No description available.

vardagligen världen över. Deras användningsområden påverkas ofta genom att blanda dem med förstärkningsmaterial för att bilda kompositer. En sådan komposit är blandningen av polypropylen (PP) och glasfiber. Framställningen av PP och glasfiber orsakar dock miljöproblem då de produceras med hjälp av fossila råvaror, vilket leder till utsläpp av växthusgaser. Det är därmed av intresse att minska effekten som kompositer har på miljö och hälsa genom att istället använda grönare förstärkningsmedel som exempelvis cellulosa.  I denna studie användes cellulosaoxalat (COX) som förstärkningsmedel, maleinsyraanhydridpolypropylen (MAPP) som kopplingsmedel och polypropylen (PP) som matris. COX:et pH-justerades till pH 8 för att öka dess termiska stabilitet med 30°C, sedan torkades det i ugn och mortlades därefter till ett fint pulver. Hydroxylgrupper i oxalatet ökar bindningsstyrkan mellan den hydrofila änden av MAPP:en och COX:et, medan den hydrofoba änden av MAPP:en binder till PP via van der Waals krafter. Två koncentrationer av MAPP, 1 vt% och 2 vt% per 10 vt% COX av slutkompositen testades. Genom att använda COX och MAPP istället för obehandlad cellulosa kan interaktionen vid gränsskiktet förbättras och ett starkare material erhållas. Extrudering och injektionsformsprutning användes för att producera och forma kompositen samt referensprover. De två former som producerades var enligt ISO 527-2-1 och ISO 178 för drag- respektive böjtester. Testerna används för att bestämma provernas mekaniska egenskaper. Smältflödesindex utfördes också enligt standarden ISO 1133 för att få en indikation om ändringar i viskositeten. Resultatet visade att ett förhållande på 1:10 vt% MAPP till COX gav upphov till större E - modul, dragspänning och böjspänning, men lägre brottgräns, än om förhållandet var 1:5. Användningen av MAPP minskar E-modulen i kompositen, men gav upphov till högre maximal drag- och böjspänning samt högre brottpunkt jämfört med prover utan MAPP. Detta är en tydlig indikation att interaktionen vid gränsskiktet har förbättrats och att användning av kopplingsmedel vid produktion av kompositer är väsentlig. Högre koncentrationer av COX gav dessutom upphov till att E-modulen och den maximala kraften provet kunde motstå ökade. Data för glasfiber som förstärkningsmaterial i PP erhölls från äldre litteratur och jämfördes med resultaten för COX. Vid jämförelsen visades att alla mekaniska egenskaper, bortsett från töjningen vid brottgränsen, var lägre för kompositer med COX än för glasfiber. COX kan alltså inte användas som en direkt ersättning till glasfiber i alla situationer, utan en del av användningsområdena blir begränsade. Resultatet av smältflödesindex påvisade att smältflödet av kompositen nästan halverades för varje 10 vt% av tillsatt COX, en tydlig indikation på att viskositeten ökat.

Plast ger otroliga möjligheter i form av stor variation för materialanvändning. Tyvärr sker det dock på bekostnad av miljön då de ackumuleras i naturen. En kompromiss mellan hållbarhet och fortsatt plastanvändning skulle kunna vara att använda biomassa som fyllnadsmaterial i plastkompositer istället för plast. Detta skulle i sin tur minska mängden plast och öka användningen av förnybara råvaror. Naturligtvis måste de mekaniska och termiska egenskaperna också vara av acceptabel kvalitet för materialtillämpningar och helst även erbjuda någon form av uppgradering av det redan existerande materialet. Ett potentiellt fyllnadsmaterial är Woodmer, en LCC (lignin kolhydrat komplex) som produceras av Ecohelix. Woodmers förmåga att agera som ett termoplastiskt kompositmaterial analyserades och jämfördes med de respektive jungfruliga termoplasterna. Tre olika plaster används som bas för kompositerna och dessa plaster var akrylnitril-butadien-styren (ABS), polymjölksyra (PLA) och lågdensitetspolyeten (LDPE). Resultaten visar att det är möjligt att skapa homogena Woodmer/termoplast kompositmaterial. När det gäller de termiska egenskaperna, så gav inte UL 94 någon brandklassificering på materialen, några positiva effekter observerades i TGA och resultaten från DSC var mestadels oförändrade jämfört med respektive jungfrulig plast. Dragprovning visade å andra sidan att de mekaniska egenskaperna påverkas negativt av högre Woodmer tillsatser men effekten varierade kraftigt mellan de olika plasterna då LDPE var minst påverkad och PLA mest påverkad. Framtida forskning bör fokusera på att tillverka material genom dubbelskruv extrudering eftersom det tyvärr fanns problem med