Automation of Fused Filament Fabrication : Realizing Small Batch Rapid Production

• Main Author: ANDERSSON, AXEL
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM) 2021
• Subjects: Additive manufacturing; fused filament fabrication; FFF; fused deposition modeling; FDM; automation; rapid production; small batch; 3D-printing; Additiv tillverkning; automatisering; 3D-printning; Engineering and Technology; Teknik och teknologier
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-299447

In this bachelor thesis, I examine how automation of fused filament fabrication (FFF) can be implemented, and what the limitations are for different kinds of automation solutions for FFF. Fused filament fabrication is a 3D-printing technology where a material is extruded through a nozzle, layer by layer, to create a print. The thesis also provides a calculation for the commercial feasibility of small batch rapid production with the implementation of an automation solution for FFF. The approach was a qualitative study containing five interviews, combined with empirical knowledge and data from the additive manufacturing company Svensson 3D. This was complemented with an analysis of which criteria to use when evaluating FFF automation solutions, and a framework for looking at FFF from an operator perspective. To calculate commercial feasibility of automation solutions for FFF, Internal Rate of Return and Payback Time were used. This resulted in six criteria to evaluate solutions for automation of FFF, three evaluations of problems within three solutions for automation of FFF, and a finding showing that small batch rapid production is commercially feasible with automated FFF. Lastly, the thesis contains a discussion regarding what the future is for FFF, and the limitations of the framework presented for evaluating automated FFF systems. Possible promising solutions for automated FFF are presented, together with ideas for how design for additive manufacturing can help shape the future of automated FFF. === I det här kandidatarbetet undersöker jag hur automatisering inom fused filament fabrication (FFF) kan implementeras, och vad begränsningarna är för olika sorters automatiseringslösningar för FFF. Det läggs även fram en uträkning för den kommersiella gångbarheten för small batch rapid production med implementeringen av ett automatiskt FFF-system. Tillvägagångsättet bestod av en kvalitativ studie baserad på fem intervjuer, kombinerad med empirisk kunskap och data från additiva tillverkningsföretaget Svensson 3D. Det här kompletterades med en analys av vilka parametrar som bör användas för att utvärdera lösningar för FFF-automatisering, och ett ramverk där automatiseringslösningarna betraktas ur ett operatörs-perspektiv. För att räkna ut den kommersiella gångbarheten för automatiseringslösningar av FFF användes internränta och återbetalningstid. Det här resulterade i sex parametrar för att utvärdera automatiseringslösningar för FFF, tre utvärderingar av vilka problem som finns i tre existerande automatiseringslösningar, och slutsatsen att small batch rapid production är kommersiellt gångbart för automatiserad FFF. Slutligen innehåller arbetet en diskussion gällande framtiden för FFF och begränsningarna hos det ramverk som presenterades för att utvärdera automatiserade FFF system. Möjliga lovande lösningar för automatiserad FFF presenteras och hur design för additiv tillverkning kan hjälpa till att forma framtiden för automatiserad FFF.