This report includes a thesis carried out by Fredrik Almers and Manne Hellsing, students at Mälardalen University in the engineering program, Innovation and product design. The assignment has been carried out in behalf of Robotdalen (Västerås, Sweden) in the period 2015-01-20 – 2015-06-11. The assignment was to explore possibilities of manufacturing prefabricated wall elements using industrial robots. The task also included to determine which robot tools that was needed and also designing one of them. The purpose of the assignment was to develop the first robot tool required for the manufacturing and to investigate whether the production time can be reduced by 70 percent compared to manual work. To be able to address the problem in a scientific way, the project was split into three phases. The first concerning information gathering, the second concept development and the third the design of the tool. The data collection included analyzing literature, previous work that had been done in the project and conducting study visits. At this stage it was also revealed which tools were necessary and which one of these that would be designed. It takes six different tools to manufacture a wall element and the one that were designed was a multifunctional beam assembly tool. A function analysis and a requirements specification were also established in this phase. They were used as a basis for further work. The goal of the concept generation phase was to develop a final concept where the basic features of the tool was presented. The problem was divided into two parts and each part solution was developed and evaluated individually. Through discussions and the use of appropriate product development tools a final concept could be established. The functions of the final concept was to grab hold of the wooden beam, compress it with another beam and then nail them together. To solve this, existing components as grippers, pneumatic cylinders and linear units were used. The goal of the design phase was to go from a fundamental principle concept to a fully finished and fully specified design. To achieve this CAD were used to calculate the components strength and how they would work together. Trough contact and advice collected from the suppliers the various components were selected. The designing of the tool has been based on the requirement specifications and the function analysis. The result of this project is a robotic tool that manages to nail together two wooden beams with two nails in under five seconds. It does not require any help to accomplish this task and can handle several different beam dimensions. The tool is designed with a frame of aluminum profiles, whereupon the necessary components for the task are installed. Thus it is easy to maintain and change the design of the tool if needed. With the help of this tool, the production time for a wall element is reduced up to 90 percent, according to simulations in the CAD environment compared to manual work.

As a company it is required to work with strategies to minimize costs such as packaging and logistic costs. The increased market of industrial produced wooden buildings results that the time and the cost which the packaging of prefabricated building elements consume, is experienced to be in greater need of development than before and demands a better solution. The aim with this dissertation was to discover how the development of the handling of the packaging can improve the packaging process. The goal was to present improvement proposals for a simplified and thereby a more efficient production in time and cost perspective. The packaging process which includes packaging, handling, storage and transport were studied. Interviews were made with participants from the market for manufacturers of wooden houses and a case study was made at the company A-hus. The production management at A-hus considered that the packaging process needed to be developed and the study investigates where in the supply chain the problems are. In the case study people were interviewed about the company’s packaging process. Observations were made to discover problems that did not emerge by the interviews, but also to confirm the problems which were expressed by the respondents. Several conclusions of improvement proposals for the packaging process could be drawn from the results: The documentation of damages needs to be developed to fulfill its function. The handling stage is where most damage occurs and therefore the equipment for handling is in need of development. The communication is in need of improvement to increase the knowledge management within the factory and between the factory and the building site. A specific improvement proposal for A-hus is to remove the plastic packaging and to implement an indoor storage.

Detta projekts mål var att konstruera ett lyftverktyg som kan användas av Husmuttern, för att lyfta deras väggelement. Syftet med detta lyftverktyg är att underlätta byggprocessen i Husmutterns microfabrik och förutsätta säkra lyftningar av väggelementen. Väggelementen kan förekomma i olika varianter - ett med en panel, ett med ett fönster och ett med en dörr. Dessa varianter har olika tyngdpunkter och därmed var Husmuttern i behov av ett lyftverktyg som kan justeras utefter dessa olika varianter. Väggelementen förekommer även i två olika längder samt i två olika djup, vilket lyftverktyget också ska kunna justeras efter. Dessa justeringar ingår i kravspecifikationen. Lyftningen sker med både truck och travers, vilket verktyget ska vara anpassat till. Projektet utfördes enligt fyra faser; förstudier, planering, genomförande samt slutfas. I förstudierna studerades bl.a. tidigare förslag på lyftverktyg. Husmuttern hade en grundidé till ett lyftverktyg som projektgruppen skulle utgå ifrån i första hand. Som utgångspunkt för konceptgenereringen, gjordes analyser såsom funktionsanalys och QFD. Med brainstorming som metod, genererade gruppen fram flera koncept. Efter val av koncept med hjälp av diskussioner och beslutsmatriser, gjordes CAD-modell