ABSTRACT This thesis work consists of a case study, where August Lund AB assigned the further development of an ergonomically designed plastic serving pitcher. The purpose of the assignment was to further develop the serving pitcher, to adapt it for hot beverages and the manufacturing method injection molding, and to serve as a basis for decision making regarding how further investments in the previously produced ergonomic design solution was to be made. To achieve this, the following thesis question was formulated: Which are the leading factors that dictates the product development of plastic products that will be injection molded? To be able to answer the thesis question and complete the development of the pitcher a literature study about plastic design was conducted, that formed the foundation of the theoretical framework. Secondary data was collected using academic literature consisting of books and scientific papers. A product development process was formed for the case study, that was a derivative of the generic product development processes presented in the literature used. To complete the theoretical framework for the case study primary data was collected by conducting laboratory testing, simulations, tests and interviews. The main part of the work conducted in the case study consisted of finding a satisfactory insulation solution, that would prevent the user of the pitcher from getting burned by the heat from the hot beverage. This resulted in that the product development never reached beyond the conceptual phase. Two different methods of insulation were explored. The first method consisted of a thermoplastic elastomer overmolding that was located at the gripping area. It was concluded from the conducted laboratory testing and the simulations that the thickness of the grip had to be at least 10 mm. The thickness necessary was regarded as to thick because of the associated manufacturing costs and the proposed method was rejected. The second method explored was a pitcher containing an inner pitcher that formed an insulating air gap. The simulation result indicated that a 3.5 mm air gap was necessary to obtain adequate insulation. An insulation method using an air gap in combination with the ergonomic design solution brings several unsolved problems, that need further investigation to be solved if the combination is to be used. The employer had the request of investigating if a thermos effect could be achieved. The result showed that an air gap would insulate the pitcher so that a 10°C higher beverage temperature would be achieved during the 45 minutes than if an uninsulated pitcher was to be used. To attain a better thermos effect, the air gap could be filled with a foam to reduce the convective heat transfer in the air gap. Reaction Injection Molding could potentially be used to produce the insulating foam. It was concluded based upon the case study and the theoretical framework that the leading factors that dictates the product development of plastic products that will be injection molded was the structural constraints and the design guidelines of plastic design. Also, the cost of manufacturing in relation to the product performance, the products potential selling price and the production volume. In another word, to be able to asses which changes of the design that leads to increased manufacturing cost and if the increase is justifiable in relation to the obtained product performance. DFM turned out to be essential and have a central role in the product development of plastic products that will be injection molded. / SAMMANFATTNING Det här examensarbetet utgörs av en fallstudie, där på uppdrag av August Lundh AB en ergonomiskt designad serveringskanna i plast skulle vidareutvecklas. Arbetet syftade till att vidareutveckla kannan så att den anpassades för varm dryck och tillverkningsmetoden formsprutning, för att sedan utgöra ett underlag för huruvida företaget skulle vidareinvestera i den tidigare framtagna ergonomiska designlösningen. För att vidareutveckla kannan krävdes kunskaper om tillverkningsmetoden och vilka designmöjligheter som metoden medger. Därför formulerades följande frågeställning: Vilka är de styrande faktorerna vid produktutveckling av plastprodukter som ska formsprutas? För att kunna svara på frågeställningen och utföra uppdraget utfördes en litteraturstudie om plasttillverkning som utgjorde grunden för den teoretiska referensramen som arbetet utgick ifrån. Sekundärdata insamlades genom akademisk litteratur i form av böcker och vetenskapliga artiklar. En produktutvecklingsprocess som var anpassad för fallstudien togs fram, som var ett derivat av de generiska produktutvecklingsprocesserna som den använda litteraturen presenterade. I fallstudien insamlades primärdata genom laborationer, tester, simuleringar och intervjuer för att komplettera den teoretiska referensramen. Större delen utav arbetet i fallstudien utgjordes av att finna en tillfredsställande isoleringslösning, för att förhindra att användaren av kannan ska bränna sig på grund av värmen från den varma drycken. Detta medförde att arbetet aldrig passerade konceptstadiet i produktutvecklingsprocessen. Två olika isoleringslösningar undersöktes. Den första isoleringslösning utgjordes av en pågjutning av en termoplastisk elast på greppytan. Laborationer och