Construction machines use quick couplers to rapidly change the attached tool. The gear lets the machine operator control the hooking and unhooking of the tool from inside of the cabin. This saves time and makes construction work much easier for the workers. The quick coupler is most commonly used on excavators, placed at the outer end of the excavator arm. The tool which the quick coupler connects to needs to have an adapter welded on it for the coupling process to work. Both quick coupler and adapter are equipped with hydraulic quick couplings, the female halves in the quick coupler and the male halves in the adapter. They connect the distribution of hydraulic fluid from the machine to the tool. This master thesis, in industrial design engineering, is focusing on developing a test equipment that can ensure the quality of hydraulic quick couplings. The project is done in collaboration with the company Steelwrist, which requests that the equipment can detect if the couplings are leaking, in both connected and unconnected state, as well as, measuring the internal friction and spring forces that occur during the connection and disconnection.  The project was carried out through a design process with four phases, inspired by ‘the double diamond process’. The used process consists of three sessions of diverging and converging in the form of first widely exploring followed by taking focused actions. The focus in the first phase was to discover information about safety, quality, measurements and instruments, along with conducting interviews and observations in order to understand the current state at the company. In the second phase was the specification and workflow of the new test equipment defined. In the following phase the development of the test equipment started. First by generating hundreds of potential solutions to partial functions, which could be divided into five concepts that were parallely developed and evaluated. In the last phase was the best of the five concepts finalized and constructed in CAD, in order to deliver models and drawings on the final design.  The main focus in the developing and evaluating process has been to create a as safe product as possible. The positions needed to be performed by the operator were extensively investigated and the ergonomics were highly prioritized. Another important factor was the simplicity of the machine components of the test equipment. The project resulted in a complete solution for a new testing station, consisting of storage for adapters, spare parts and documents, along with the test equipment in the shape of a floor standing machine. The test equipment seals the hydraulic quick coupling half, which is meant to be tested, towards an adapter with a pneumatic cylinder. A servo motor then moves the opposite quick coupling half in order to enable the connection and disconnection. The last mentioned coupling half is attached to a load cell which measures the force. The existing leak detection instrument is connected to the test equipment in order to fill the test object with air in the different states. / Byggmaskiner använder snabbfästen för att snabbt byta det fastsittande verktyget. Redskapet låter maskinföraren styra på- och avkopplingen av verktyget från insidan av hytten. Detta sparar tid och gör konstruktionsarbetet mycket enklare för dem som jobbar. Snabbfästet används oftast på grävmaskiner, placerade längst ut på grävmaskinsarmen. Verktyget som snabbfästet ansluter till måste vara utrustad med en fastsvetsad grind för att kopplingsprocessen ska fungera. Både snabbfästet och grinden är utrustade med hydrauliska snabbkopplingar, honhalvorna i snabbfästet och hanhalvorna i grinden. De ansluter hydrauliken från maskinen till verktyget. Detta examensarbete inom teknisk design fokuserar på att utveckla en testutrustning som kan säkerställa kvaliteten på hydrauliska snabbkopplingar. Projektet utförs i samarbete med företaget Steelwrist, som begär att utrustningen ska upptäcka läckage i kopplingarna, både i anslutet och ej anslutet tillstånd, samt att mäta de interna friktion- och fjäderkrafter som uppstår under anslutning och frånkoppling. Projektet bestod av fyra faser, inspirerad av design processen 'the double diamond process'. De fyra faserna omfattar totalt tre sekvenser innehållande en divergerande del och sedan en konvergerande del i form av att först utforska brett, följt av att smalna av med mer fokuserat besluttagande. Fokus i den första fasen var att ta reda på information om säkerhet, kvalitet, mätningar och instrument, tillsammans med intervjuer och observationer för att förstå det aktuella tillståndet på företaget. I den andra fasen definierades specifikationer och arbetsflödet för den nya testutrustningen. I följande fas inleddes utvecklingen av testutrustningen. Först genom att generera hundratals potentiella lösningar på delfunktioner, som sedan kunde delas in i fem koncept som parallellt utvecklades och utvärderades. I den sista fasen färdigställdes det bästa av de fem koncepten och konstruerades i CAD så modeller och ritningar på den slutliga designen kunde levereras. Huvudfokuset i utvecklings- och utvärderingsprocessen har varit att skapa en så säker produkt som möjligt. De positioner som utförs av operatören undersöktes grundligt och ergonomin prioriterades högt. En annan viktig faktor var enkelheten i testutrustningens olika komponenter. Projektet resulterade i en komplett lösning för en ny teststation, bestående av lager för adaptrar, reservdelar och dokument, tillsammans med testutrustningen i form av en markplacerad maskin. Testutrustningen försluter den hydrauliska snabbkopplingshalvan, som är tänkt att testas, mot en adapter med en pneumatisk cylinder. En servomotor flyttar sedan motsatt snabbkopplingshalva för att möjliggöra anslutning och frånkoppling. Den sistnämnda kopplingshalvan är fäst på en lastcell som mäter krafterna som uppstår. Det befintliga läckagedetekteringsinstrumentet är anslutet till testutrustningen för att fylla testobjektet med luft i dem olika tillstånden.

