Akustiikkapaneelin suunnittelu CNC-koneistusta hyödyntäen
Outinen, Joni (2023)
Outinen, Joni
2023
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2023051210474
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2023051210474
Tiivistelmä
Tässä opinnäytetyössä käsitellään akustiikkapaneelin työstettävyyttä tietokoneohjattua teräkoneistoa (CNC-konetta) hyödyntäen. Tutkittavana materiaalina toimii PET-kierrätysmuovista sekä kuiduista valmistettava akustoiva levymateriaali. Päämääränä oli tutkia materiaalin työstettävyyttä, jotta löydettäisiin
sopiva työstötapa ja työn lopputuloksena saataisiin toimiva tuote. Työssä keskitytään tuotekehitykseen, akustiikkaan sekä tuotteiden ympäristöystävällisyyteen. Työn taustalla oli toimeksiantajan halu luoda uusi tuotekonsepti akustiikkapaneeleille. Muotoiluun inspiraatioksi määriteltiin skandinaavinen muotoilu.
Aiheraameja myötäillen suunniteltiin kuvioinnit, joita testattiin tutkimuksessa
akustiikkapaneeliin.
Työn tavoitteena oli löytää tutkitulle materiaalille toimivat työstöarvot CNC-koneella. Työssä tutkittiin mahdollisimman kattavasti eri työstöarvoja, jotta löydettäisiin toimivin työstötapa materiaalille. Työssä hyödynnettiin tutkimusmenetelminä havainnointia sekä kokeita. CNC-koneella suoritettiin järjestelmällisesti kokeita, joita havainnoitiin tarkasti ja tulokset kirjattiin testipäiväkirjaan.
Työn tutkimusongelma jakautuu kahteen osaan: oikeanlaisten työstömenetelmien löytäminen uudelle materiaalille CNC-koneistuksen avulla, sekä kuinka
tutkimuksen tuloksien avulla toteutetaan toimiva akustiikkatuote. Tutkimuksessa perehdyttiin erilaisiin mahdollisuuksiin tuottaa kuviointeja levyihin CNC-koneen jyrsintätekniikkaa hyödyntäen. Levyihin toteutettavien kuvioiden laatua
muokattiin kokeilemalla eri työstötekniikoita ja -arvoja.
Opinnäytetyössä sivuttiin lisäksi tutkitun akustiikkamateriaalin ympäristöystävällisyyttä. Työssä käsiteltiin materiaalin kierrätettävyyttä, ja akustiikkaa osana
tämän päivän suunnittelukenttää. Tutkimuksessa hyödynnettiin erilaisia mallinnustekniikoita ja suunnittelutyökaluja tuotekonseptin kokoamisessa. Suunnittelutyössä valmistettiin erilaisia prototyyppimalleja havainnollistamaan tuotekonseptia.
Työn tuloksista ilmeni tutkitun materiaalin ongelmallisuus erityisesti, kun materiaalia työstetään pyörivällä CNC-terällä, joka oli käytettävissä tässä tutkimuksessa. Materiaali osoittautui liian pehmeäksi, jotta se soveltuisi suunniteltuun
työstömenetelmään. Opinnäytetyön lopputuloksena syntyi tuotteen sijaan konsepti akustoivasta levytuotteesta. Työssä käytetyn CNC-koneistuksen hyödyntäminen vaatii lisätutkimuksia toimiakseen kaupallisessa tuotannossa. This thesis examines product research of modifying acoustic panels and what
taken into consideration in this kind of project. The goal was to identify the
right methods to handle specific material with a CNC machine. In addition, the
study included research about the environmental impact of the material and
the product from a concept perspective. The thesis commissioner specified
the project’s main material and the base idea of the design. The goal was to
find ways to produce tailor-made patterns with CNC into acoustic panels.
The first part of the thesis contains research of the material and how it could
be used in a new way. The other part is productive and includes making real life test models with CNC. First the commissioner pointed guidelines for the
research and shared knowledge from the acoustic work field. The work continued with exchanging ideas for the sketches on the panel. After that, the proper
product development started with real-life test material and CNC machining.
Product material testing started with basic straight and curve lines done by a
CNC machine, progressing up to the sketched patterns. The patterns were
tested with different techniques on the acoustic panel during several days.