simuleringar visade att tjockleken som skulle krävas för att uppnå tillräcklig isolering behövde vara minst 10 mm, vilket ansågs vara för tjockt på grund av tillverkningsekonomiska aspekter och förslaget förkastades. Den andra isoleringslösningen som utreddes utgjordes av en kanna innehållandes en innerkanna, för att på så sätt skapa en isolerande luftspalt. Simuleringsresultaten indikerade att en 3,5 mm luftspalt var nödvändig för att erhålla en tillräckligt god isolering. En luftspaltsisolering i kombination med den ergonomiska designlösningen medför en rad olösta problem, som kräver vidare utredning om kombinationen ska användas. En önskan från uppdragsgivaren var att utreda om en termoseffekt kunde uppnås. Resultatet visade att en luftspalt skulle bibehålla dryckens värme cirka 10°C högre under 45 minuter, än en kanna utan isolering. För att uppnå en bättre termoseffekt skulle luftspalten kunna fyllas med ett skummaterial, för att på så sätt reducera den konvektiva värmeledningen i luftspalten. En tillverkningsmetod som eventuellt skulle kunna användas för att producera en skumisolering är reaktionsformsprutning. Fallstudien och den teoretiska referensramen visade att de styrande faktorerna vid produktutveckling av plastprodukter som ska formsprutas var de konstruktionsmässiga begränsningarna och de design-riktlinjer som finns för plastdesign. Samt tillverkningskostnaden i relation till produktens prestanda, potentiella försäljningspris och tillverkningsvolym, det vill säga att avgöra vilken designändring som medför en ökad tillverkningskostnad och huruvida den är försvarbar eller inte, i relation till vilken ökad produktprestanda som fås. Att arbeta med DFM visade sig vara nödvändigt och vara en central del av produktutveckling av plastprodukter som ska formsprutas.

This thesis presents a multiscale investigation and characterization of additive manufactured Polyamide material using fused deposition modelling technique. Manufacturing was performed using Markforgeds – Mark one 3D printer.  A multiscale investigation dedicated to minimizing the effect of shape distortion during 3D printing are presented, focusing on both molecular alignment in microstructure and implementing internal structures in mesostructure. Characterization on samples investigating microstructure was performed with coefficient of linear thermal expansion measurement and 3-point bending experiment. Different samples with varying infill patterns are tested and results indicates an isotropic behaviour through the manufactured samples and implies no molecular alignment due to printing pattern. In meso-structure, an implemented internal pattern is investigated. All samples are measured with 3D scanning equipment to localize and measure the magnitude of shape distortion. Attempts to find relationships in shape distortion and porosity between the samples resulted in no observed trends. Compressive experiments where performed on samples in axial- and transverse directions resulting in anisotropic behaviour. The largest compressive stiffness is recorded in axial direction reaching 0,33 GPa. The study is done in collaboration with Swerea SICOMP and Luleå University of Technology.

Polyethylene is a widely-used material in package industries. The fracture behavior of this material has not been studied in the plastic region in many years. In this thesis work, the J-Integral which is one material property used to represent the plastic material strength is calculated through the numerical analysis. To build a correct numerical model, the material behavior is summarized from previous uniaxial tensile test. The result from the fracture experiment for variable initial crack length is used to validate the reliability of the numerical model. The numerical analysis is done by the software ABAQUS which has the function to get the value of J-Integral directly. The final result contains the comparison between experiments and numerical analysis and the value of J-Integral at the crack initiation.

This master thesis studies the recycling prospects of textiles. The textile industry contributes negatively to the global environmentthrough the release of greenhouse gases and consumption of resources. In order to achieve a circular textile industry, textiles must be recyclable by both chemical and mechanical means. Here, the focus is on mechanical extraction of staple fibres, particularly cotton, for reentry into yarn production. Experiments show that used, but undamaged, cotton sateen and cotton twill responds differently to abrasion with stochastic surfaces. Previous studies on the conventional shredding processes have shown positive impact from lubricants on extracted fibre lengths, by reducing inter-fibre friction. In the present study on abrasion, variables such as alignment of the weave pattern, lubrication and load are shown to have little to no impact on extracted fibre length, but notable effects on overall fibre quality. These analyses are supported by manual length assessment, electron micrographs and tensile tests using load cells. Furthermore, simple tests and observations on structured diamond surfaces constructed through chemical vapor deposition are promising for mechanical fibre release directly from a woven fabric. Suggestions are made on continued research in this field.

