TEKNIK 1
TEKNIK 1
JOHNNY FRID · FRIDHA HENDERSON
TEKNIK 1
ISBN 9789151108742
9 789151 108742
51108742 _tekn1_cover.indd 1
JOHNNY FRID · FRIDHA HENDERSON
2022-05-30 08:56
INNEHÅLL 1. TEKNIKUTVECKLING 5 Teknikutvecklingsprocessen 10 Att skapa nya idéer 12 2. PROJEKTARBETE 16 Arbete i projektform 17 Teknikutveckling – ett projekt 19 Projektplanen 21 Att arbeta i grupp 26 3. DESIGN 29 Designprocessen 30 Behovsanalys 32 Funktionsanalys 34 Kvalitetsanalys 37 Design och ergonomi 38 Skissteknik 40 Delningar i perspektiv 44 Olika typer av skisser 46 Att arbeta fram modeller 47 4. RITTEKNIK 49 Vyer 50 Ritningsblankett 52 Skalor 54 Linjer 54 Snitt 55 Måttsättning 57 Förenklade ritsätt 59 Teckensnitt 60 Toleranser 61 CAD 67 5. MÄTTEKNIK 70 Måttsystem 71 Längdmätning 72 Elektroniska mätningar 76 Mätfel 79 6. TEKNISK KOMMUNIKATION 82 Kommunikationsprocessen 83 Skriftlig kommunikation 84 Grafisk kommunikation 88 Muntlig kommunikation 92 Presentationsteknik 94 Tekniska hjälpmedel 96
Marknadsplan 174 7. MATERIALLÄRA 98 Kommunikationsplan 175 Material 99 Marknadskommunikation 177 Stål 101 Marknadsföringsmetoder 179 Värmebehandling av stål 104 Järn- och stålframställning 106 11. IDÉSKYDD OCH LAGAR 180 Aluminium 109 Immaterialrätt 181 Koppar och kopparlegeringar 110 Andra lagar 187 Titan 111 Standard 190 Hårdmetall 111 Arbetsmiljö 191 Plaster 112 Riskhantering 192 Gummi 115 Keramer 116 12. MILJÖ OCH ENERGI 200 Kompositer 117 Klimat och miljö 201 Materialprovning 118 Energiteknik 207 Korrosion 122 Jordens energibalans 210 Materialstandard 124 El- och värmeproduktion 216 Energi i framtiden 229 8. PRODUKTIONSTEKNIK 125 Energibesparing 237 Företagets funktioner 126
Beredning 127 13. DATORKOMMUNIKATION 241 Produktionsflöde 128 Persondatorn 242 Materialstyrning 129 Datorkommunikation 249 Att effektivisera produktionen 130 Nätverk 253 Kvalitetssystem 133 14. MEKANIK 263 9. TILLVERKNINGSMETODER 134 Kraftbegreppet 264 Olika tillverkningsmetoder 135 Kraftuppdelning 270 Frånskiljande tillverkningsVridmoment 273 metoder 137 Hållfasthet 276 Sammanfogande tillverkningsTvärkrafts- och momentdiagram metoder 145 286 Tillformande tillverkningsTryck 289 metoder 155 15. MORGONDAGENS TEKNIK? 297 10. EKONOMI OCH MARKNADS Framtidens teknik 298 FÖRING 161 Mars nästa? 302 Starta företag 162 Att utveckla en idé 303 Innovatörer och entreprenörer 163 16. TEKNIK, HISTORIA OCH Företagets ekonomi 164 SAMHÄLLE 313 Företagets kostnader 165 Teknikhistoria 314 Budgetar 166 Historiska data 332 Kalkyler 167 Ingenjörens historia 334 Företagetsorganisation 168 Teknikens påverkan 335 Marknadsföring 170 TABELLER OCH FORMLER 343 Marknadsstrategi 172 INDEX 346
51108742_tekn1_k01.indd 4
2022-05-30 08:42
TEKNIK 1
KAPITEL 12
MILJÖ OCH ENERGI Det sista steget i teknikutvecklingsprocessen är avvecklingen av produkten. När den är uttjänt kan den i bästa fall återanvändas, i näst bästa fall kan materialet återvinnas. Avvecklingen kan innebära en kraftig belastning på miljön. Vi människor har under några hundra år har vi tärt på den solenergi som lagrats i jordens innandöme. Dessa s.k. fossila bränslen förnyas ytterst långsamt och i en nära framtid är vi tvungna att ersätta dem med energiformer som är bestående; vi måste byta de icke-förnybara bränslena kol, olja och gas mot den förnybara energin som kommer från solen.