blandningen i enkelskruv extrudering. Ytterligare forskning kring materialens morfologi, löslighet och så vidare krävs också för att se om kompositerna är lämpliga material eller om det finns några oförutsedda problem. / Plastics provide incredible opportunities in the form of great versatility for material usage. However, this comes at the cost of environmental issues as they accumulate in the environment. Therefore a compromise between sustainability and continued plastic usage is to use biomass as a filler material in plastic composites instead of virgin plastics. This would in turn reduce the amount of plastic and increase the usage of renewable raw materials. Of course the mechanical and thermal properties must also be of acceptable quality for material applications and preferably even offer some form of improvement to the preexisting material. One potential biomass filler material is Woodmer, a LCC (lignin carbohydrate complex) produced by Ecohelix. The viability of Woodmer as a thermoplastic composite material was analysed and compared to virgin thermoplastics. Three different plastics were used as basis for the composites and these plastics were Acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), polylactic acid (PLA) and low density polyethylene (LDPE). The results show that it is possible to create homogenous Woodmer/thermoplastic composites. As for the thermal properties, while the UL 94 provided no flame classification on the materials some positive effects were observed in TGA and the results from the DSC were similar to the virgin plastics. The tensile test on the other hand showed that the mechanical properties were negatively affected by increasing Woodmer additions but the effect varied substantially between the different plastics as LDPE was the least affected and PLA the most affected. Future research should focus on making the materials through twin screw extrusion as there were unfortunately issues with the mixing from single screw extruders. Further research regarding the materials morphology, solubility and so forth are also required to see if the composites are suitable materials or if there are any unforeseen issues.

Plastic waste is a severe environmental problem in today's society which has been noticed and discussed during the last couple of years. A constant increase of production over the last decades hasled to a large amount of plastic waste ending up in oceans as microplastics. With harder restrictions of plastic use from the European Parliament, alternative plastics that are bio-based and therefore degradable have increased in demand. The aim of this project was therefore to synthesize alignocellulose-based material which contains the minimum amount of latex, the plastic component, while still satisfying the same requirements as a thermoplastic. The original idea was to create the latex with PISA-RAFT technique however, this was not possible since the needed materials could not be delivered due to COVID-19, therefore radical emulsion polymerization was carried out. Two latexes were synthesized to create composites with wheat-straw, latex A and latex B. Both latexes consisted of 75% of monomer vinyl acetate (VAc) which was the main component but with different weight percentages of monomers methacrylic acid (MAA) and methyl methacrylate (MMA). Latex A consisted of 20 % MAA and 5% MMA and latex B consisted of 20% MMA and 5% MAA. Latex A and latex B were then mixed with wheat straw to create composites. Due to problems withthe wheat-straw composites one additional composite was created to be able to do all of the analyses. This composite was created by using filter paper as biofiber to mix with the two different latexes. Various characterization analyses including FE-SEM, DLS, DSC, FTIR, NMR, TGA and tensile tests were performed on the composites. The NMR and DSC analyses indicated that the actual composition of monomers differs from the theoretical composition and demonstrates that the presence of MAA is hard to detect. This is due to the DSC value for latex A experimental Tg being lower than latex B experimental Tg when latex A consists of more MAA which has a higher detected Tg. During the NMR analysis MAA was also not detected in either latex A nor latex B. The analyses of FTIR contradicts the NMR and DSC analyses hence peaks believed to be from MAA are detected. When comparing the analysis for latex A and B, DLS analysis resulted in latex A having a low PDI and a bigger emulsion sphere size which is preferred when