Detta är en undersökning av textila material för utomhusmiljöer med särskilt fokus på båtars dynor. Målet har varit en kartläggning av olika tänkbara material för utsatta miljöer och utprovning av bästa sömnadsätt. Genom omvärldsanalys av tillgängliga material och inventering av nutida tapetserares kunskaper, kompletterade med en historisk research och mina egna tester kommer jag fram till följande. En historisk tillbakablick visade att så länge fritidsbåtar var åtkomliga för enbart överklassen handlade det om att ha det finaste materialet och bästa hantverket för att visa upp sin rikedom inför vänner och bekanta. När fritidsbåten sedan gjorde entré i de svenska folkhemmen så blev det delvis mer hemmafixande och enkla lösningar. Varpå ”lyxfritidsbåtar” alltid behållit en hög standard på dynklädseln. Som en röd tråd genom alla tider har det praktiska och lättskötta varit viktigt. Vid en närmare undersökning av nutida lämpliga textilfibrer så är helsyntetiska konstfiber att föredra gentemot regenatfibrer. Men det är inte endast råmaterialet som styr kvaliteten hos slutprodukten. Textiliers egenskaper beror till mycket stor grad även på den färdiga textiliens egenskaper som den fått under tillverkningsprocessen. Det handlar bland annat om dess sammansättning, tekniker av tvinning och väv samt impregnering. På marknaden finns en uppsjö av textilier men endast ett fåtal som profilerat sig mot marknaden för utomhusmiljöer klarar förhållandena mycket bra. Det är därför viktigt som kund att införskaffa en högkvalitativ textil för lång livslängd. De vanligaste typerna av marin textil till båtar är vinyl, akryl eller polyestertyg. Det finns inte ett tyg som stålsätter sig mot alla tänkbara utmaningar men finns det flertalet textilier som är sammansatta på ett sätt så att de klarar förutsättningarna tillräckligt bra under en längre tidsperiod. Hur lång tidsperiod är svårt att säga då det helt och håller beror på hur dynan är tillverkad (dvs sömnadsteknik, stoppning mm). Även miljön har en stor inverkan på livslängden. Rengöring av dynorna förlänger livslängden. Finns det möjlighet att ta in dynorna eller täcka dem med tex ett kapell så att de är skyddade från så mycket påverkan som möjligt så är det att föredra. Förutom själva textilen till dynklädseln har även tapetserarens kunskap och yrkesskicklighet en mycket stor bidragande del till om slutprodukten lever upp till förväntan eller ej. Sömnadstekniken, val av tråd, dragkedja, kardborrband, knappar, stoppning och så vidare spelar en mycket stor roll. Placeringen av eventuella skarvar och sömmar har också väldigt stor betydelse. Vanliga problem med dynor som används i sittbrunnar är att vatten kan tränga in i sömmarna och därmed vattenfylls skumplasten. Detta kan förhindras genom att försegla sömmen genom att applicera ett vattenavstötande medel på sömmen. Enkelfällsöm eller keder med långa stygn visade sig vara lämpligaste sömnadsteknikerna för att minska vattengenomträning. Dragkedja av plast som inte ärjar är att föredra liksom grov tråd med kärna av polyester och ytterhölje av bomull, denna tråd kombinerar polyesterns styrka och bomullens tätande egenskap. Kallskum rekommenderas som stoppningsmaterial. För utsatta miljöer där vattengenomträning riskeras rekommenderas material som ej suger fukt så som polyeterfilter. / This is an investigation of textile materials for outdoor environments with a particular focus on boat cushions. The ambition has been a survey of various conceivable materials for exposed environments and test of best sewing methods. Through analysis of available materials and knowledge of upholsterer inventory, supplemented by a historical research and my own tests, I found out following. A historical research showed that as long as recreational boats were accessible to the upper class only, it was about having the finest material and the best craftsmanship to show their wealth to friends and acquaintances. When the recreational boats entered many of the Swedish ordinary homes, it became partly more home-fixing and simple solutions. Whereupon "luxury leisure boats" have always maintained a high standard of fabric. An important red thread of all time has been the practicality and easy cleaning. After a closer research of contemporary adequate textile fibers, is synthetic fibers to preferable instead of regenerate fibers. But it is not only the textile fiber that controls the quality of the finished product. The quality of the fabric depends on the quality of the finished textiles, which it obtains during the manufacturing process. It includes for instance the