51108742_tekn1_k12.indd 200
2022-05-30 08:12
TEKNIK 1
KLIMAT OCH MILJÖ Att utvecklingen av nya produkter påverkar miljön på ett negativt sätt är inget nytt. Historien visar att den tekniska utvecklingen skapat miljöproblem genom tiderna. Idag utnyttjas jordens resurser mer än någonsin och problemet med miljöförstöring har blivit en av våra allra största frågor. Klimat- och miljöfrågorna står idag högt på dagordningen i många länder, vilket bl.a. resulterat i Agenda 2030. Agenda 2030 är en internationell agenda som bland annat innehåller 17 globala mål som tagits fram genom FN. Agendan skapades för att uppnå fyra punkter i världen till år 2030: • Avskaffa extrem fattigdom • Minska ojämlikheter och orättvisor • Främja fred och rättvisa
Sveriges miljökvalitetsmål: • Begränsad klimatpåverkan • Frisk luft • Bara naturlig försurning • Giftfri miljö • Skyddande ozonskikt • Säker strålmiljö • Ingen övergödning • Levande sjöar och vattendrag • Grundvatten av god kvalitet • Hav i balans samt levande kust och skärgård • Myllrande våtmarker • Levande skogar
• Lösa klimatkrisen
• Ett rikt odlingslandskap
De 17 olika målen handlar bland annat om hållbara städer och samhällen, hållbar konsumtion och produktion, att bekämpa klimatförändringarna och ekosystem och biologisk mångfald. Tillsammans ska FN:s medlemsländer göra stora ansträngningar för att nå målen och skapa starka samhällen som bygger både på social, ekonomisk och miljömässig hållbarhet.
• God bebyggd miljö
• Storslagen fjällmiljö • Ett rikt växt- och djurliv
Sveriges 16 miljökvalitetsmål.
De 17 globala målen.
MILJÖ OCH ENERGI
51108742_tekn1_k12.indd 201
201
2022-05-30 08:12
TEKNIK 1
År 2015 höll FN en klimatkonferens i Paris, COP21. Då skrev medlemsländerna på ett klimatavtal, Parisavtalet, som bland annat innehöll bestämmelser för att minska utsläppen av växthusgaser. COP26, som hölls i Glasgow 2021, resulterade i ett nytt globalt klimatavtal med bland annat regler för utsläppsrätteroch avtal om att minska kolanvändningen.
Kyotoprotokollet, Parisavtalet och partskonferenserna (COP) År 1997 slöts en internationell överenskommelse i Kyoto i Japan. Avtalet, som trädde i kraft 2005, fick namnet Kyotoprotokollet och innebar bland annat att de årliga globala utsläppen av växthusgaser skulle minska med minst 5,2 procent mellan åren 1990 och 2012. Avtalet tillät även handel med utsläppsrätter* för att minska de totala utsläppen av växthusgaser**. År 2015 ersattes Kyotoprotokollet av Parisavtalet, som undertecknades vid FN:s klimatkonferens i Paris av 196 länder. Avtalet innehåller bestämmelser för att minska utsläppen av växthusgaser, göra klimatanpassningar och ge ekonomiska medel för dem som drabbas av klimatförändringarna. Avtalet slår fast att den globala temperaturökningen ska hållas väl under två grader men att man ska sträva efter att begränsa uppvärmningen till 1,5 grad. Avtalet innebär också att länder steg för steg ska skärpa sina åtaganden och förnya eller uppdatera sina åtaganden vart femte år. Klimatkonferensen i Paris fick i internationella sammanhang beteckningen COP21 (Conference Of the Parties) och hålls numera varje år. COP22 hölls i Marrakech, COP24 i Katowiche, COP25 i Madrid och COP26 i Glasgow 2021.