The results of the thesis showed how problematic is it to use soft material for
the CNC machining process. The PET plastic panel material was too soft and
fabric-like to use proper CNC cutting or milling. The cutting results were always unsharp. The milling of the patterns did, however, show up on the panel
surface, but the quality of the patterns was not clean enough. The concept
base material, recycled PET plastic, was at the same time promising but in the
end, it was also the main issue for product development. The material made
milling with CNC challenging and for example often started to melt down because of friction made by spinning the CNC drill. The results of these tests
were still promising and with more time and resources the outcome could be
different.
sopiva työstötapa ja työn lopputuloksena saataisiin toimiva tuote. Työssä keskitytään tuotekehitykseen, akustiikkaan sekä tuotteiden ympäristöystävällisyyteen. Työn taustalla oli toimeksiantajan halu luoda uusi tuotekonsepti akustiikkapaneeleille. Muotoiluun inspiraatioksi määriteltiin skandinaavinen muotoilu.
Aiheraameja myötäillen suunniteltiin kuvioinnit, joita testattiin tutkimuksessa
akustiikkapaneeliin.
Työn tavoitteena oli löytää tutkitulle materiaalille toimivat työstöarvot CNC-koneella. Työssä tutkittiin mahdollisimman kattavasti eri työstöarvoja, jotta löydettäisiin toimivin työstötapa materiaalille. Työssä hyödynnettiin tutkimusmenetelminä havainnointia sekä kokeita. CNC-koneella suoritettiin järjestelmällisesti kokeita, joita havainnoitiin tarkasti ja tulokset kirjattiin testipäiväkirjaan.
Työn tutkimusongelma jakautuu kahteen osaan: oikeanlaisten työstömenetelmien löytäminen uudelle materiaalille CNC-koneistuksen avulla, sekä kuinka
tutkimuksen tuloksien avulla toteutetaan toimiva akustiikkatuote. Tutkimuksessa perehdyttiin erilaisiin mahdollisuuksiin tuottaa kuviointeja levyihin CNC-koneen jyrsintätekniikkaa hyödyntäen. Levyihin toteutettavien kuvioiden laatua
muokattiin kokeilemalla eri työstötekniikoita ja -arvoja.
Opinnäytetyössä sivuttiin lisäksi tutkitun akustiikkamateriaalin ympäristöystävällisyyttä. Työssä käsiteltiin materiaalin kierrätettävyyttä, ja akustiikkaa osana
tämän päivän suunnittelukenttää. Tutkimuksessa hyödynnettiin erilaisia mallinnustekniikoita ja suunnittelutyökaluja tuotekonseptin kokoamisessa. Suunnittelutyössä valmistettiin erilaisia prototyyppimalleja havainnollistamaan tuotekonseptia.
Työn tuloksista ilmeni tutkitun materiaalin ongelmallisuus erityisesti, kun materiaalia työstetään pyörivällä CNC-terällä, joka oli käytettävissä tässä tutkimuksessa. Materiaali osoittautui liian pehmeäksi, jotta se soveltuisi suunniteltuun
työstömenetelmään. Opinnäytetyön lopputuloksena syntyi tuotteen sijaan konsepti akustoivasta levytuotteesta. Työssä käytetyn CNC-koneistuksen hyödyntäminen vaatii lisätutkimuksia toimiakseen kaupallisessa tuotannossa.
taken into consideration in this kind of project. The goal was to identify the
right methods to handle specific material with a CNC machine. In addition, the
study included research about the environmental impact of the material and
the product from a concept perspective. The thesis commissioner specified
the project’s main material and the base idea of the design. The goal was to
find ways to produce tailor-made patterns with CNC into acoustic panels.
The first part of the thesis contains research of the material and how it could
be used in a new way. The other part is productive and includes making real life test models with CNC. First the commissioner pointed guidelines for the
research and shared knowledge from the acoustic work field. The work continued with exchanging ideas for the sketches on the panel. After that, the proper
product development started with real-life test material and CNC machining.
Product material testing started with basic straight and curve lines done by a
CNC machine, progressing up to the sketched patterns. The patterns were
tested with different techniques on the acoustic panel during several days.
The results of the thesis showed how problematic is it to use soft material for
the CNC machining process. The PET plastic panel material was too soft and
fabric-like to use proper CNC cutting or milling. The cutting results were always unsharp. The milling of the patterns did, however, show up on the panel
surface, but the quality of the patterns was not clean enough. The concept
base material, recycled PET plastic, was at the same time promising but in the
end, it was also the main issue for product development. The material made
milling with CNC challenging and for example often started to melt down because of friction made by spinning the CNC drill. The results of these tests
were still promising and with more time and resources the outcome could be
different.