorts för att se om maskinkonstruktionen går att använda efter de kravspecifikationer som ställts av värdföretaget. Konstruktionen höll sig väl inom sin tolerans på 100 mikrometer vid rumstemperatur men visade vissa felmarginaler vid arbetstemperaturen på 600 grader Celsius. Resultaten som erhållits har analyserats för att kunna ge vidare förslag på förbättringar av konstruktionen då det ännu kvarstår implikationer vid säkerställandet av toleranserna vid arbetstemperaturen. / This thesis covers the product development of a multi-axial driven machine frame, which at a later stage will be intended to be used in additive manufacturing. The work that has been performed has led to concept development, material selection and manufacturing of a shell construction for a 3-axially driven machine construction. Tests and simulations have been done to verify if the machine design can be used by the specifications set by the host company. The construction was well within its tolerance of 100 microns at room temperature but showed some error margins at the operating temperature of 600 degrees Celsius. The results obtained have been analyzed in order to provide further suggestions for improvement of the structure when there still remain implications in ensuring the tolerances at operating temperature.

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.

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.

Durch die Verwendung von 3D-Druck-Verfahren wird die Gestaltung der Komponenten revolutioniert, weil die Form nicht mehr abhängig vom Fertigungsverfahren ist. Dabei werden auch optimale Gitterstrukturen innerhalb der Komponenten immer wichtiger. Diese Stützstrukturen können in Creo Parametric 4.0 mit dem neuen «Lattice-Feature» modelliert und Creo Simulate analysiert werden. Parallel dazu kann man mit ProTopCI (Hersteller CAESS, PTC Partner Advantage, Silver) eine Topologieoptimierung mit Stützstrukturen durchführen. Der Vortrag beleuchtet die Unterschiede dieser 2 Methoden.