producing composites. The tensile test resulted in latex B achieving the higher values for Young’s modulus and max stress while latex A had a higher value for strain at break. The TGA and DSC analysis however resulted in latex B having a higher Tg and higher thermal stability. The overall analyses indicated that latex B was the most optimal choice for composite production with aslight difference. The analysis of the composites indicated by FE-SEM that the interaction between latex and filter paper were higher than for latex and wheat straw. A total of four wheat-straw composites were created with the weight-ratio of wheat-straw:latex, 50:50 and 75:50 for both latex A and B. Due to not being able to grind the wheat straw to the minimum size needed to create composites only FE-SEM and FTIR analyses of the wheat-straw composites could be made. Because of this no conclusion could be made whether the 75:50 or 50:50 weight ratio was the most optimal. / Plastavfall är ett allvarligt miljöproblem i dagens samhälle som uppmärksammats mycket under de senaste åren. En ständig ökning i produktionen under de senaste decennier har lett till att stora mängder plast hamnat i haven där de sönderdelas till mikroplaster. Med strängare krav av plastanvändning från Europaparlamentet har nya alternativa plaster som är biobaserade och därmed nedbrytbara ökat i efterfråga. Målet med detta projekt var därför att syntetisera ett lignocellulosabaserat material som innehåller så lite icke-nedbrytbar latex, plastkomponenten, som möjligt utan att behöva mista de egenskaper som efterfrågas av termoplaster idag. Den ursprungliga idén var att syntetisera latexen genom PISA-RAFT tekniken, dessvärre pga rådande omständigheter gällande COVID-19 var detta inte möjligt då materialen som behövdes inte kunde levereras. Därför syntetiserades latexen genom emulsionspolymerisation istället. På grund av problem med halmen skapades två olika typer av kompositer, halm kompositer och filterpapper kompositer. De två kompositerna gjordes i två varianter, en innehållande latex A och en med latex B. Latex A och B syntetiserades av olika mängd monomerer vilka var metakrylsyra (MAA) och metylmetakrylat (MMA). Både latex A och B innehöll 75 % av monomeren vinylacetat (VAc). Olika karakteriseringsmetoder, FE-SEM, DLS, DSC, FTIR, NMR, TGA och tensile test utfördes på kompositerna. NMR och DSC analyserna indikerade att den analyserade kompositionen av monomererna skiljer sig åt från den teoretiska kompositionen då närvaron av MAA var svår att detektera. FTIR analysen motsäger dock de analyserade värdena av NMR och DSC då MAA tros ha detekteras då. För jämförelsen av latex A och B resulterade DLS i lägre PDI och större emulsions sfärer för latex A vilket föredras vid produktion av kompositer. Genom analys av tensile test uppnådde latex B högre värden för Young`s modul och max stress medans latex A uppnådde högre värden för belastning vid brottet. TGA och DSC analysen resulterade dock i högre Tg och högre termisk stabilitet för latex B. Den övergripande analysen indikerade att latex B var det mer optimala valet för kompositproduktion meden liten skillnad i jämförelse. Analysen av kompositerna genom FE-SEM indikerade att interaktionen mellan latex och filterpapper var högre än latex och halmen. Total skapades fyra halm kompositer med halm:latex viktförhållandet 50:50 och 75:50 för både latex A och B. Till följd av att halmen inte kunde malas ned till den minimala storleken som behövdes för att bilda kompositer, kunde endast FE-SEM och FTIR analyser utföras. På grund av detta kunde ingen slutsats dras om vilket viktförhållande, 50:50 eller 75:50, som bildade den mest optimala kompositen.

This thesis has been performed at BAE Systems Hägglunds, which is located in Örnsköldsvik. Hägglunds has a wide background of engineering, where they have manufactured all from airplanes to lifting cranes. Currently they only produce track vehicles at Hägglunds, where they manufacture the CV90 and BVS10 models. This thesis concerns the BVS10 which is an all-terrain-vehicle. The main purpose with the BVS10 is to enable transportation of material and personnel thru tough terrain. It isn’t designed for hard combat because of its lack of armor in favour of mobilityThe background of this work is that the BVS10 in recent years has been used more and more in close combat. It has also driven over many IED’s in Afghanistan. Because of this a change in the design of the BVS10 had to be carried out, which led to more armor. This resulted in that