<p>Detta examensarbete har utförts på Fläktwoods AB i Växjö, som producerar stora axialfläktar för olika industriapplikationer. Syftet är att öka kunskapen om fettsmorda axiella kullager genom FE analyser.</p><p>Projektet har genomförts i fem delsteg för att avgöra påverkan av en eller några få parametrar i taget. De studerade parametrarna är: elementstorlek, kontaktstyvhet, last, lagergeometri (dvs. oskulation), ickelinjär geometri och ickelinjära materialegenskaper (dvs. plasticitet).</p><p>Slutsatsen är att elementstorleken bör väljas fint nog för att ge ett jämnt resultat men grovt nog för att beräkningstiden skal vara rimlig. Kontaktstyvheten har inte stor, men tydlig, inverkan på kontakttrycket och penetrationen. Förändringar av oskulationen leder till förändringar i kontaktellipsens form medan olika laster inte påverkar formen på ellipsen, utan snarare storleken. När det handlar om plasticitet är sträckgränsen den viktigaste faktorn att beakta.</p> / <p>This thesis project was carried out at Fläktwoods AB in Växjö who produces large axial fans for different industry applications. The purpose is to increase the knowledge of grease lubricated axial ball bearings through FE analyses.</p><p>The project was executed into five sub steps to determine the influence of one or few parameters at a time. The studied parameters are: mesh density, contact stiffness, load, bearing geometry (i.e. osculation), geometrical nonlinearity and material nonlinearity (i.e. plasticity).</p><p>It is concluded that the mesh density should be selected fine enough to give a smooth result but course enough to give a reasonable calculation time. The contact stiffness has not a major, but a clear, impact on the contact pressure and penetration. Changes of the osculation lead to changes of the contact ellipse shape and applying different load level does not affect the shape of the ellipse but rather the size. When dealing with plasticity the yield strength is the most important factor to take in consideration.</p>

Detta examensarbete har utförts på Fläktwoods AB i Växjö, som producerar stora axialfläktar för olika industriapplikationer. Syftet är att öka kunskapen om fettsmorda axiella kullager genom FE analyser. Projektet har genomförts i fem delsteg för att avgöra påverkan av en eller några få parametrar i taget. De studerade parametrarna är: elementstorlek, kontaktstyvhet, last, lagergeometri (dvs. oskulation), ickelinjär geometri och ickelinjära materialegenskaper (dvs. plasticitet). Slutsatsen är att elementstorleken bör väljas fint nog för att ge ett jämnt resultat men grovt nog för att beräkningstiden skal vara rimlig. Kontaktstyvheten har inte stor, men tydlig, inverkan på kontakttrycket och penetrationen. Förändringar av oskulationen leder till förändringar i kontaktellipsens form medan olika laster inte påverkar formen på ellipsen, utan snarare storleken. När det handlar om plasticitet är sträckgränsen den viktigaste faktorn att beakta. / This thesis project was carried out at Fläktwoods AB in Växjö who produces large axial fans for different industry applications. The purpose is to increase the knowledge of grease lubricated axial ball bearings through FE analyses. The project was executed into five sub steps to determine the influence of one or few parameters at a time. The studied parameters are: mesh density, contact stiffness, load, bearing geometry (i.e. osculation), geometrical nonlinearity and material nonlinearity (i.e. plasticity). It is concluded that the mesh density should be selected fine enough to give a smooth result but course enough to give a reasonable calculation time. The contact stiffness has not a major, but a clear, impact on the contact pressure and penetration. Changes of the osculation lead to changes of the contact ellipse shape and applying different load level does not affect the shape of the ellipse but rather the size. When dealing with plasticity the yield strength is the most important factor to take in consideration.