av lyftverktyget för att visualisera det färdiga förslaget. Förslaget som togs fram av gruppen på ett lyftverktyg, består av totalt fem komponenter - två U-liknande komponenter, två stödkomponenter och ett lyftrör. Gruppens förslag är en utveckling på Husmutterns grundidé. Justering efter tyngdpunkt sker med hjälp av stödkomponenten på U-komponenten. Lyftröret har olika öglor för de olika längderna på väggelementet. Justering efter djup görs genom att ha två olika U-komponenter, som har olika djup. / The goal of this project was to construct a lifting accessory that can be used by Husmuttern, to lift their wall elements. The purpose of this lifting accessory is to facilitate the construction process in Husmuttern:s microfactory and safe lifts of the wall elements. The wall elements come in different types - one with a panel, one with a window and one with a door. These different types of wall elements vary in their centre of gravity, thus Husmuttern was in need of a lifting accessory that can adjust to these varieties. The wall elements come also in two different lengths and two different depths, which the lifting accessory also should be able to adjust to. These adjustments are included in the requirements specification. The lifting is done with both a forklift truck and a traverser, which the lifting accessory should be adapted to. The project was done according to four phases; feasibility studies, planning, executing and finish. In the phase of feasibility studies, the project group studied inter alia previous suggestion on a lifting accessory. Husmuttern did have an idea of a lifting accessory, that the project group would start with first and foremost. As a starting point for the generation of concepts, analyses such as functions analysis and QFD was conducted. With brainstorming as a method, several concepts were genererated within the group. After choosing an eventual concept by means of discussions and decision matrices, a CAD-model was done of the lifting accessory in order to visualize the suggestion. The group’s suggestion of a lifting accessory consists of five components in total - two U-components, two support-components and one pipe. The group’s suggestion is a development of Husmuttern:s idea. Adjustment to the centre of gravity, is done by adjusting the support-component on the U-component. The pipe has different coils for the different lengths of the wall-element. Adjustment to the different depths is done by having two different U-components, which have different depths.

Syftet med studien är att bedöma miljöpåverkan av tre alternativ av väggelement med olika ballastmaterial. Alternativ 1 har 100% krossad återvunnen betong som ballast. Alternativ 2 har ballast av krossat berg. I alternativ 3 består ballasten av naturgrus i fina fraktionerna och krossat berg i grova fraktionerna. Väggelementet i alternativ 3 är en av produkterna som tillverkas av företaget Hedareds Sand och Betong AB (Heda), ett prefabriceringsföretag i Hedared som ligger ca. 17 km utanför Borås. Återvunnen betong har den självklara fördelen att man undviker deponering av betongavfall. Med mindre kostnader och mindre belastning på miljön bidrar detta till hållbar utveckling inom betongindustri. Som metod har livscykelanalys använts. Livscykelanalys är en metod som används för att bedöma miljöpåverkan av en produkt eller en service under hela eller del av sin livstid. När livscykelanalys används för att jämföra olika produkter, vilket är fallet i den här studien, kan man begränsa att studera del av livstiden. I den här studien har man valt att studera de två första skeden av elementens livscykel, dvs anskaffningen av råvaror och transporter av råvaror till anläggningen där elementen tillverkas. Man har antagit att tillverkningsprocessen för alla tre alternativ är samma, varför man exkluderat detta från livscykelanalysen. De kategorier man har valt att undersöka är: klimatpåverkan, förtunning av ozonlagret, försurning, övergödning, skapande av marknära ozon och abiotiska resursutarmning. I studien har två scenario studerats. Det första är att restbetong transporteras från Hedas anläggning till krossanläggning 18 km bort för att sedan transportera ballasten tillbaka till Heda. I det scenariot har det visat sig att alternativ 1 har lägre påverkan än alternativ 3 i alla kategorier. Detta trots att alternativ 3 har färre transportsträckor än alternativ 1. Men det är alternativ 2 som har lägsta påverkan i alla kategorier. En stark orsak är att alternativ 2 har 80 kg mindre cement per kubikmeterelement än de två andra alternativen som har samma recept förutom ballasten. I det andra scenariot antas att krossningen sker vid Hedas anläggning med mobil krossanläggning. Scenariot uppvisar starkt förbättring av alternativ 1 ur miljösynpunkt. Alternativ 2 har i det nya scenariot högre påverkan än alternativ 1 i två av kategorierna (förtunning av ozonlagret +37 % och övergödning +2 %). I de övriga kategorierna är alternativ 2 fortfarande bättre än alternativ 1, även om skillnaderna är små. Alternativ 3 är sämsta för miljön eftersom det har största påverkan i samtliga studerade kategorierna.   I fem av kategorierna är det cementet som dominerar miljöpåverkan. I den sjätte kategorin, förtunning av ozonlagret, är det transporterna som bidrar mest till miljöpåverkan. Sammantaget är påverkan från ballasten förhållandevis mindre avgörande. Därför kan återvunnen betong som ballast till väggelement bli fördelaktig ur miljösynpunkt om den inte medför ökning av andra råvaror framförallt cement för att kompensera eventuella sämre hållfasthet. Samtidigt om logistiken kring återvunnen betong är optimerat så att det inte medför väsentligt fler och längre transportsträckor. / The aim of the study is to assess the environmental impact of three alternatives of walling with different aggregate. Option 1 has 100% crushed recycled concrete aggregate (RCA). Option 2 has aggregate of crushed rock. In option 3, the aggregate consists of natural gravel in the fine fractions and crushed rock in the rough fractions. The wall element in option 3 is one of the products manufactured by the company Hedareds Sand and Betong AB (Heda), a prefabrication company in the Hedared which is located about 17 km outside Borås. RCA has the obvious advantage of avoiding landfilling of concrete waste. With less costs and less burden on the environment contributes to sustainable development in the concrete industry.   