*Utsläppsrätter innebär att ett företag får rätt att släppa ut ett ton koldioxid för varje utsläppsrätt. Utsläppsrätter kan utdelas gratis eller så kan företag köpa till fler på auktion. **Läs mer om växthusgaser längre fram i kapitlet. 202
MILJÖ OCH ENERGI
51108742_tekn1_k12.indd 202
2022-05-30 08:12
TEKNIK 1
Miljösäkring ISO 14000 Miljöledningssystem är ett verktyg för att organisera miljöarbetet i ett företag, en myndighet eller organisation. Inom ISO 14000-serien finns ett antal grundläggande standarder för miljöledningssystem: • ISO 14001 Miljöledningssystem – Kravspecifikation med vägledning för användning • ISO 14004 Miljöledningsystem – allmän vägledning för principer, system och stödjande metoder. Företagens ökade behov av att arbeta systematiskt med miljöfrågor har lett till att det sedan början av 1990-talet växt fram olika frivilliga system för miljöledning. ISO 14001 är det internationellt mest tillämpade miljöledningssystemet. Inom EU finns också miljöstyrnings- och miljörevisionsordningen EMAS som baseras på ISO 14001. Utöver detta finns en rad förenklade system. I grunden är miljöledningsystemen administrativa system som ska göra det lättare för företagen att hantera miljöpåverkan från sina aktiviteter, varor och tjänster. De system som finns idag i Sverige (ett 10-tal) bygger på olika checklistor och på ISO 14001. Ett flertal företag har infört miljöledningssystemet och förutom de vinster man gör av förbättrad miljö har man ofta också affärsmässiga fördelar: • minskad energiförbrukning • minskad materialförbrukning • kundönskemål som uppfylls För att en organisation ska få ett ISO 14001-certifikat krävs bl.a. att man skapat ett ledningssystem som uppfyller kraven enligt ISO 14001:2015. I Sverige företräds ISO av SIS, Swedish Standards Institute. Det är SIS som ska tolka innebörden av standarden. ISO 14001 täcker inte arbetsmiljöfrågor, men ett företag kan själv föra in det i miljöledningssystemet. Standarderna för miljöledning ger anvisningar om hur ett företag organiserar, följer upp, utvärderar och redovisar miljöarbetet. Andra saker som behandlas i standarderna är hur man tar hänsyn till miljön i produktutvecklingen, och hur man beskriver produkters miljöegenskaper. Alla företag och organisationer som vill bedriva miljömedveten verksamhet har glädje av standarderna i ISO 14000-serien. Standarderna är också ett sätt att visa för omvärlden hur pass miljömedvetet företaget är. MILJÖ OCH ENERGI
51108742_tekn1_k12.indd 203
203
2022-05-30 08:12
TEKNIK 1
Ett företag som ska införa ett miljöledningssystem kan arbeta efter följande modell: 1. UPPRÄTTA MILJÖPOLICY Miljöpolicyn ska vara det övergripande styrande dokumentet i miljöarbetet och är ledningens verktyg för att visa vad som är viktigt. Policyn kan utformas som företaget självt vill; dock finns några krav. Policyn bör: • visa hur företaget följer upp lagstiftningen på miljöområdet • innehålla uppgifter om hur miljöarbetet ständigt ska förbättras • visa på de s.k. betydande miljöaspekterna, d.v.s. vad inom företagets verksamhet och produkter som inverkar på miljön. 2. PLANERING Företaget ska planera verksamheten så att dess rutiner blir tydliga. I rutinerna identifieras de betydande miljöaspekterna, miljömål preciseras och ett program skapas för hur miljömålen ska uppnås. 3. GENOMFÖRANDE • Fastställ organisation och ansvar • Utbilda personal • Kommunicera miljöpolicyn internt och externt • Dokumentera miljöledningssystemet • Säkerställ styrning av dokument • Styr verksamheten på miljöriktigt sätt • Upprätta nödlägesplan 4. UPPFÖLJNING OCH KONTROLL Rutiner för uppföljning måste skapas. Övervakning och mätning av resultat är viktigt om t. ex. lagstiftningen skulle ändras. 5. STÄNDIGA FÖRBÄTTRINGAR Utvärderingen ska leda till förbättringar.