the total weight increased from 10.5 tons to 15 tons. This caused unacceptable reduction in lifetime of the torsion springs and the vehicle had to be sent back for repair. BAE Systems then decided to put a lot of effort in decreasing the weight of the vehicle by using light weight material in some components.This work is about the development of a concept for the skidbeam where steel is replaced by a composite material. Due to lack of knowledge about fiber composite and their manufacturing processes, a pre-study was made. After the pre-study the concept work on the beam was initiated, but this was only the beginning. When the material in the beam was switched to composite it was required to redesign the components that’s attached to the beam in order to function correctly.Due to limitations in the geometry it was impossible to use glass fiber as the material. Glass fiber is much cheaper than carbon fiber but the strength and E-modulus is lower. Instead it was decided to use carbon fiber combined with epoxy, which is the most common use for structural applications. To minimize the weight of the beam it was decided to use adhesive bonding as much as possible.The concept work was carried out by a single person but it quickly became clear that cooperation with composite manufacturers was needed in order to come up with a good solution to the problem. A large number of Swedish companies were contacted. Nordic Aircraft was one of the most cooperative companies that also had good knowledge of prepreg materials. The prepreg manufacturing method was chosen for its high quality of the final products, and because they are relatively easy to handle.After much discussion and simulations, a final concept was developed whish Nordic Aircraft later on used to calculate a quotation. The concept was met with approval by BAE Systems. Nordic Aircraft claimed to have the knowledge and the experience to manufacture the beam. / Det här examensarbetet har utförts på BAE Systems Hägglunds beläget i Örnsköldsvik. Hägglunds har bred erfarenhet av ingenjörsarbete och de har tillverkat allt ifrån flygplan till lyftkranar. I nuläget produceras endast bandvagnsfordon hos Hägglunds, de tillverkar modellerna CV90 och BVS10. Detta arbete handlar om BVS10 som är ett allterrängsfordon. BVS10 huvudsyfte är att den ska kunna transportera materiel och personal genom svår terräng. Den är inte avsedd som attackfordon, då dess bepansring är lätt till förmån för mobilitet.Arbetets bakgrund är att den på senare år allt mer har använts i ”close combat” och därmed blivit mycket beskjuten. Den har även fått utstå IED:s (improvised explosive device) i Afghanistan. P.g.a. dessa faktorer krävdes det en förändring av fordonet och den blev allt mer bepansrad. Detta medförde att totalvikten ökade från 10.5ton till ca 15ton, vilket ledde till att fjäderbussningarna slets ut snabbare och behövdes bytas allt oftare. Därmed beslöt man att försöka sänka fordonets totala vikt med hjälp av att byta material i vissa komponenter.Det här arbetet handlar om att ta fram ett koncept till att byta ut stål mot kompositmaterial i skidbalken. Eftersom kunskapen om kompositer var begränsad gjordes en förstudie på detta, men också hur tillverkningsmetoderna för kompositer ser ut. Efter förstudien påbörjades konceptarbetet för balken men detta var endast början. Då materialet i balken byttes ut var komponenterna runt balken tvungna att designas om för att fungera.P.g.a. begränsningar i geometrin var det inte möjligt att använda glasfiber som material. Glasfiber är mycket billigare än kolfiber men har också lägre e-modul och styrka. Istället valdes kolfiber i kombination med epoxy, vilket är den mest använda kompositen för strukturella delar. För att begränsa viktökning på balken valdes limning så mycket som möjligt.Konceptlösningarna utfördes till en början individuellt, men man insåg snabbt att det krävdes samarbete med komposittillverkare för att komma fram till en bra lösning. Ett stort antal företag i Sverige kontaktades. Nordic Aircraft var ett av de mest samarbetsvilliga företagen som också hade bra kunskap om prepreg material. Prepreg som tillverkningsmetod valdes för dess höga kvalité på slutprodukterna och att de är relativt enkla att handskas med.Efter mycket diskussion och simuleringar var ett koncept framtaget för beräkningar av priset. Konceptet gillades hos BAE Systems och Nordic Aircraft ansåg sig ha kunskapen att tillverka detaljen. Nordic Aircraft gjorde en grov offert baserad på de krav som BAE Systems hade.