fabrics composition, twisting and weaving techniques and impregnation. The market has a big variation of textiles, but only a few who are profiled against the market for outdoor environments are able to handle the outdoor conditions well. It is therefore important as a customer to purchase a high-quality textile for a long lifetime. The most common types of marine textile for boats are vinyl, acrylic or polyester fabric. There is not a fabric that stands up to all possible challenges, but there are several fabrics that are composed in such way that they can handle the conditions well for a long period of time. The lifetime limit is difficult to say, it depends completely on how the cushion is made (for example sewing technique and padding.) The environment has also an impact on the lifetime limit. Cleaning the cushions extends the lifetime limit. If it is possible it ́s preferable to bring the cushions inside or cover them with for example a chapel for protection from as much impact as possible. Aside from the fabric of the cushions, the upholsterer's knowledge and professional skills have a big impact and large contributing part of how ever the final product lives up to the expectations or not. The sewing technique, thread choice, zipper, velcro, buttons, padding is very important. Placement of seams is also very important. Common problems with cushions on boats is that water can get through the seams and water fill the padding. This can be prevented by sealing the seam by applying a water repellent to the seam. Single-stitch or keder with long stitching proved to be the most suitable sewing technique to reduce water leak. Non-iron plastic zipper is preferred and thread with polyester core and cotton outer layer as this thread combines the strength of the polyester and the sealing quality of the cotton. High density foam is recommended as padding material. For exposed environments where risk of water leaks exists are other materials more suitable, such as polyetherfilter that don’t absorb moisture.

Mechanical parameter characterization of very thin polymer films using digital im- age correlation is performed in this work. At present days DIC is widely used in the construction, food industries, and aviation. Despite advantages when compared to other conventional methods, but users still face difficulties with the analysis of thin polymers like low-density polyethylene (LDPE) and polyethylene terephthalate (PET) thin polymer films. For the application of sprays to obtain the best pattern quality as well as the potential of thin-film material properties tempering from the stochastic pattern paint. This research work will investigate the effect of several spray paints on the material response of thin polymer film. It also shows how to achieve good surface traction, time effect, and the type of spray to be used for DIC analysis. Finally, this research also studies how the width of the specimen affects the wrinkling effect, which is a common phenomenon while testing the thin polymer films and exhibits the appropriate width for reducing wrinkles on thin polymer films.

The report describes a project aimed at finding a way to warm a seat. Etac, one of the leading manufacturers and developers of disability aids has received feedback from customers that the shower seats they produce are cold when the user has just sat down. This seemed to the user that showering is associated with inconvenience. To answer the purpose, 3 questions were formulated. To get more understanding of the task, a feasibility study was carried out and various methods were used during the development process. A market survey has been carried out, various solution proposals have been developed and then a test survey was carried out on the concepts that have been developed. As a result of the project, 3 concept proposals have been produced. / Rapporten beskriver ett projekt som syftar till att hitta ett sätt att värma en sits. Etacsom är ett av ledande tillverkare och utvecklare av funktionshindrade hjälpmedel har fått feedback av kunder att duschstolarna de tillverkar är kalla när brukaren precis har satt sig ner. Detta tycktes brukaren att duschandet förknippas med besvär.För att kunna besvara syftet så utformades 3 frågeställningar. För att få mer förståelse på uppgiften så gjordes en förstudie, olika metoder har använts under utvecklingsprocessen. Det har gjorts en marknadsundersökning, olika lösningförslag har tagits fram därefter gjordes en testundersöknings på de koncept som har tagits fram. Som resultat på projektet har 3 konceptförslag framställts.