Momenten i ISO 14001 ska ses som en rutin som bör koordineras med annat ledningsarbete, t. ex. kvalitets- och arbetsmiljöfrågor. 204
MILJÖ OCH ENERGI
51108742_tekn1_k12.indd 204
2022-05-30 08:12
TEKNIK 1
ENERGI I FRAMTIDEN De icke-förnybara energikällorna som olja, kol och naturgas kommer människan inte att kunna använda i framtiden. Även om man kan utnyttja hittills okända fyndigheter återstår det faktum att de är begränsade. Förr eller senare måste människan förlita sig till förnybara energikällor. Och det ska vara källor som inte ökar halten växthusgaser i atmosfären. Men omställningen till förnybar energi kräver teknikutveckling, inte bara för att kunna utnyttja energibärarna bättre utan också för att hitta bättre sätt att spara energi.
Några nya energibärare Biogas Slam från reningsverk, liksom organiskt hushållsavfall och andra produkter från växtriket kan bli till biogas genom en rötningsprocess. Biogasen, som i huvudsak består av metan, kan användas som drivmedel eller som energibärare i kraftverk.
1) Gödsel 2) Avfall 3) Blandare 4) Rötkammare 5) Gasbehållare 6) Kraftvärmeverk 7) Elgenerator 8) Fordonsbränsle 9) Husuppvärmning 10) Restprodukter
Gårdsbaserad biogasanläggning. Biogasen kan omvandlas till el eller användas direkt som fordonsbränsle eller för uppvärmning. Även restprodukterna kan tas tillvara som jordförbättringsmaterial inom jordbruket. MILJÖ OCH ENERGI
51108742_tekn1_k12.indd 229
229
2022-05-30 08:13
TEKNIK 1
Produktionen av biogas ger små tillskott av koldioxidutsläpp, eftersom växterna ingår i kolets naturliga kretslopp. Det sker dock lite läckage av metan vid produktionen, men det finns idag teknik för att förhindra detta, och allt fler anläggningar förses med sådan utrutning. Jämfört med andra drivmedel ger biogasanvändning betydande fördelar i fråga om utsläpp av växthusgaser. Minskningen är minst 70 % jämfört med bensin. Resterna från en biogasanläggning har kvar ämnen som är viktiga för jordbruket och kan därför återanvändas efter rening.
DME Dimetyleter (DME) är ett annat gasformigt drivmedel som kan användas i dieselmotorer. Det kan framställas ur naturgas eller s.k. svartlut, en energirik produkt som blir över vid massaproduktion. DME-gasen har använts som miljövänligt drivmedel i sprayburkar, men sedan september 2010 finns det tillgängligt som fordonsbränsle genom att första ”macken” öppnades och den första svenska fabriken invigdes. DME är miljövänligare än vanlig diesel; koldioxidutsläppen minskar med upp emot 95 %. DME blir flytande redan vid ett lågt övertryck (5 bar) och därför förses dieselfordonen med en speciell tank där bränslet förvaras flytande. Dieselmotorn måste också anpassas för DME-drift.