To compete with other manufacturing companies in the market, product design and manufacturing methods need to be improved constantly. To save time and money, there is an advantage if there is a manufacturing plan in place before designing the final product. Composites have been used worldwide for over 6,000 years and their use is expected to increase in the future. Composites offer advantages in product design and manufacturing since it can be adapted to the intended purpose.  The purpose of the project is to determine whether it is possible to produce a magnetic polymer composite with a sufficiently high magnetism to lift a specific weight. The purpose is fulfilled through practical executions together with a literature study to find out which materials were most suitable for the application. The polymer composites were tested in magnetic tests to see if a sufficiently high magnetism was obtained to lift the specific weight.  Two steel powders, differing in particle structure and density, were mixed with an epoxy as a binder and then cast in two different moulds with a depth of 2 mm and 4 mm. The proportions of the steel powder were tested from 50% up to 97%. The result showed that sufficiently high magnetism to lift the intended weight was reached at a concentration of steel powder between 85% - 97%. The composites did not exhibit the necessary magnetic capacity to function in the intended application and therefore further tests with a magnetic material with higher relative permeability are proposed. / Syftet med arbetet är att undersöka om det går att framställa en polymerkomposit med tillräcklig magnetisk kraft för att lyfta en skiva som väger 100g. Polymerkompositen ska tillverkas genom gjutning. De parametrar som behöver tas hänsyn till i arbetet är vilka material som är lämpliga att använda i kompositen, vilka proportioner av plast- och magnetiskt material som behövs för att skapa tillräcklig magnetisk kraft och den magnetiska kraft som polymerkompositen behöver erhålla för att lyfta skivan. Materialvalet är en viktig aspekt i arbetet för att uppnå önskat resultat. Det magnetiska materialet behöver ha en hög relativ permeabilitet, det vill säga en hög grad av förmågan att magnetisera sig själv med ett pålagt externt magnetfält, för att uppnå tillräcklig magnetisk kraft. Vid val av polymermaterial är det viktigt att ta hänsyn till materialets viskositet, med andra ord, materialets tjockhet. Det med anledning för att en lägre viskositet hos polymeren tillåter högre koncentration av metallpartiklar. Vilket är önskvärt för att få in så mycket magnetiskt material som möjligt i polymerkompsiten. Proportionerna av de två materialen behöver anpassas efter dess egenskaper för att uppnå en önskad magnetisk kraft. Ett magnetiskt material som har en hög relativ permeabilitet behöver till exempel blandas med ett polymermaterial med högre viskositet för att blandningen inte ska sedimentera.   Kompositer har använts i hela världen i över 6000 år och användningen förväntas att öka under framtiden. Grunden till detta projekt är att en stålbricka med magnetiska egenskaper ska bytas ut mot en magnetisk polymerkomposit i ett instrument. Fördelen med en komposit är möjligheten att anpassas efter ändamålet och därför till exempel kan vara lättare, tåligare, flexibla och motstå korrosion.  Genom praktiska undersökningar tillsammans med en litteraturstudie uppfylls syftet att ta reda på lämpliga material och proportioner. Avslutningsvis ska de gjutna polymerkompositerna testas i magnetiska tester för att undersöka om tillräckligt hög magnetism kan erhållas för att lyfta den specifika vikten. I arbetet används två stålpulver som skiljer sig i partikelstruktur och densitet, dessa stålpulver blandas med bindemedlet epoxi och gjuts därefter i två olika formar med djupet 2mm och 4mm. Proportionerna i vikt för stålpulvret testades från 50% upp till 97%. Resultatet visade att tillräckligt hög magnetism för att lyfta avsedd vikt nåddes vid en koncentration av stålpulver mellan 85% -97%. Resultatet visade inte tillräckligt hög magnetism för att fungera i den avsedda applikationen och därför föreslås vidare tester med ett magnetiskt material med högre relativ permeabilitet.

Fiber reinforced plastics are composite materials that offer a lower weight, while still mechanically perform at least as good as conventional materials such as steel. This makes them attractive for the automotive industry since the implementation of them in e.g. a car frame would enable the manufacturers to sell a more fuel efficient vehicle to the customer. The manufacturing of composites is however more energy intense than for steel and the recycling capabilities are limited. This encourages the car designer to regard the product from a macro-perspective, spanning from the extraction of the resources needed to produce the material, to the phase where the product which the material constitutes is disposed. By analyzing such a macro-perspective, the life cycle energy of a product system can be estimated. Since the life cycle energy is correlated to the component design, an optimization problem can be established where the objective function to be minimized is the total life cycle energy. The component design can be expressed in terms of optimization design variables, yielding that the minimum energy is achieved by the optimal design. This methodology is called life cycle energy optimization (LCEO). The aim of this thesis is to apply this method and present a comparison between different materials and recycling strategies for a load carrying frame component provided by Volvo Cars. The materials studied are carbon fiber