Volvo Cars in Skövde manufacture and assemble Volvo engines. When attaching the ignition coil to all 4-cylinder engines, a special mounting tool is required. This mounting tool is currently manufactured from injection-molded polyoxymethylene (POM), a thermoplastic. It has been noted that the life span of the tool is shortened as a result of abrasive wear that occurs during the attachment process of the ignition coil. An investigation of the possibility of manufacturing the mounting tool with a 3D-printer is undertaken in cooperation with ÅF, a consultant to Volvo Cars. A literature study is first presented to introduce broader knowledge on the subject. The abrasive wear and other material characteristics such as tensile strength, compressive strength and elongation of  POM and an alternative material for 3D-printing,  Ultem™, an amorphous thermoplastic polyetherimide are discussed.  These material characteristics are studied further and considered in tandem with both a theoretical analysis and a wear experiment, based on the pin-on-disc method. It is shown in the theoretical analysis that the wear is approximately six times larger for Ultem™ when compared to POM. The wear resistance of Ultem™ is highest when wear occurs parallel to the direction of the printed layers. In contrast, the experiment shows that the wear is about three times larger in Ultem™ than in POM.  The highest tensile strength of Ultem™ is also found in the direction of the printed layers. Some issues with the small elongation of the 3D-printed material are presented. It is recommended that ÅF apply the 3D-printing technique with Ultem™ only for construction details with complex geometries and where the material elongation will not exceed 5%. It is also recommended that ÅF both support and contribute to this innovative technique in order to develop leading edge competence in the subject. / Volvo Cars i Skövde tillverkar och monterar Volvomotorer. Vid monteringen av tändspolen till alla 4-cylindriga motorer behövs ett monteringsverktyg. Detta monteringsverktyg tillverkas för närvarande från formsprutad termoplast polyoximetylen (POM). Det har noterats att livslängden av verktyget förkortas på grund av abrasiv nötning som uppkommer under monteringsprocessen av tändspolen. Möjligheterna att tillverka monteringsverktyget med en 3D-skrivare utvärderas i samverkan med ÅF, en konsult till Volvo Cars. En litteraturstudie presenteras för att introducera en bredare kunskap i ämnet. Den abrasiva nötningen och materialegenskaper såsom draghållfasthet, tryckhållfasthet samt töjning hos POM och ett alternativt material för 3D-skrivning, Ultem™, en amorf termoplast polyeterimid, behandlas. Dessa materialegenskaper studeras vidare och tas i beaktning med både en teoretisk analys och ett nötningsexperiment, baserat på pin-on-disc metoden. Enligt den teoretiska analysen är nötningen hos Ultem™ approximativt 6 gånger större vid jämförelsen med POM. Nötningsbeständigheten hos Ultem™ är högst då nötning sker parallellt med 3D-skrivningsriktningen av lagren. Nötningsexperimenten visar att nötningen hos Ultem™ är ungefär 3 gånger större vid jämförelsen med POM. Den högsta draghållfastheten hos Ultem™ uppkommer också parallellt med 3D-skrivningsriktningen av lagren. Problem med den låga töjningen hos det 3D-skrivna materialet behandlas. ÅF rekommenderas att tillämpa 3D-skrivning med materialet Ultem™ främst för detaljer med komplexa geometrier med en töjning som inte överskrider 5 %. ÅF rekommenderas även att både stödja och bidra till denna innovativa teknik för att kunna skapa en ledande expertis i ämnet.