230
MILJÖ OCH ENERGI
51108742_tekn1_k12.indd 230
2022-05-30 08:13
TEKNIK 1
Biodiesel Biodiesel är dieselolja som framställs ur växt- och djurriket. Det kan användas uppblandad med vanlig diesel i de flesta dieselfordon, men speciellt anpassade motorer kan drivas helt med biodiesel. Andelen biodiesel i drivmedlet anges med en B-beteckning, vanligt är B5 (5 % biodiesel) och B20 (20 % biodiesel). FAME (en förkortning för fettsyrametylestrar) är ett exempel på biodiesel som görs huvudsakligen av rapsolja.
Andra nya drivmedel Etanol som kan produceras av t. ex. skogsavfall, men också av olika slags gröder har funnits som drivmedel under flera år. Etanol är miljövänligt och bidrar inte till ökningen av växthusgaser. Användningen har dock kritiserats, eftersom man på sina håll använder t. ex. majs och sockerrör, livsmedel som kan användas bättre. Priserna på livsmedel har ökat med ökad etanolproduktion. Etanol produceras f.n. på ca 1 % av världens jordbruksareal. I debatten kring etanol har metanol förts fram som ett bättre alternativ, och förespråkas av bl.a. Volvo. FÖR- OCH NACKDELAR MED OLIKA BIOBRÄNSLEN Drivmedel
Klimatpåverkan
Energieffektivitet
Markanvändningens effektivitet
Bränslepotential
Fordonsanpassning
Bränslekostnad
Bränslets infrastruktur
Biodiesel
2
3
1
1
5
3
4
Syntetisk diesel
5
3–4
3
3
5
1–3
5
DMEdimetyleter
5
4–5
4–5
5
4
2–5
2
Metanol
4–5
3–5
4–5
5
4
2–5
3
Etanol
1–3
1–3
1–2
3
4
1–3
3
Biogas
4–5
3
4
5
1
2–3
1
Tabellen visar en bedömning (1–5, där 5 är bäst) av olika biobränslen. MILJÖ OCH ENERGI
51108742_tekn1_k12.indd 231
231
2022-05-30 08:13
TEKNIK 1
Bränsleceller I en bränslecell omvandlas kemisk energi till elektrisk ström genom en oxidationsprocess. Det krävs alltså syre för processen och som bränsle används oftast vätgas även om det finns celler som arbetar med exempelvis metan. Det finns alltså olika typer av bränsleceller, men alla fungerar på liknande sätt. Cellen är uppbyggd av två poler som skiljs åt genom en elektrolyt som frigör elektroner ur vätgasen.
När en vätgasmolekyl passerar elektrolyten frigörs elektroner, vilket kan tas ut som en elektrisk ström via de båda polerna. Syrgasatomerna förenar sig med vätejonerna och bildar vatten som restprodukt.
Verkningsgraden för en bränslecell är hög, närmare 70 % av energin blir till el och utnyttjar man också värmen som uppstår vid processen kan verkningsgraden öka till 90 %. Detta kan jämföras med exempelvis en dieselmotor som når en verkningsgrad på ca 30 %. Fordon som drivs med bränsleceller och kanske också kraftverk som producerar el och värme kan bli framtida lösningar på energiproblemet, även om de idag är för dyra för att kunna konkurrera med andra miljövänliga lösningar. För just miljövänligheten är ett stort plus för bränslecellen, under förutsättning att vätgasen produceras på ett miljövänligt sätt. Vätgas får man ur naturgas eller genom elektrolys av vatten, d.v.s. genom att använda elenergi som kan skapas miljövänligt (men också med fossila bränslen). 232
MILJÖ OCH ENERGI
51108742_tekn1_k12.indd 232
2022-05-30 08:13
TEKNIK 1
KAPITEL 13
DATORKOMMUNIKATION Det finns knappast någon modern uppfinning som kan mäta sig med datorn när det gäller genomslagskraft. Datorer finns nästan överallt. I praktiskt taget alla elektroniska apparater hittar du datorer: i bilen, i mikrougnen, i mobiltelefonen o.s.v. Datorer är alltså inte bara laptops och chromebooks utan de elektroniska kretsar, mikroprocessorer, som styr våra moderna apparater är också exempel på datorer.