reinforced plastics (CFRP), glass fiber sheet moulding compound (GF-SMC) and conventional steel. A Python model consisting of five life cycle phases where each phase was described by a function was implemented. Each function uses the component geometry and material properties as an input and gives the energy of the phase as an output. By summing the outputted energies, the life cycle energy is obtained. The distribution of the results is visualized with bar plots. The results show that the least energy demanding option is to manufacture the component in GF-SMC and process the end-of-life product mechanically. If the fiber degradation is taken into account, the most efficient strategy is to manufacture the component in CFRP and recycle it using solvolysis. This thesis shows that the LCEO methodology can be used as a tool for designers to include the recyclability in an early phase of the product development. Future challenges concern the development of industrial recycling of fiber reinforced plastics where the fiber degradation is minimized. / Fiberförstärkta polymerplaster är kompositmaterial som erbjuder en lägre vikt än konventionella material som stål, samtidigt som de bibehåller den mekaniska prestandan. Detta gör dem intressanta för fordonsindustrin då nyttjandet av dem skulle möjliggöra tillverkare att sälja bränsleeffektivare bilar. Tillverkningen av sådana kompositer är dock mer energikrävande än den för stål och deras återvinningsmöjligheter är begränsade. Detta skapar för fordonsformgivaren ett incitament att beakta produkten i ett makroperspektiv som sträcker sig från utvinningen av naturresurserna för att skapa materialet, till slutskedet av produktens avsedda användning. Genom att bestämma hur den ackumulerade energin är fördelad i ett sådant makroperspektiv kan den total livscykelenergin beräknas. Eftersom livscykelenergin är kopplad till komponentens formgivning, kan ett optimeringsproblem med livscykelenergin som målfunktion att minimeras ställas upp. Komponentens formgivning kan uttryckas som optimeringsproblemets designvariabler. Den design som ger den lägsta livscykelenergin blir därmed den optimala formgivningen. Denna metod kallas livscykelenergioptimering (LCEO). Målet med detta examensarbete är att tillämpa denna metod på en lastbärande bilkomponent tillhandahållen av Volvo Cars och genomföra en jämförelseanalys mellan olika material samt återvinningsstrategier. Materialen som undersöks är kolfiberförstärkt härdplastkompist (CFRP), sheet moulding compound med glasfiber (GF-SMC) och konventionellt stål. Den Pythonimplementerade modellen består av fem livscykelfaser där varje fas uttrycks om en funktion med komponentgeomterin samt materialegenskaperna som indata och ger energiåtgången för fasen som utdata. Genom att summera energierna erhålls livscykelenergin och genom att presentera resultaten i ett stapeldiagram kan livscykelenergidistributionen visualiseras. Resultaten visar att det minst energikrävande alternativet är att tillverka komponenten i GF-SMC och återvinna produkten genom mekanisk bearbetning. Om hänsyn tas till fiberslitage blir den optimala lösningen att tillverka komponenten i CFRP och återvinna den genom solvolys. Detta arbete visar att LCEO- metoden, i ett tidigt skede, kan användas som ett verktyg av formgivare för att inkludera hur väl en produkt kan återvinnas. Framtida utmaningar består av att utveckla återvinningen av fiberförstärkta härdplaster industriellt, så att fiberslitaget minimeras.

The following thesis work was performed by Tobias Bäckman between 2018-01-15 – 2018-06-01 on behalf of Deva Mecaneyes. Deva Mecaneyes had identified a need and a possible application area for additive manufacturing based on the Markforged Mark Two 3D-printer which they had purchased. However, many question marks remained regarding how the materials from the printer would behave. How to design against this manufacturing method and which applications that could be beneficial for the company. At the start of the project it was identified that Deva Mecaneyes main limitations for not implementing 3D-manufacturing more extensive in their product development process was partly the lack of experience of additive manufacturing methods but mainly due to the lack of reliable material data for the printed parts. Based on this, three research questions were formulated. These research questions discuss how to replace traditional manufacturing methods, which material relationships are possible to identify, and which factors should be considered when designing against additive manufacturing. The bulk of the work thus consisted of producing material data for materials that are compatible with Markforged mark Two. This was done based on ASTM standards that treat tensile tests, bending tests and fatigue tests. Two already existing products from Deva Mecaneyes in the field of lifting gear for manufacturing industries were selected with the purpose to redesign these products to be manufactured with the Mark Two 3D-printer instead. In this way, an alternative way for these applications could be showed by replacing the traditional manufacturing methods with additive manufacturing methods. The reconstructed lifting gear was also manufactured to be verified against the produced material data but also to demonstrate improvement or deterioration against the existing lifting gear. The measurable goals for the project were to prove cost and time reduction by at least 50% by replacing the traditional manufacturing methods with additive manufacturing methods while maintaining the same reliability. The result demonstrated two redesigned lifting gears with many improvement