Investigation of Selected Parameters with Potential Impact on the Stiffness of Carbon Fibre Composites at Össur hf.

Abstract

In this thesis, the potential impact of environmental factors and the resin percentage in prepreg material on the stiffness of carbon fibre composites (CFC) at Össur hf. is investigated. Össur hf. is a leading orthopaedic company that produces a range of CFC feet. The company faces challenges in producing CFC parts that meet the correct stiffness criteria, resulting in a high scrap volume. To address this issue, the thesis explores the uniformity of prepreg material thickness, the effects of hygrothermal parameters (temperature and humidity) on stiffness, and the influence of resin percentage in the prepreg material on stiffness. Samples were produced especially for the purpose of the thesis and statistical analysis applied where applicable, such as ANOVA and linear regression model. The results suggest that the effect of resin percentage is greater than the effect of a controlled environment, but the experiment on hygrothermal conditioning lacks sufficient evidence and sample number. This precludes drawing a definitive conclusion, leading to the tentative assertion that the matter remains unresolved. The uniformity of prepreg rolls’ thickness did not indicate significant deviation. The thesis concludes that it would be beneficial for Össur to acquire a more in-depth understanding of the parameters that influence its carbon fibre composite production by further research based on the recommendations presented in the study. Solving problem related to stiffness could partially introduce competitive advantage due to better inventory management and production utilisation, which directly and indirectly impacts operating results.

Í þessari ritgerð eru áhrif kvoðuhlutfalls og umhverfisþátta í framleiðslu samsetts efnis (e. composites) hjá Össuri hf. á stífni rannsökuð. Össur hf. er leiðandi fyrirtæki í heilbrigðistækniðnaði og framleiðir ýmis konar stoðtæki, þ.á m. koltrefjafætur sem eru með þekktari vörum fyrirtækisins og eru samsettir úr koltrefjum og epoxy kvoðu. Össur stendur frammi fyrir áskorunum í framleiðslu koltrefjaíhluta sem tengist því að framleiða í fyrirhugaðri stífni, sem hefur í för með sér hærra gallahlutfall og ónothæfar framleiðsluvörur- og íhluti. Ritgerðin skoðar einsleitni og þykkt prepreg-efnis, áhrif breytilegs hitaog rakastigs á stífni og áhrif hlutfalls kvoðu í prepreg-efni á stífni. Sýni voru framleidd sérstaklega fyrir rannsóknina og tölfræðilegri greiningu beitt, svo sem ANOVA og línulegri aðhvarfsgreiningu, þar sem þótti viðeigandi. Niðurstöður benda til þess að áhrif hlutfalls kvoðu eru einhver og mögulega meiri en áhrif stýrðra umhverfisaðstæðna. Aftur á móti skortir tilraunina, sem framkvæmd var sérstaklega í mismunandi hita- og rakastigsástandi, nægjanlegan fjölda sýna og er því ekki hægt að álykta með óyggjandi hætti um áhrif hita- og rakastigs á stífni. Einsleitni efnis, notað í framleiðslu, gaf ekki til kynna marktæk frávik. Gagnlegt væri fyrir fyrirtækið að öðlast frekari skilning á viðfangsefninu og þeim þáttum sem gætu haft áhrif á stífni. Lagt er til að gera frekari prófanir á viðfangsefninu með hliðsjón af tillögum sem kynntar eru í ritgerðinni. Sannfærandi niðurstöður myndi líklega skila sér í meiri samkeppnishæfni fyrirtækisins vegna betri birgðastjórnunar og nýtingu framleiðslu, sem beint og óbeint hefur áhrif á rekstrarútkomu.