51108742_tekn1_k13.indd 241
2022-05-30 08:07
TEKNIK 1
PERSONDATORN Persondatorns användbarhet grundas på att det skapats ett antal tillämpningsprogram inom ordbehandling (t ex Word och Pages), beräkning (t ex Excel och Numbers) och presentation (t ex PowerPoint och Keynote), vilka finns som standard i de flesta datorer. Förr var persondatorn en stationär dator, men nu finns det bärbara datorer, surfplattor och mobiltelefoner som alla kan betraktas som persondatorer. Gränserna suddas också ut alltmer; idag finns klockor som både kan användas som mobil, surfplatta och bärbar dator.
Gränssnitt
Här visas ett exempel från programmet Excel som både är ett program för beräkningar och ett presentationsprogram för data.
Gränssnitt är ett begrepp som skapats i samband med den nya datortekniken. Begreppet används för att beskriva gränsytan mellan två system, t. ex. hur två olika apparater kopplas samman. Med användargränssnitt brukar man mena den del av exempelvis ett datorprogram som kommunicerar med användaren. Alltså i stort sett det som vi ser på skärmen.
Datorns funktion Datorn är en apparat som lagrar och hanterar information. För inmatningen används exempelvis tangentbordet, för lagringen behövs hårddisk och andra minnen och för att visa informationen används en skärm. Och allt detta styrs av processorn. Men processorn måste ha instruktioner – ett program – för att fungera. Det finns några olika typer av program. När du köper en ny dator har redan ett program laddats in. Det är ett program som gör att datorn kan startas upp. Det kallas i äldre datorer för BIOS (Basic Input Output System), i en del nya datorer har det ersatts av EFI (Extensible Firmware Interface). 242
DATORKOMMUNIKATION
51108742_tekn1_k13.indd 242
2022-05-30 08:07
TEKNIK 1
För att du ska kunna börja använda datorn måste du först installera ett så kallat operativsystem. Det vanligaste operativsystemet på PC-datorer är Windows. Först när detta system är installerat kan datorn ta emot tillämpningsprogram som exempelvis Word eller Photoshop. Operativsystemet har många uppgifter. Det gör att du på skärmen kan se vad som finns i hårddisken, det beskriver hur utskrifter ska göras, vilka teckensnitt som används och så vidare. Till de flesta operativsystem finns också hjälpprogram, till exempel räknare. På datorns kretskort finns en mängd chips som vart och ett innehåller en liten platta av kisel – en integrerad krets. På den integrerade kretsen finns miljontals elektroniska komponenter, bland annat transistorer som fungerar som strömbrytare. Det är dessa strömbrytare som är hemligheten bakom datorns stora användbarhet. En strömbrytare kan inta två lägen, TILL och FRÅN. Datorn utnyttjar dessa två lägen för sina beräkningar som grundar sig på det binära talsystemet. Det binära talsystemet har bara två siffror, 0 och 1, vilket motsvarar de två strömbrytarlägena (0 = FRÅN, 1 = TILL). När en strömbrytare är TILL blir det alltså en 1:a och när den är FRÅN blir det en 0:a. Med hjälp av de två tecknen, 1 och 0, har man skapat en kod för bl.a. alfabetet som datorn ”kan läsa”. Koden kallas ASCII (uttalas ”aski”). Det finns ASCII-kod för alla våra bokstäver, siffror och andra tecken på tangentbordet. Den ursprungliga 7 bitars ACII-koden har ersatts av 8 bitars (med 28 = 256 tecken). För att klara alla länders skrivtecken har unicode med mer än en miljon tecken utvecklats.