Background: Additive manufacturing is a manufacturing process that has for the past 30 years been used substantially within the branch of industry. By adding material layer-by-layer, an object will be designed, and this method is called 3D-printing. Despite the advantage of building an object without assemblage as in traditional manufacturing, there is a lot of limitations with this additive manufacturing. Are there more opportunities than difficulties with additive manufacturing or is this manufacturing process too advanced too take over the traditional manufacturing process once and for all?    Purpose: The purpose with this study is to increase understanding for promises and challenges with additive manufacturing and in which context it is adequate to use. Which elements makes it more appropriate and which are less, with additive manufacturing.   Implementation: In the theoretical frame of reference, an integrative review study has been formed, by collecting and working with data from precious studies. The focus applies on the content of additive manufacturing, differences between traditional manufacturing and additive manufacturing only in theoretical frame of reference, promises and challenge with AM-processes, logistical aspects that focuses on the service elements that interact between organizations and customers but also the quality issues that concern additive manufacturing, order qualifiers and order winners that makes the establishment unique also adequacy of materials for different AM-processes. The empirics contain data and information from two concerned organizations that utilize additive manufacturing, but also how they go about to achieve competitive advantages. The analysis compiles the theoretical frame of reference that is formed by the data from previous additive manufacturing studies. Together with the empirics that has been brought by the concerned companies. Through the question formulation and a designed survey study that was given to the two companies, an information rich integrative review was embodied.   Conclusion: This case study shows, as well as other studies that concern additive manufacturing, the conclusion is the same. The conclusion shows that additive manufacturing leads to elements such as cost reduction regarding manufacturing, reduced tied capital, to shorten the lead time, less haul, more environmentally friendly and to make complex geometric objects that are hard to design through traditional manufacturing. There are differences between the companies chosen AM-processes, because each AM-process uses different material. Material offering is more considerable to Company A that uses plastics than to Rise Swecast AB that uses powder within metal production. Adequacy for additive manufacturing applies more to build geometric complex objects, manufacturing of lower production volumes. It applies less to larger production volumes, limit of material supplies of different AM-processes and also for building larger objects. There are also quality issues that concern the printout, thus there is no feedback equipment, but this controls after each printout to avoid variations between printouts and between AM-processes. Additive manufacturing will take more place in the industry branch, in the future, and eventually replace processes within the traditional production. There are great opportunities for additive manufacturing that will lead to profitability for companies and customers through decentralization, meaning that organizations do not need to invest in a whole factory. / Bakgrund: Additiv tillverkning är en tillverkningsprocess som har på de senare åren börjat användas avsevärt det senaste 30 åren, inom industribranschen. Genom att addera material lager-för-lager bildas ett objekt och denna metod kallas för 3D-printing. Trots fördelen med att kunna tillverka ett objekt komplett utan att behöva montera ihop delar som i traditionell tillverkning, finns det många begränsningar med additiv tillverkning. Finns det fler möjligheter än svårigheter med additiv tillverkning eller är tillverkningsprocessen för avancerat för att ta över den traditionella tillverkningsprocessen helt?   Syfte: Rapportens syfte är att öka förståelsen för möjligheter och svårigheter med additiva tillverkningsprocesser samt i vilken kontext det är lämpligt att använda. Vilka faktorer gör det mer eller mindre lämpligt med additiv tillverkning.   Genomförande: I studiens teoretiska referensram har en fallstudie utförts genom att samla in och bearbeta data från tidigare studier. Här utformas studiens teori med fokus på innebörden av additiv tillverkning, jämförelse mellan traditionell tillverkning samt additiv tillverkning enbart i TR, möjligheter och svårigheter med tillverkningsprocessen, logistiska aspekter som fokuserar på den leveransserviceelement som samspelas mellan företag och kunder samt att detta inkluderar kvalité problem som uppstår med AM, orderkvalificerare och ordervinnare som gör företagen unika samt lämplighet av material för olika additiva tillverkningsprocesser. I empirin hittas data och information från två berörda företag som använder sig av additiv tillverkning inom produktionsområden och hur de går tillväga för att uppnå konkurrensfördelar. I analysen sammanställs den teoretiska referensram som utformats med hjälp av data från tidigare studier om additiv tillverkning, tillsammans med empirin som tagits fram med hjälp av dessa två berörda företag. Genom ett frågeställningsformulär och en utformad enkätstudie som gavs till respektive företag, kunde en informationsrik litteraturstudie utföras.    Slutsats: Denna fallstudie visar likaså majoriteten av tidigare studier som berör additiv tillverkning, samma slutsats. Slutsatsen visar att additiv tillverkning leder till faktorer såsom kostnadsreducering gällande produktion, minskad bundet kapital, förkortade ledtider, färre transportsträckor, mer miljövänligt, skapa komplexa geometrier som är svårt att skapa på traditionellt vis. Det finns även skillnader mellan företagens valda AM-processer då företagen använder sig av olika tillverkningsprocesser och olika 3D-printer samt material. Materialutbudet är större hos Företag A som använder sig av plaster än hos Rise Swecast AB som använder sig av kvartssand vilket används inom metalltillverkning. Lämpligheten för additiv tillverkning passar mer vid uppbyggnad av komplexa geometrier, tillverkning av låga produktionsvolymer. Men lämpar sig mindre vid stora produktionsvolymer, begränsning vid materialval av olika AM-processer samt vid tillverkning av stora objekt. Det fanns även kvalitetsproblem gällande utskrifter då det inte finns några återkopplingsverktyg, men detta kontrolleras vid varje utskrift för att undvika variationer mellan utskrifter och processer. Additiv tillverkning kommer i framtiden att ta alltmer plats inom industribranschen och kommer även eventuellt att ersätta andra processer inom den traditionella tillverkningen just för att den bidrar med både med lönsamhet för företag samt kunder genom decentralisering, det vill säga att man inte behöver vara långt ifrån kunden samtidigt som man inte behöver investera i en hel fabrik.