Produktutvecklingav friktionssvetshuvuden genom K-FMEA och DFA2

• Main Authors: Wikdahl, Alexander, Eriksson, Andreas
• Format: Others
• Language: Swedish
• Published: Örebro universitet, Institutionen för naturvetenskap och teknik 2017
• Subjects: Product Development; FMEA; K-FMEA; DFA; DFA2; Friction Stir Welding; produktutveckling; friktionssvetsning; FSW; Mechanical Engineering; Maskinteknik
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:oru:diva-64737

I och med ökad konkurrens och ökade kundkrav behöver företag bedriva produktutveckling med en rapid approach. ESAB:s sätt att svara upp mot dessa krav har resulterat i ett brett produktsortiment av friktionssvetshuvuden. Deras långsiktiga mål är därför att inrätta en ny standard för att reducera kostnader. Planen är därför att aktivt bedriva produktutveckling tillsammans med universitet och högskolor runt om i landet. Detta produktutvecklingsprojekt kan beskrivas som en första etapp i ett hållbart produktutvecklingsarbete på ESAB mot ett långsiktigt mål om att sätta en ny standard inom FSW. Syftet med detta examensarbete är att analysera två friktionssvetshuvuden: FSW LEGIO 4UT och FSW LEGIO 5UT genom K-FMEA och DFA2. Därigenom kartlägga vilka potentiella brister som finns i de befintliga konstruktionerna och belysa var bristerna finns. Analysresultatet ska tillsammans med produktutvecklingsteori, forma ett informationsunderlag för bedrivande av fortsatt produktutvecklingsarbete. Tillvägagångssättet har bedrivits genom tre faser: 1) uppstart/förarbete, 2) genomförande och 3) avslut/presentation. Vetenskapssynen har präglats av positivism med vissa inslag av hermeneutik. Forskningsmetoden har både vad gäller datainsamling, analysmetodik och utvärderingsmetodik varit kvalitativ. Undersökningsansatsen har varit av abduktiv art medan undersökningsinriktningen har varit kombinerad explorativ och deskriptiv. Först analyserades ritningsunderlag, komponentlistor, STEP-filer och produktspecifikationer för sammanlagt åtta svetshuvuden. Ett strategiskt urval av tre gjordes för att sedan ytterligare exkludera ett av dessa. En djupdykning gjordes i det empiriska underlaget som gav upphov till två hypoteser: 1) komponenter som under drift är i rörelse torde vara högst belägna att utsättas för fel, 2) svetshuvudena kan möjligen komprimeras volymmässigt och komponenter reduceras till antalet. En semi-strukturerad fokusgruppintervju genomfördes för fyra respondenter med teknisk expertis på området. Resultatet av denna gjorde att hypoteserna kunde bekräftas. Detta empiriska datamaterial ställdes mot befintlig teori rörande K-FMEA och DFA2. Vidare utfördes K-FMEA enligt teorin i sju steg på såväl systemnivå som komponentnivå. Sedan gjordes detsamma för DFA2 vars arbetssätt sker i fyra steg. Resultatet av denna studie påvisar att de allra mest kritiska komponenterna rör spindeln, spindelhuset och lager. Påfrestningar finns också i hydrauliken som har tilldelats höga kriticitetstal. Det finns även feltyper med hög risk relaterat till tillverkning och montering. Vad gäller DFA2 visade resultatet att de befintliga konstruktionerna har låg grad av monteringsvänlighet. Detta då flera monteringsriktningar används, flera komponenter är stora, tunga och svårhanterade. En del komponenter har svåråtkomlig monteringsplats. Vidare behövs för vissa komponenter extra hjälpmedel och verktyg för att kunna genomföra monteringen. Rekommendationen till ESAB i en potentiell andra etapp av detta produktutvecklingsarbete, vore att komplettera denna studie med andra produktutvecklingsverktyg och kostnadskalkyler. Detta för att se till att göra rätt från början och eliminera risker för eventuella efterföljande kostsamma justeringar. === With increased competition and increased customer requirements, companies need to pursue product development with a rapid approach. ESAB’s way of responding to these demands has resulted in a wide product range of friction welding heads. Their long-term goal is therefore to set a new standard to reduce costs. The plan is to actively conduct product development together with universities in Sweden. This product development project can be described as a first step in sustainable product development work at ESAB towards a long-term goal of setting a new standard within FSW. The purpose of this thesis is to analyze two friction welding heads: FSW LEGIO 4UT and FSW LEGIO 5UT through K-FMEA and DFA2. Thereby, identify the potential shortcomings found in the existing constructions and highlight where the shortcomings exist. The analysis results, together with product development theory, will form an information base for the pursuit of continued product development. The approach has been conducted through three phases: 1) start-up/pre-work, 2) implementation, and 3) completion/presentation. The science view has been characterized by a positivistic nature with elements of hermeneutic in some respects. The research method has been qualitative in terms of data collection, analysis methodology and evaluation methodology. The research effort has been abductive, while the research focus has been a combination of exploratory and descriptive. First, drawing documents, component lists, STEP files and product specifications were analyzed for a total of eight friction welding heads. A strategic selection of three was made to further exclude one more. An in-depth dive into the empirical evidence was made which gave rise to two hypotheses: 1) Components that move relative to others in welding operation, are most likely to be subject to errors; 2) These friction welding heads may possibly be compressed in terms of volume, and the components reduced to the number. A semi-structured focus group interview was conducted with a total of four respondents who have technical expertise in the field. The result of the interview allowed the hypothesis to be confirmed. The empirical data was put against the existing theory regarding K-FMEA and DFA2. Furthermore, K-FMEA was performed according to the theory in seven stages at both system level and component level. Then the same was done for DFA2, whose mode of operation takes place in four stages. The result of this thesis shows that the most critical components relate to the spider, spider house and the bearings. There are also stains in hydraulics that have been awarded high risk priority numbers. Along with that, failure modes with high risk frequencies related to manufacturing and assembly are identified. When it comes to DFA2, the result shows that the existing designs has low degree of assembly ease. This is because several mounting directions are used, several components are large, heavy and difficult to handle. Some components also have difficult access point. In addition, external equipment such as fixtures and tools, are needed to install some components. The recommendation to ESAB in a potential second step of their product development work, would be to complement this study with other product development tools and cost calculations. This to make sure to do right from the start and eliminate risks for any subsequent costly adjustments.