The Swedish truck industry is forced to find new material solutions to achieve lighter engines with increased strength. Customers and new environmental regulations demand both higher specific power and more environmentally friendly trucks, and this places a rising pressure on the manufactures. This demand could be met by increasing the peak pressure in the cylinders. Consequently, a more efficient combustion is obtained and the exhaust lowered. This however exposes the engine to higher loads and material physical properties must therefore be enhanced. Today, alloyed gray iron is the predominantly used engine material. This material cannot meet the requirements of tomorrow’s engines. Compacted Graphite Iron has good potential to be the replacement; it opens new design opportunities with its superior strength, which can lead to smaller, more efficient engines and additional power. The question is: how will manufacturing be affected? The main goal of this thesis is to identify and investigate the main factors’ effect and their individual contributions on CGI machining.  When the relationship between the fundamental features; machinability, material microstructure, and material physical properties, are revealed, then the CGI material can be optimized, both regarding the manufacturing process and design requirements. The basic understanding is developed mainly through experimental analysis. No attempt has been made to optimize the material to be used as engine material in this thesis. The thesis demonstrates the importance of having good casting process control. It also illustrates the microstructural properties’ effects on CGI machinability, and what new aspects of machining must be taken into account, compared to gray iron. / QC 20101105 / OPTIMA CGI

Detta examensarbete handlar om framställandet av en dokumentation för konstruktörer inom området 3D-skrivning. Arbetet är ett uppdrag från elbilstillverkaren Ecoist i syftet att underlätta för företag med begränsad kunskap och erfarenhet inom 3D-utskrifter att utnyttja tillverkningsmetoden för sina produkter. Dokumentationen skall innehålla riktlinjer för materialval, konstruktionsprinciper, och inställningar för 3D-utskrifter. För att begränsa arbetet till tidsramen läggs fokus på en typ av skrivare. Den valda typen är FDM eftersom det är den bedöms vara mest tillgängliga, både i pris och utbud. De material och dess egenskaper som betonas i dokumentationen är ASA, PETG, PLA, PP och TPU. Det huvudsakliga arbetet kommer främst innefatta faktainsamling och sammanställning från befintliga information, men även laborationer med 3D-skrivare. Kapitelindelningen i dokumentationen är strukturerad för att följa konstruktörens arbetsprocess. Den inleds med materialval, fortsätter med konstruktion och avslutas med inställningar för 3D-skrivare. I materialegenskaper behandlas de grundläggande egenskaperna hos olika material som används inom 3D-utskrift, med särskilt fokus på deras hållfasthet, miljöpåverkan, användningsområde samt för- och nackdelar. Konstruktionsriktlinjer handlar om utformning av detaljer, inklusive minsta detaljtjocklek, hantering av överhäng, fasning, efterbearbetning, integrering av fästelement samt toleranser mellan närliggande delar. Fokus ligger på att säkerställa att detaljerna är konstruerade för att vara hållbara och funktionella efter tillverkning med 3D-skrivare. Inställningar för 3D-skrivare handlar om STL-filer, olika typer av ifyllnadsmönster samt vanliga defekter och åtgärder för att motverka dem. Vidare behandlas materialspecifika inställningar för optimal justering av 3D-skrivaren. Vid utformningen av dokumentet läggs mest fokus på utseende och läsbarhet, samt ordning och struktur genom färgval, text/tabellspresentation och anpassandet av dokumentet för både fysiskt och digitalt exemplar. Hela dokumentationen finns i bilaga 1. / This thesis focuses on creating documentation for designers in the field of 3D printing. The project is commissioned by the electric car manufacturer Ecoist with the aim of helping companies with limited knowledge and experience in 3D printing to utilize this manufacturing method for their products. The documentation will include guidelines for material selection, design principles, and 3D printing settings. To fit the project within the given timeframe, the focus is limited to one type of printer. The selected type is FDM, as it is considered the most accessible in terms of price and availability. The materials and their properties emphasized in the documentation are ASA, PETG, PLA, PP, and TPU. The main work will primarily involve gathering and compiling information from existing sources, but also conducting experiments with 3D printers. The chapters in the documentation are structured to follow the designer's workflow. It begins with material selection, continues with design, and concludes with 3D printer settings. In material properties, the basic characteristics of different materials used in 3D printing are covered, with a particular focus on their strength, environmental impact, areas of use, as well as their advantages and disadvantages. Design guidelines involve the configuration of details, including minimum detail thickness, handling of overhangs, chamfering, post-processing, integration of fasteners, and tolerances between adjacent parts. The focus is on ensuring that the details are designed to be durable and functional after manufacturing with a 3D printer. 3D printer settings cover STL files, different types of infill patterns, and common defects along with countermeasures to avoid them. Furthermore, material-specific settings for optimal adjustment of the 3D printer are presented. In the design of the document, the emphasis is on appearance and readability, as well as order and structure through the choice of colors, text/table presentation, and adapting the document for both physical and digital copies. The entire documentation is included in Appendix 1.