¥ ª ° µ º
¦ « ± ¶ »
¡
¢ § ¬ ² · ¼
£ ¨ ® ³ ¸ ½
¤ © ¯ ´ ¹
8 bitar = 1 byte (1B) 1 kB = 1024 byte 1 MB = 1024 kB 1 GB = 1024 MB 1TB = 1024 GB 1024 = 210
7 bitars ASCII-kod (svensk variant). ASCII är akronym för American Standard Code for Information Interchange. Koden består av två delar, MSB = Most Significant Bit och LSB = Least Significant Bit. Ur tabellen kan du utläsa att ASCIIkoden för exempelvis bokstaven E = 1000101. DATORKOMMUNIKATION
51108742_tekn1_k13.indd 243
243
2022-05-30 08:07
TEKNIK 1
Datorns delar I bilden beskrivs de delar som ingår i en dator. Till den finns ett antal inenheter (tangentbord, datormus, skanner, digitalkamera, modem) och utenheter (skärm, skrivare, modem e.t.c.). Extra kortplatser På dessa tomma kortplatser kan man ansluta olika expansionskort, till exempel extra grafikkort och kommunikationskort.
Grafikkort Grafikkortet ansluts oftast till en kortplats på moderkortet och ansvarar för allt du ser på datorns bildskärm. Ett grafikkort har en inbyggd mikroprocessor, en egen kylfläkt och mycket minne. I en del enklare datorer är grafikkretsarna inbyggda direkt på moderkortet.
Ljudkort Ett ljudkort styr, övervakar och kontrollerar datorns ljudfunktioner. Kabeln från DVD-enheten gör att ljudkortet kan ta emot ljud utan att ta den ”långsamma” omvägen över moderkortet. Nuförtiden är ljudkortet ofta integrerat på moderkortet.
DVD- och Blue-ray-enhet DVD-enheter är idag nästan uteslutande sådana som både kan skriva och läsa olika typer av DVD- och Blue-rayskivor. Enheterna monteras i så kallade 5,25 tums fack, med hjälp av fyra stjärnskruvar.
244
DATORKOMMUNIKATION
51108742_tekn1_k13.indd 244
2022-05-30 08:07
TEKNIK 1
Strömförsörjning Nätdelen i datorn omvandlar vägguttagets 230 V växelspänning till de likspänningsnivåer som datorns olika delar behöver.
Hårddisk På hårddisken lagras data permanent i datorn. Att lagra data på hårddisken kallas för att skriva och att hämta data kallas för att läsa från hårddisken. Hårddisken monteras i ett 3,5 tums fack med hjälp av fyra stjärnskruvar. Hårddiskar finns även som externa enheter med USB-anslutning.
Minne Arbetsminnet i datorn kallas för RAM-minne. Innehållet i ett RAMminne försvinner när strömmen bryts till skillnad från innehållet på en hårddisk som lagras permanent. RAM-minnen är ibland små kretskort som placeras i rader på moderkortet.
Moderkort Moderkortet är datorns största kretskort och kan enkelt förklaras som datorns centrala nervsystem. Här ansluts grafikkort, ljudkort, DVDenheter, mikroprocessorn och allt det andra. Alla datorns delar kopplas samman på moderkortet.
Mikroprocessor Mikroprocessorn är datorns hjärna. Här sker de flesta av de miljarder beräkningar som behövs för att köra olika operativsystem och applikationsprogram i datorn. Processorn ansluts antingen i en fyrkantig eller i en avlång kontakt. Processorn sitter oftast gömd under en kylfläkt. Kylfläkten kyler bort den värme som alstras när mikroprocessorn arbetar.
DATORKOMMUNIKATION
51108742_tekn1_k13.indd 245
245
2022-05-30 08:07
TEKNIK 1
Minnen Datorn innehåller flera olika typer av minnen. RAM-minnen (Random Access Memory) eller så kallade internminnen är snabba minnen och är inte avsedda för långtidslagring av data. Det finns två typer: statiska RAM (SRAM) och dynamiska RAM (DRAM). Datorns cache-minne är av SRAM-typ. Idag är SDRAM-modulerna DDR3 och DDR4 vanligast (DDR – SDRAM står för Double Data Rate – Synchronous Dynamic Random Access Memory). Dessa moduler är utvecklade för höghastighetslagring av data. Siffran 3 och 4 innebär att minnet är 3:e och 4:e generationens DDRminne. För långtidslagring av data används hårddiskar och flashminnen m.m.
