https://www.mdu.se/

This Master thesis focuses on product development within MDU for Volvo Construction Equipment. The aim is to develop an electrical interface for the tool holder of wheel loaders (L70-L120) to operate a sweeper attachment. The choice of sweeper attachment is based on its critical needs and tasks within the system. Through theoretical results, visually illustrated in CAD and calculations, the work seeks to replace or reduce the use of hydraulics to decrease non-renewable energy consumption.

The problem statement to be addressed in the work is: 

·         How can an electrical interface be designed to bridge the gap between electrified wheel loaders and their attachments? 

·         How can the design of an interface for a wheel loader ensure efficient and safe operation in an industrial environment? 

To address the case study, an abductive reasoning approach was utilized, incorporating both theoretical frameworks and practical methodologies in product and process development. This comprehensive strategy facilitated the formulation of a robust solution to the case study problem. Through interviews, observations, and literature review, data collection was conducted, which was iterated alongside the development process to derive a conceptual solution proposal. 

The results are presented in the form of Computer aided design (CAD) visualizations and justifications based on calculations on collected data. The electrical interface for sweeper operation is expected, theoretically, to reduce power requirements and improve power utilization, as well as enable safer operation through sensor usage. CAD visualizations illustrate how the interface can be implemented with connector connections, docking, and safety measures to meet safety requirements according to ESD, IP classification, and ISO standards.

Through calculations, the interface is expected to be able to operate the sweeper with minimal risk of overheating or disruptions in the work process. The results demonstrate benefits both economically and socially, as well as environmentally through energy consumption savings of 71% for increased sustainability. Furthermore, the results show an improved efficiency from 32% in the hydraulic system to 80% in the electric system. It is recommended that future studies concentrate on physical testing and prototype development to advance product realization.

Detta examensarbete fokuserar på produktutveckling inom MDU i samarbete med Volvo Construction Equipment. Syftet är att utveckla ett elektriskt gränssnitt för redskapshållaren på hjullastare (L70-L120) för att driva en sopvals. Valet av sopvals baseras på dess kritiska behov och arbetsmoment inom systemet. Genom teoretiska resultat, visuellt illustrerade i CAD och beräkningar ska arbetet resultat ersätta eller minska användningen av hydraulik för att reducera icke-förnybar energi.

Problemformuleringen som ska lösas för arbetet är: 

·         Hur kan ett elektriskt gränssnitt utformas för att brygga gapet mellan elektrifierade hjullastare och dess redskap?

·         Hur kan design av ett gränssnitt för en hjullastare säkerställa effektivt och säkert arbete i en industriell miljö?

Fallstudien genomfördes med en abduktiv ansats, där en kombination av teoretiska och praktiska metoder inom produkt- och processutveckling tillämpades. Detta för att framställa ett konceptuellt lösningsförslag baserat på de behov som identifierades i fallstudien. Datainsamlingen utfördes genom intervjuer, observationer och granskning av relevant litteratur. Denna data användes sedan i en iterativ process parallellt med utvecklingsarbetet för att utforma det konceptuella lösningsförslaget.

Resultaten presenteras i form av CAD-visualiseringar samt kalkyler från den insamlade data. Det elektriska gränssnittet för sopvalsens drift förväntas teoretiskt minska effektbehovet och förbättra effektutnyttjandet samt möjliggöra ett säkrare arbete genom användning av sensorer. CAD-visualiseringarna illustrerar hur gränssnittet kan integreras med kontaktanslutningar, dockning och säkerhetsåtgärder för att uppfylla säkerhetskrav enligt ESD, IP-klassning och ISO-standarder.

Utifrån beräkningarna förväntas gränssnittet kunna driva sopvalsen med låg risk för överhettning samt störningar i arbetsprocessen. Resultaten visar fördelar både ekonomiskt och socialt, men också miljömässigt genom besparingar i energiförbrukning med 71% för en ökad hållbarhet. Vidare visar resultatet en förbättrad verkningsgrad från 32% i det hydrauliska systemet till 80% i det elektriska systemet. Arbetet rekommenderar att framtida studier fokuserar på fysiska tester och prototyputveckling för att främja produktrealisering.