Optical scattering measurement devices are used to measure light reflection and light scattering from materials, to obtain data of the surface and bulk properties of materials. The measurement data are often used in research and development projects where material requirements are important, also for quality control in manufacturing processes, in different optical simulations and can be used for photorealistic rendering. In this master thesis project conducted at AFRY, a multifunctional team will develop an optical scattering measurement device that aims to collect data more accurately than current devices on the market. This thesis will focus on the mechanical design of the device which consists of the stability and movement of the components, the environment of the measurements and material selection with a focus on performance and sustainability. The optical model that will act as a basis for the development will be a gonioreflectometer consisting of a material sample, sample holder, light source, detector and an environment in which the measurements are conducted. Some of the physical, cognitive and emotional needs of the intended user are efficient use, low risk of misuse, reliable and high precision. A thorough requirement specification was made as a framework for the concept generation. The selected concept provides the movement of the optical components with an angular step enabling the desired optical scattering measurement. The selected stepper motor and gear ratio provides the flexibility of the movement, making it easy for the user to change angular steps of the optical components, enabling both fine and rough measurements. A separating screen was chosen for both concepts in order to avoid light contamination between measurements and the material sample holder resembles a frame that allows for mounting the material sample outside of the device. The mechanical system has a high stability and the material black anodized aluminum further contributes to the sturdiness of the construction. A physical prototype was created to validate the movement, since the movement of the detector and light source will be similar, only the detector movement was prototyped. The prototype showed that the movement of the detector worked in the desired way, hence the construction of the movement is approved. The scope was delimited in consensus with the project members and supervisors due to the time frame, hence there is future work on the device that should be accounted for. In conclusion, the purpose of the project was fulfilled after delimiting the goals and a conceptual solution was created that fulfilled the requirements of the project. / Optiska mätinstrument används för att mäta ljusreflektion och ljusspridning från material, för att erhålla data om materialets yt- och bulkegenskaper. Mätdata används ofta i forsknings- och utvecklingsprojekt där materialkrav är viktiga, även för kvalitetskontroll i tillverkningsprocesser, i olika optiska simuleringar och kan användas för fotorealistisk rendering. I detta examensarbete, genomfört på AFRY, kommer ett multifunktionellt team att utveckla en optisk spridningsmätningsenhet som syftar till att samla in data mer noggrant. Denna avhandling kommer att fokusera på den mekaniska designen av enheten som består av stabiliteten och rörelsen av komponenterna, mätmiljön och materialval med fokus på prestanda och hållbarhet. Den optiska modellen som kommer att ligga till grund för utvecklingen kommer att vara en gonioreflektometer bestående av ett materialprov, provhållare, ljuskälla, detektor och en miljö där mätningarna genomförs. Några av de fysiska, kognitiva och emotionella behoven hos den avsedda användaren är effektiv användning, låg risk för felanvändning, pålitlighet och hög precision. En noggrann kravspecifikation gjordes som en ram för konceptgenereringen. Det valda konceptet möjliggör rörelse av de optiska komponenterna med ett vinkelsteg som tillåter den önskade optiska spridningsmätningen. Den valda stegmotorn och utväxlingen ger flexibilitet i rörelsen, detta bidrar till att det är enkelt för användaren att ändra vinkelstegen för de optiska komponenterna, vilket tillåter både fina och grova mätningar. En avskiljningsskärm valdes för att undvika ljuskontaminering mellan mätningarna och materialprovhållaren liknar en ram där materialprovet monteras utanför enheten. Det mekaniska systemet har en hög stabilitet och materialet svart anodiserad aluminium bidrar till konstruktionens robusthet. En fysisk prototyp skapades för att validera rörelsen, eftersom rörelsen av detektorn och ljuskällan kommer att vara liknande, återskapades endast detektorns rörelse. Prototypen visade att detektorns rörelse fungerade på önskat sätt, därmed godkänns konstruktionen av rörelsen. Projektets mål avgränsades i samförstånd med projektmedlemmarna och handledarna på grund av tidsramen, därmed finns det framtida arbete för mätinstrumentet som bör beaktas. Sammanfattningsvis uppfylldes projektets syfte efter att målen avgränsats och en konceptuell lösning skapades som uppfyllde projektets krav.