areas. A great result that stood out was a cost reduction of approximately 80% and 90% respectively. Several material relationships have been identified during the work and new experiences regarding printed details have arisen. The author believes that the work, with addition to the accomplished goals, has laid a good ground to begin to understand the materials more and more and thus a good beginning to obtaining a reability from 3D-printed details. Which is a decisive factor to begin replacing the traditional manufacturing methods. / Följande examensarbete är utfört av Tobias Bäckman mellan 2018-01-15 – 2018-06-01 på uppdrag av företaget Deva Mecaneyes. Deva Mecaneyes hade identifierat ett behov och ett möjligt användningsområde för additiv tillverkning baserat på en 3D-skrivare av modellen Markforged mark Two som de köpt in. Dock kvarstod det många frågetecken hur materialen i de utskrivna detaljerna beter sig, hur man skall konstruera mot denna tillverkningsmetod samt vilka tillämpningsområden som skulle kunna vara fördelaktiga. Vid uppstart av projektet identifierades de största begränsningarna till varför Deva Mecaneys inte implementerar 3D- utskrifter mer omfattande i deras konstruktionsarbete som delvis den bristande erfarenheten av additiva tillverkningsmetoder, men främst på grund av avsaknaden av trovärdig materialdata och beräkningsunderlag att tillämpa för fysiska 3D-utskrivna detaljer. Utifrån detta formulerades tre stycken forskningsfrågor. Dessa forskningsfrågor behandlar hur man skulle kunna ersätta traditionella tillverkningsmetoder, vilka materialsamband som är möjliga att identifiera samt vilka faktorer som bör tas hänsyn till vid konstruktion mot additiva tillverkningsmetoder.Huvuddelen av arbetet har därmed bestått av att producera materialdata för materialen som är kompatibla med Markforged Mark Two. Detta har skett baserat på ASTM-standarder som behandlar dragprover, böjprover och utmattningsprover.Två befintliga produkter från Deva Mecaneyes inom området lyftredskap valdes sedan ut för att omdesignas mot additiva tillverkningsmetoder. På så vis redovisas en alternativ väg att gå genom att ersätta de traditionella tillverkningsmetoderna med additiva tillverkningsmetoder. De omkonstruerade lyftredskapen tillverkades även för att dels verifieras mot den framtagna materialdatan men även för att redogöra förbättring alternativt försämring mot de befintliga lyftredskapen.De mätbara målen för arbetet var att kunna påvisa kostnads och tidsreducering med 50% genom att byta ut de traditionella tillverkningsmetoderna mot additiva tillverkningsmetoder. Resultatet påvisade två omkonstruerade lyftredskap med många förbättringsområden. Där framförallt en kostnadsreducering på cirka 80% respektive 90% identifierades.Under arbetets gång har ett antal materialsamband kunnat identifieras och nya erfarenheter angående utskrivna detaljer från Markforged Mark Two har uppstått. Författaren anser att arbetet, utöver de uppfyllda målen, har lagt en god grund till att börja förstå materialen mer och mer och därmed en god början till att börja erhålla en tillförlitlighet hos 3D-utskrivna detaljer som är en avgörande faktor till att börja ersätta vissa av de traditionella tillverkningsmetoderna.

Powertrain mounts' purpose is to mount the engine and the gearbox in the car. Besides that, it isolate the body from the powertrain movements and road excitation. The most common material in powertrain mounts bracket is aluminum but lately, fibre reinforced polymer (FRP) has been acting as a substitute for the aluminum. The major drive forces for the change is the possibility to decrease the weight and improve the attribute noise, vibrations and harshness (NVH). The main objective of this study was to compare aluminum and FRP in order to find advantages and disadvantages for use in a powertrain mount bracket. FRP's have in earlier investigations at Volvo Cars been assumed to be isotropic, although it is orthotropic due to fiber orientation. Hence, a comparison between isotropic and orthotropic material properties for the powertrain mount bracket was conducted. There was no established method for modelling orthotropic materials available at the powertrain mount department, so a suggestion of a work process was presented in this thesis. Information regarding FRP, as well as a comparison to aluminum was presented in a literature study. The different materials and material models were compared in series of stress-strain and eigenmode FEM analyses. The results from the stress-strain analyses evinced that the design for the aluminum bracket can withstand the loads without exceeding the design limit. In the FRP bracket with orthotropic material properties, the design limit was exceeded for the load cases with the highest load. The results from the stress-strain and eigenmode analyses of the isotropic and orthotropic material models showed significant differences. According to the isotropic material model, the bracket could withstand the loads, and the eigenfrequencies was 25-30% higher compared to the orthotropic material model. The conclusions drawn from this study was that FRP's may be an advantageous material for the powertrain mount bracket, compared to aluminum. The FRP's bracket will decrease the cost, weight, and carbon footprint as well as improve the NVH. However, difficulties of using FRP's have been observed and need to be further investigated. The main difficulties identified are creep, fatigue, moisture absorption, and aging. This study has also proved that orthotropic material properties must be included in order to understand the material behavior and find critical areas.