Life cycle assessment has been used as a method. Life cycle assessment is a method used to assess the environmental impact of a product or service throughout or part of its lifetime. When life cycle analysis is used to compare different products, as is the case in this study, it can be limited to study part of the lifetime. This study has chosen to study the first two phases of the life cycle of the elements, i.e. the acquisition of raw materials and the transportation of raw materials to the plant where the elements are produced. It has been assumed that the manufacturing process for all three alternatives is the same, which is why it was excluded from the life cycle assessment. The categories chosen to investigate are: Global warming, ozone depletion, acidification, eutrophication, photochemical oxidation and abiotic depletion.   In the study, two scenarios have been studied. The first is that the concrete waste is transported from Hedas plant to crushing plant 18 km away and then transport the ballast back to Heda. In this scenario, option 1 has been shown to have a lower impact than option 3 in all categories. This is even though option 3 has fewer transport distances than option 1. But it's option 2 that has the lowest impact in all categories. A strong cause is that option 2 has 80 kg less cement per cubic meter element than the two other options which have the same recipe except for the aggregate. In the second scenario, it is assumed that the crushing takes place at Hedas plant with mobile crushing plant. The scenario shows a strong improvement in option 1 from an environmental point of view. In the new scenario, option 2 has a higher impact than option 1 in two of the categories (ozone depletion + 37% and eutrophication + 2%). In the other categories, option 2 is still better than option 1, although the differences are small. Option 3 is the worst for the environment as it has the greatest impact in all the studied categories.  In five of the categories, it is the cement that dominates the environmental impact. In the sixth category, the ozone depletion, it is the transport that contributes most to environmental impact. Overall, the influence of the ballast is relatively less decisive. Therefore, RCA to walling can be beneficial from an environmental point of view if it does not lead to an increase in other raw materials above all cement to compensate for any weaker strength. At the same time if the logistics of recycled concrete is optimized so that it does not involve significantly more and longer transport distances.

With increased demand for housing in Sweden's metropolitan regions, it is of greatimportance to meet the need and build more. The supply of housing is governed byaccess to land and what it costs to build apartment houses. In Sweden, there is ahistory of cartel formation of contractors and at the turn of the millennium, thegovernment invested funds to create increased price transparency in theconstruction sector. Based on this, the purpose of this project is to investigate how itis possible to today produce housing more economically, while maintaining quality.The study is limited to the purchase of prefabricated hollow core and load-bearingwall elements in both concrete and wood. The goal is to be able to compare prices ofthese construction parts between Swedish and foreign suppliers. The foreignsuppliers are limited to the ones operating in the Baltic countries and Poland. Thus, itmust be investigated which of the wooden or concrete frames is most economicallyprofitable, what opportunities there are with international purchases of frameelements and what should be taken into account in international purchases. / I och med ökad efterfrågan på bostäder i Sveriges storstadsregioner är det av vikt atti samma takt öka utbudet. Utbudet styrs av tillgång till mark samt vad det kostar attbygga. I Sverige finns en historia av kartellbildning av byggföretag och regeringensatte vid millennieskiftet in medel för att skapa ökad pristransparens inombyggsektorn. Med bakgrund i detta är syftet med examensarbetet att undersöka hurdet idag går att producera bostäder mer ekonomiskt, med bibehållen kvalitet iåtanke. Studien avgränsas till inköp av prefabricerade håldäck och bärandeväggelement i betong respektive trä. Målet är att kunna jämföra priser av dessakonstruktionsdelar mellan svenska och utländska leverantörer. De utländskaleverantörerna avgränsas till att verka inom baltikum och Polen. Således ska detutredas vad utav trä- eller betongstomme som är mest ekonomiskt lönsamt, vilkamöjligheter som finns med internationella inköp av stomelement samt vad som börtas hänsyn till vid internationella inköp.De risker som finns kopplade till just internationella inköp är bland andra risk attprodukten inte stämmer överens med vad som avtalats och leveransförseningar.Logistikrisker begränsas med hjälp av avtal reglerade utifrån det internationellaregelverket Incoterms. Det finns även politiska och valutarelaterade risker medinternationell handel.ISO 9000 är ett kvalitetsledningssystem som ligger till grund för att företag ochorganisationer ska kunna säkerställa att kvaliteten i deras arbete svarar upp motkundens behov och krav. ISO 14000 samlar standarder inom miljöledningssystem.Intervjuer av sex svenska och fem utländska leverantörer om pris och kvalitetsarbetegav intressanta resultat för studien. Samtliga utländska leverantörer är certifierademed ISO 9001 samt ISO 14001. Två av sex svenska bolag har ISO9001-certifieringen och hälften ISO 14001-certifieringen. Att köpa prefabriceradebetongelement är enligt studien inte ekonomiskt lönsammare i utlandet, det är detdäremot att köpa träelement.