Ett ljudfenomen som uppstår i samband med luftkomprimeringen i den nya D7 motorn har uppmärksammats som ett problem av kunderna. Ljudfenomenet som resonerar i hytten bidrar till en obehaglig arbetsmiljö. Uppdraget har i sin tur varit att utveckla en luftkompressormonterad ljuddämpare mot en kravspecifikation som eliminerar detta fenomen. Med hjälp av diverse verktyg och en spiral produktutvecklingsprocess utfördes ett flertal iterationer av dem koncept som kan tänkas lösa problemet. Dessa iterationer konstruerades i mjukvaran CATIA V5 för att sedan beställas in som fysiska prototyper i materialet Pa12. För att bekräfta prototypernas funktionalitet utfördes simuleringar samt fysiska tester. Det resulterande arbetet blev ett konceptförslag till Scania CV AB som uppfyller kravspecifikationerna. Lösningens ljuddämpningsförmågan reducerade ljudfenomenet med 73% i genomsnitt. Med hjälp av observationer och analyser under de fysiska testgenomförandet uppmärksammades komplikationer som bör åtgärdas. Det mest kritiska med det nuvarande konceptet är dem vibrationer som uppstår. För att åtgärda detta problem kommer det krävas ytterligare infästningspunkter på motsvarande sida till de nuvarande. All mätdata i denna rapport är modifierat. Detta för att skydda känslig information. / A noise phenomenon that arises in connection with air compression in the new D7 engine has been noted as a problem by the customers. The sound phenomenon resonates in the cabin contributes to an unpleasant work environment. The mission, in turn, has been to develop an air compressor-mounted silencer against a requirement specification to eliminate this phenomenon. Using various tools and a spiral product development process, a number of iterations were made of those concepts that could solve the problem. These iterations were engineered in the CATIA V5 software, then ordered as physical prototypes in the material Pa12. To confirm the prototypes' functionality, simulations and physical tests were performed. The resulting work became a concept proposal for Scania CV AB that meets the requirements specifications. The solution managed to reduce the sound phenomenon by 73% on average. With the help of observations and analyzes during the physical test implementation, complications were noted that should be addressed. The most critical on the current concept is the vibration that occurs. To fix this problem additional attachment points will be required on the corresponding side to the current ones. All data in this report have been modified. This is to protect sensitive information.

Spannmål med varierande fuktighetsgrad kan lagras i kvadratiska silor med väggelement bestående av korrugerad plåt. Då det lagrade spannmålet ska tömmas har det fuktiga spannmålet en tendens att fastna på väggarna, vilket medför att spannmålet i efterhand måste avlägsnas manuellt. För att slippa denna tidskrävande process monteras en slät plåt på den korrugerade plåten, för att på så vis hindra det fuktiga spannmålet från att fastna. Om samma plåtdimensioner för den korrugerade plåten används då den släta plåten är och inte är monterad kan väggelementen utsättas för buckling. Det här examensarbetet handlar således om hur väggelementen ska dimensioneras för att strukturen inte ska utsättas för buckling. De silor som undersöks har tvärsnitten 3,0 x 3,0 m och 2,5 x 2,5 m med väggelement som består av endast korrugerad plåt samt med slät plåt monterad på korrugerad plåt. Vidare har silorna vertikala väggar med höjden 8,4 m som består av tio sektioner. Beräkningar har utförts då fyllnadsmaterialet är vete.   För att väggelementen ska kunna dimensioneras beräknas vilka trycksituationer som uppstår i de olika silorna med hjälp av den svenska och europeiska standarden Eurokod (2006), EN 1991-4 för tryckberäkningar i silor och behållare. För att beräkna trycksituationerna delas de aktuella silorna in i åtgärdsklass 1 då deras kapacitet understiger 100 ton, vilket innebär att osymmetriska tryck kan ignoreras. Silorna klassas även som slanka. Då silornas utlopp består av en pyramidformad tratt med centriskt utlopp och då trattens halva inre vinkel är 45° uppstår ett inre rörflöde vid tömning. Detta medför enligt Eurokod att silorna ska dimensioneras enligt trycken som uppstår vid fyllning. Det horisontella och vertikala trycket samt trycket som uppstår från friktionen beräknas för de olika tvärsnitten.   