The use of small satellites is rapidly growing, especially satellites with masses between 1 and 10 kg and few litres of volume. The main reasons are due to the low development time and cost. Electronics miniaturization and high density integration is enabling the small satellites class to perform more and better tasks and at a lower cost. When deployable structures are required for the missions, the actual paradigm is that there are very few that have been successfully developed and flown. It is usually not possible to scale down existing deployable structures from larger satellites. Power and attitude control is also very limited in small satellites thus, completely new deployable structures, low mass and with high packaging ratio (yet large and with adequate mechanical properties when deployed) must be developed. Furthermore, such new structures are usually made of very thin and light materials which complicates the on-ground tests prior the launch. Therefore, advances in modelling and simulation deployable structures such as booms are also of great interest for the scientific community. This thesis and the papers included herein focus on the finite element modelling of a meter-class passively deployable boom – based on the SIMPLE boom by Thomas W. Murphey – and deployment simulations. Experimental tests were also carried on a boom prototype suspended from a gravity off-loading system. An analytical model produced certain parameters which are used for validation of the finite element model. The strain energy stored in the boom prior to deployment and spacecraft displacements during deployment agreed well. The deployment time, however, have discrepancies: the models predicted a deployment time six times faster than the experimental tests. For that reason the deployment simulations cannot be compared with the tests. The reason of the discrepancies are believed to be due to the actual material model and the contacts formulation used in the finite element model. The finite element simulations, however, shows a reasonable behaviour given the nature of the deployment thus, despite the necessary improvements, we believe that future improvements in the material and friction models will provide us more realistic results. / Användningen av små satelliter ökar snabbt, särskilt satelliter med en vikt på mellan 1 och 10 kg och bara några liters volym. De främsta orsakerna till detta är den korta utvecklingstiden och den låga kostnaden. Elektronikminiatyrisering och hög integreringsdensitet möjliggör för små satelliter att utföra fler och bättre uppgifter till en lägre kostnad. När utfällbara strukturer krävs för uppdragen är nuvarande läge att det är få som utvecklats och flugits framgångsrikt. Det är inte heller alltid möjligt att skala ner utfällbara strukturer som utformats för användning i större satelliter. I små satelliter är den tillgängliga elektriska energin och volymen starkt begränsade faktorer och därmed måste helt nya passivt utfällbara strukturer med låg vikt och liten packningsvolym, men ändå rätt storlek och mekaniska egenskaper när de är utfällda, utvecklas. Dessa strukturer är vanligen tillverkade av mycket tunna och lätta material, som komplicerar tester innan uppskjutningen p.g.a. tyngdkraften. Därför är det av stort intresse att noggrant kunna modellera och simulera ett tyngdlöst utfällningsförlopp. Denna licentiatuppsats och bilagda artiklar i fokuserar på finit elementmodellering och utfällningssimuleringar av en 1 meter lång passivt utfällbar bom baserad på SIMPLE-bommen som utformats av Thomas W. Murphey. Utfällningsexperiment har utförts på en prototyp av bommen upphängd i ett tyngdkraftskompenserande system. Analytiska modeller har använts för att validera simuleringarna och töjningsenergin som lagrats i bommen innan utfällning och rymdfarkostens förflyttning efter utfällning överensstämmer väl. Utfällningstiden avviker dock och båda modellerna predikterar en utfällningstid som är sex gånger snabbare än den tiden som observeras i experimenten. Anledningen till skillnaderna antas delvis bero på begränsningar i den använda materialmodellen och i algoritmer för hantering av kontakt i den finita elementmodellen. De finite elementsimuleringarna visar dock ett rimligt dynamisk beteende hos bommen baserat på vad som observerats i experimenten och även om modellen är i behov av förbättring så finns det stora förhoppningar att åstadkomma en mer realistisk modell genom införande av förbättrade kontakalgoritmer och nogrannare modellering av dämpning och friktion. / <p>QC 20130506</p>