Prefabricering av väggelement är en byggmetod under stark framväxt i byggandet av småhus de senaste decennierna. Kostnadseffektiviteten nämns ofta som ett skäl till att prefabricering av småhus har en sådan stor framväxt. Samtidigt har miljö- och klimatfrågan växt och då byggsektorn står för en stor del av Sveriges koldioxidutsläpp krävs det att byggsektorn ställer om till ett allt med hållbart byggande. Detta examensarbete har undersökt denna kostnadseffektivitet och hur och om en går att kombinera med ett hållbart byggande och sedan jämfört detta med platsbyggda väggar i trä. Underlag har tagits fram i samarbete med Skidstahus som producerar prefabricerade väggelement i fabriksmiljö och underlag från Derome Hus AB/ VarbergsHus vad berör småhus i lösvirke. En kostnadsjämförelse av de två byggmetoderna visar att de prefabricerade väggelement som Skidstahus framställer är mer kostnadseffektiva och det beror till stor del på att arbetstiden effektiviseras. Till viss del visar examensarbetet att materialanvändningen även resurs effektiviseras vid Skidstahus produktion och resulterar i mindre spill som därmed gynnar ett hållbart byggande. Andra viktiga aspekter för hållbarhet och livslängd såsom fukt och lufttäthet visar att prefabricerade väggar har utmaningar då skarvar och anslutningar måste vara väl utförda. Samtidigt innebär arbetet i fabriksmiljö att risken för fuktproblem minskar då det ger ett skydd för klimat och väder. Detta är medför även att byggarbetarna får en god och vältempererad arbetsmiljö. Däremot finns frågetecken kring hur byggande med prefabricerade väggelement påverkar miljön i form av transporter i förhållandet till platsbyggda väggar av lösvirke, då transporter till och från fabrik krävs. Utöver detta påverkar byggmetoden hur gestaltning och arkitektur utförs då ett platsbyggt hus i trä enklare går att utföra med valfri gestaltning. Analyserna visar sammanfattningsvis att användandet av prefabricerade väggelement i trä reducerar byggkostnader samtidigt som det kan bidra till ett hållbart byggande. Det krävs dock ytterligare studier för att jämföra den beräknade livslängden på prefabricerade väggar och platsbyggda. / Prefabrication of wood wall elements in construction of villas and terraced houses is a building method undergoing growth in recent decades. Cost efficiency is often cited as a reason why prefabrication has undergone such a large growth. At the same time, the issue of environmental impact and climate change has grown. As the construction sector accounts for a large part of Sweden's carbon dioxide emissions, the construction sector needs to become more sustainable. This thesis has examined this cost-effectiveness and if it is possible to combine with environmental sustainability. To examine this more thoroughly a comparison is made with in site-built timber-framed constructed walls. The thesis has been conducted in collaboration with Skidstahus, which produces prefabricated wall elements in a factory environment, especially for data collection. Information and data have also been collected from Varbergshus / Derome producing houses in site-built timber-framed building. A cost comparison of the building methods shows that the prefabricated wall elements manufactured by Skidstahus are more cost-effective, which can be linked to work efficiency. To some extent, the thesis also shows that material use can be optimized at Skidstahus production and therefore results in less waste, which thus reduces environmental impact. Other important factors for durability and accounted life span is the building method’s ability to handle migration of moisture and airtightness. The thesis shows that prefabricated walls have challenges, as joints and connections must be well designed. At the same time, factory production allows an environment which can reduce risk of migration of moisture as it provides protection for climate and weather impact. Another aspect is that it provides a good and well-tempered work environment for the construction worker. On the other hand, it is questionable whether the use of prefabricated wall elements affects the environment as it may increase the need of transportation in relation to on site-built timber-framed walls, as transport to and from the factory is required. In addition, the prefabricated method could influence how design and architecture is carried out while a wood house made from stick timber is more easily modified. In summary, the analysis show that the use of prefabricated wood wall elements reduces building costs while at the same time it can contribute to environmental sustainability. However, further studies are required to compare the estimated life span of the two compared building methods.