CAD-programmet Pro Engineer och finita elementtillägget Mechanica används för att modellera de aktuella silorna och utföra analyser med avseende på spänning och buckling. Modellerna har fyra symmetriplan, därför modelleras endast en åttondel av de aktuella strukturerna. Detta motsvarar ett halvt väggelement och en halv stolpe. Modellerna skapas som skalmodeller och randvillkor ansätts i alla snittytor samt på stolpens över och underkant. I modellerna förenklas strukturen genom att inga skruvar eller radier modelleras. Trycken framräknade enligt Eurokod räknas om till krafter och appliceras på modellerna. Hela strukturen modelleras i stål med sträckgränsen 180 MPa.   En av företagets äldre dimensioneringsstandarder undersöks genom att väggelementen tilldelas plåttjocklekar enligt denna. För att undersöka var de mest kritiska områdena för buckling uppstår utförs en bucklingsanalys grundad på en statisk analys för modellerna. Resultatet från bucklingsanalysen för silon med väggelement bestående av korrugerad plåt med väggbredden 3,0 m visar att buckling uppstår på den näst nedersta sektionen vid 72 % av den applicerade kraftresultanten. För silon med samma väggelement fast med bredden 2,5 m uppstår buckling på den översta sektionen där bucklingskraften uppgår till 62 % av den applicerade kraftresultanten. För silorna med väggelement bestående av slät plåt monterad på korrugerad plåt uppstår buckling redan vid 3-4 % av den applicerade kraftresultanten, för båda väggbredderna. Då det genom analyser framkommit att det är lokala bucklingar enbart på den släta plåten som ger dessa låga värden friläggs den korrugerade plåten för att trycksituationen som verkar från den släta plåten på så vis ska kunna erhållas. Med kraften från den släta väggen kan den korrugerade plåten därmed dimensioneras mot buckling. Vid bucklingsanalys av den korrugerade plåten som är tryckbelastad av den släta plåten framgår att buckling då väggbredden är 3,0 m uppstår på silons näst understa sektion. Bucklingskraften uppgår till 59 % av den applicerade kraftresultanten. För silon med väggbredden 2,5 m uppstår buckling vid 51 % av den applicerade kraftresultanten på silons översta sektion.   Då målet är att de korrugerade plåtarna inte får utsättas för buckling provas plåttjocklekar fram i finita elementmodellerna tills att bucklingskraften uppgår till minst 110 % av den applicerade kraftresultanten. Detta genererar att plåttjocklekarna för de nedre fyra sektionerna av väggelementen bestående av korrugerad plåt med bredden 3,0 m behöver ökas. För silon med samma väggelement fast med väggbredden 2,5 m behöver dimensionen på de två översta sektionerna ökas. För silorna med väggelement bestående av slät plåt monterad på korrugerad plåt behöver den korrugerade plåten för väggbredden 3,0 m ökas för de fem understa sektionerna medan samma dimensioner för väggbredden 2,5 m kan användas som för silon med väggelement bestående av enbart korrugerad plåt. Om den släta plåten inte får utsättas för buckling behöver plåttjocklekarna ökas från mellan 5,5 mm och 1,5 mm. Vid beräkningar av plåtdimensioner har ett konservativ förfarande använts vilket innebär att företagets dimensionering kan vara korrekt. Erhållna dimensioneringsförslag är emellertid rimliga för de korrugerade plåtarna. / Grains with varying humidity can be stored in square silos with wall elements consisting of corrugated sheet. When the stored grain is to be emptied from the silos it has tendency to stick to the walls, especially if humid, which means that the grain must be removed manually. To avoid this time-consuming process a flat sheet is mounted on the corrugated sheet to prevent the moist grain from sticking to the wall. If the same dimension on the corrugated sheet is used when the flat sheet is or is not mounted the walls may be subjected to buckling. This thesis is thus about how the wall elements shall be designed in order to prevent buckling. The silos that have been examined have a cross section of 3.0 x 3.0 m and 2.5 x 2.5 m respectively with wall elements consisting of only corrugated sheet or smooth sheet mounted on corrugated sheet. Furthermore, the silos got vertical walls with a height of 8.4 m consisting of ten sections. Calculations are made with wheat as the stored grain.   