The adhesion of coatings is of high importance in the coating industry and a more thorough understanding of adhesion behavior is required. In this thesis work, seven parameters affecting adhesion of silane-modified poly(urethane urea) (PUSi) coatings on pretreated steel and aluminum substrates were studied. These parameters include substrate type, dry film thickness (20-30 and 60-70 μm), solid content (40, 60, and 70 wt%), resin ratio between two different types of PUSi (PUSi-A: PUSi-B = 70:30, 50:50, and 30:70 wt ratio), crosslinking density, additive, and curing condition. The different pretreatments of substrates include solvent wiping, sandblasting, phosphating, and galvanizing. A commercial paint product (‘yellow topcoat’) was used as a reference for the study of substrates and additives. Several formulations of clearcoat, prepared from the same PUSi resins as the commercial paint product, were mainly used in every experiment. The obtained coatings were tested for their adhesion properties using cross hatch adhesion test, bending test, and humidity resistance test. The film hardness and thermo-mechanical properties were evaluated with König pendulum hardness test and Dynamic Mechanical Analysis (DMA), respectively. Surface energies of all substrates were analyzed with Contact Angle Measurement (CAM). The PUSi-A and PUSi-B resins used in the coating formulations were characterized with Differential Scanning Calorimetry (DSC), Size-Exclusion Chromatography (SEC), and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR). The results showed a correlation between poor adhesion properties and the relatively low surface energies of some substrates, namely cold-rolled steel (CRS), industrial ACE aluminum, and standard Q aluminum. The use of silane-functional crosslinking agent and silane adhesion promoters in the coatings has greatly enhanced adhesion. The increase in film hardness via increased crosslinking density also did not hinder the adhesion due to the presence of silane groups in the crosslinker. Additionally, increased time and temperature during curing showed positive effects. However, the variation of resin ratio, solid content, and film thickness did not offer significant adhesion improvement in this study. / Adhesionsegenskaperna hos ytbeläggningar är av stor betydelse i färg- och lackindustrin och en djupare förståelse av vidhäftning är av stor betydelse. I detta uppsatsarbete studerades sju parametrar som påverkar vidhäftning av silanmodifierad poly(uretan-urea) (PUSi)-beläggningar på stål- och aluminiumsubstrat. Dessa parametrar inkluderar substrattyp, torr filmtjocklek (20-30 och 60-70 μm), torrhalt (40, 60 och 70 viktprocent), mängdförhållandet mellan två olika typer av PUSi (PUSi-A: PUSi-B = 70:30, 50:50 och 30:70 viktprocent), tvärbindningsdensitet, tillsatsmedel och härdningsbetingelser. Förbehandlingen av substraten inkluderar lösningsmedelsavtorkning, sandblästring, fosfatering och galvanisering. En kommersiell ytbehandlingsprodukt innehållandes gula pigment (gul topplack) användes som referens. Flera formuleringar av klarlack, framställda av samma PUSi-hartser som den kommersiella produkten, användes i det experimentella arbetet. Beläggningarna testades med avseende på deras vidhäftningsegenskaper med ’cross-hatch’-test, böjningstest och fuktbeständighetstest. Filmhårdhet och termomekaniska egenskaper utvärderades med König pendelhårdhetstest respektive Dynamisk Mekanisk Analys (DMA). Ytenergier för alla substrat analyserades med kontaktvinkelmätning (CAM). PUSi-A- och PUSi-B-hartserna som användes i ytbeläggningarna karaktäriserades med Differential Scanning Calorimetry (DSC), Size-Exclusion Chromatography (SEC) och Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR). Resultaten visade en korrelation mellan dålig vidhäftning och låga ytenergier för vissa underlag, främst kallvalsat stål (CRS), industriellt ACE-aluminium och standard Q-aluminium. Användningen av silan-funktionell tvärbindare och en silan-baserad primer förbättrade vidhäftningen avsevärt. Ökningen i filmhårdhet genom högre tvärbindningsdensitet resulterade inte i sämre vidhäftning eftersom tvärbindaren innehåller silan-grupper vilket bidrog till att upprätthålla vidhäftningen. Längre tid och högre temperatur vid härdning gav generellt bättre vidhäftning, liksom tillsats av urea. Att variera mängden bindemedel, torrhalt eller filmtjocklek gav inte någon signifikant påverkan på vidhäftning i denna studie.