To be able to dimension the wall elements the pressure is calculated for the different silos, using the Swedish and European standard Eurocode (2006), EN 1991-4 for pressure calculations in silos and tanks. To calculate the pressure the silos are assigned into action assessment class 1, since their capacity are less than a 100 tons, which further means that the unsymmetrical pressure can be ignored. The silos are also classified as slender. As the silos outlet consists of a square pyramidal hopper with centric outlet and a half internal angel of 45° an inner pipe flow occurs during emptying. This means according to Eurocode that the dimension shall be based on the pressure which occurs during filling. The horizontal and vertical pressure and the pressure made from the friction are calculated for the different cross sections.   The CAD software Pro Engineer and the finite element extension Mechanica is used to model the current silos and perform analysis for stress and buckling. The models have four symmetry planes therefore only one eighth of the current structure is modeled, corresponding to half a wall element and half a pole. The models are created as shell models and boundary conditions are applied in all symmetrical planes and on the top and bottom of the pole. The structure of the silos is simplified since no screws or radius is modeled. The pressure calculated according to Eurocode is converted into forces and applied to the models. The whole structure is modeled in steel with yield strength of 180 MPa.   The company’s older dimension standards are applied on the wall elements and analyzed. To investigate where to most critical areas for buckling occurs a buckling analysis based on a static analysis of the models is performed. The results from the buckling analysis for the silo wall element consisting of corrugated sheet with the width of 3.0 m shows that buckling occurs on the second bottom section at 72 % of the applied force. For the silo consisting of the same wall element but with the width of 2.5 m buckling occurs at the top section where the buckling force amounts to 62 % of the applied force. For the silos with wall elements consisting of plain sheet mounted on corrugated sheet buckling occurs at 3-4 % of the applied force for the two wall widths. Analysis show that the low values of buckling load on the plane sheet is a result from local buckling. In order to dimension the corrugated sheet to prevent it from buckling when the plane sheet is mounted a free body diagram is made for the corrugated sheet to obtain the acting forces. The buckling analysis of the corrugated sheet, with wall width 3.0 m, which is pressurized by the plane sheet shows that buckling occurs on the silos second bottom section. Buckling occurs at 59 % of the applied force for the silo with wall width of 2.5 m buckling occurs at 51 % of the applied force on the silo top section.   Since the goal is that the corrugated sheets are not to be subject to buckling, the thickness of the sheets is iterated until the buckling force is equal to at least 110 % of the applied force. This generates an increased thickness for the lower four sections for the silo with wall element consisting of corrugated sheet with wall width of 3.0 m. For the silo with the same wall elements but with a wall width of 2.5 m, the dimensions of the top two sections need to increase. Regarding the silos with wall elements consisting of plane sheet mounted on corrugated sheet an increase in dimension is needed for the corrugated sheet for the five lowest sections for the wall width of 3.0 m.   With a wall width of 2.5 m the same dimension can be used as when the silo wall elements consist of only corrugated sheet. If the plane sheet is not to be exposed for buckling the thickness of the sheets needs to be increased from between 5.5 mm and 1.5 mm. All calculations of the sheet dimensions are obtained by a conservative thinking which means that the company’s older dimensions may be correct. However, the resulting dimensions are reasonable for the corrugated sheets.