Microalgae used in sewers to capture CO2 eventually turns into waste material. Through the use oftheir biomass, the waste algae can be given a new purpose. In this study attempts to extract starch or PHA from three different algae; Calothrix Scytonemicola, Scenedesmus Almeriensis and Neochloris Oleoabundans, were made. We also attempted to create a bio-based plastic material. Both Scenedesmus Almeriensis and Neochloris Oleoabundans are starch rich microalga. By washing with acetone, cryo grinding, use of ultrasonic homogenizer and dialysis, starch was likely extracted successfully. The extracted material and the plasticiser Carboxymethyl Cellulose (CMC) was used to cast plastic film. The cast film was very thin and brittle; perhaps by using different plasticisers or additives a more usable bio-based plastic material can be created. The PHA rich algae Calothrix Scytonemicola was used to extract PHA. The algae was washed with acetone, cryo grinded and then mixed with Sodium Hypochlorite(aq) and deionised water to extract the desired PHA. Due to a shortage of algae very small amounts of material could be extracted. Therefore, the casting of a plastic film was performed with commercial PH3B, which is a type of PHA. Three attempts were conducted. The first one with only chloroform, the second one with CMC and chloroform and the last one with Sucrose Octaacetate and chloroform. The film with Sucrose Octaacetate gave the best plastic material in regards to mechanical properties. / Mikroalger som används i kloaker för att binda CO2 blir till slut restavfall. Genom att använda dess biomassa kan restalgerna få ett nytt syfte. I denna studie utfördes extraktionsförsök av stärkelse samt PHA från tre olika alger, Calothrix Scytonemicola, Scenedesmus Almeriensis och Neochloris Oleoabundans. Ytterligare försök genomfördes för att försöka framställa ett biobaserat plastmaterial. Både Scenedesmus Almeriensis och Neochloris Oleoabundans är stärkelserika mikroalger. Genom att tvätta dem med aceton, kryomalning, användning av en ultrasonic homogenizer och dialys kunde stärkelse troligtvis extraheras. Det extraherade materialet blandades med karboxymetylcellulosa (CMC) för att skapa en plastfilm. Filmen blev väldigt tunn och spröd, således behövs antingen en annat mjukningsmedel eller tillägg av additiv för att skapa ett mer användningsbart biobaserat plastmaterial. Den PHA-rika algen Calothrix Scytonemicola användes vid extraktionen av PHA. Algerna tvättades med aceton och kryomaldes innan PHA förhoppningsvis extraheras med hjälp av natriumhypoklorit(aq) och avjonat vatten. På grund av en för liten mängd tillgänglig alg extraherades endast en liten mängd material. Det var därför inte möjligt att skapa en plastfilm av vårt extrakt utan istället användes kommersiell PH3B, som är en typ av PHA. Tre försök genomfördes, en med endast kloroform, en med CMC och kloroform och den sista med sucrose octaacetate och kloroform. Den sistnämnda filmen gav det bästa plastmaterialet med avseende på de mekaniska egenskaperna.

I detta examensarbete har jag utforskat hur möbeltapetserarens kunskap om textil formgivning och hantverk kan utnyttjas för att uppdatera produkten stolsöverdrag. Mitt mål var att formge, produktutveckla och tillverka prototyper av stolsöverdrag till stolen NON, designad av Komplot Design för Källemo. Jag sökte svar på frågan hur stolsöverdrag kan förändra upplevelsen och relevansen av stolen. Arbetet genomfördes med ett utforskande arbetssätt där jag testade olika lösningar för att till slut landa i fyra olika produkter. Jag använde de tre aspekterna ergonomi, estetik och funktion som ett ramverk i arbetet och fördjupade mig i dessa aspekter med hjälp av litteratur, internetkällor och samtal. / In this degree project, I have explored how the upholsterer’s knowledge of textile design and craftsmanship can be used to update the product chair covers. My goal was to design, develop and manufacture prototypes of chair covers for the chair NON, designed by Komplot Design for Källemo. I sought answers to the question how chair covers can change the experience and relevance of the chair. The project was carried out with an exploratory working method where I tested different solutions to finally decide on four different products. I used the three aspects of ergonomics, aesthetics and function as a framework for the project and delved into these aspects through research in literature, internet and conversations.