DDR4-minnesmoduler med 288 pinnars benkonfiguration vardera.
När PC:n kom i början av 80-talet var hårddiskarnas kapacitet liten jämfört med dagens. Många hade en hårddisk som ”bara” kunde lagra några miljoner byte (megabyte, MB); idag är datorerna försedda med hårddiskar som lagrar från några hundratal gigabyte till flera terabyte. Och utvecklingen går mot ännu större lagringskapacitet. De modernaste typerna av hårddiskar är uppbyggda av flashminnen, något som gör dem strömsnålare och snabbare än konventionella hårddiskar.
246
RAM
Random Access Memory
SRAM
Static Random Access Memory
DRAM
Dynamic Random Access Memory
ROM
Read Only Memory
PROM
Programmable Read Only Memory
EPROM
Erasable Programmable Read Only Memory
EEPROM
Electrically Erasable Programmable Read Only Memory
Ett USB-minne (Universal Serial Bus) består av flashminnen, minnen som behåller datan efter att strömmen stängts av. Minnet i bilden lagrar 32 GB.
DATORKOMMUNIKATION
51108742_tekn1_k13.indd 246
2022-05-30 08:07
TEKNIK 1
Hårddisken En hårddisk innehåller en eller flera tunna magnetiska skivor. Mellan dem finns läs- och skrivhuvuden som kan läsa av och skriva in data på skivorna. En motor driver skivorna runt med en hastighet av ca 7000 varv/minut. När data ska lagras på hårddisken skickas en svag elektrisk signal genom skrivhuvudet. På den del av skivan som är mitt för skrivhuvudet samlas järnoxid (som finns på skivan). På så sätt blir det magnetiska spår på skivan. Läs- och skrivhuvudet ligger mycket nära skivan utan att röra vid den. Hårddisken måste därför hanteras varsamt när den är igång så att inte skivan skadas. Ett jack i den gör den oläsbar; det blir en så kallad hårddiskkrasch. Hårddiskskivan är indelad i spår och sektorer och varje sektor kan bara lagra några hundra kB. När man sparar en fil som kanske är några MB så hamnar informationen i olika sektorer. Om du sedan tar bort din fil töms de sektorer du använt och det blir ”luckor” på hårddisken. Dessa fylls nästa gång du sparar någonting, men om det kräver större plats delas filen upp på ännu
Läsarm
fler ställen på hårddisken. Det skapas flera fragment av din fil; en hårddisk som man jobbat med länge har många sådana fragment. Filer som ligger spridda på väldigt många ställen är svårare för programmet att hitta och de tar därför längre tid. Datorn blir långsam. Då kan man defragmentera hårddisken med hjälp av ett särskilt program. Det packar samman fildelarna till större sammanhängande sektorer. I moderna datorer sker detta numera automatiskt. På hårddisken lagras systemprogram, tillämpningsprogram och arbetsfiler. Man vill gärna reservera utrymme för system- och tillämpningsprogrammen så att arbetsfilerna inte blandas in i område där programmen finns. Man kan då dela in hårddisken i flera partitioner. Det uppfattar datorn som att där finns flera hårddiskar, ofta kallade C, D och så vidare. Du kan till exempel reservera C för programmen och D för arbetsfiler. Partitioneringen görs i samband med att hårddisken formateras. Då töms den på sitt eventuella innehåll och förbereds för nya filer.
Spindel och spindelmotor Skivor
Läs- och skrivhuvud
Styrelektronik Anslutningar
SSD-diskar Idag blir SSD-diskarna som består av ett antal flashminneskretsar allt vanligare (SSD – Solid State Drive). De har flera fördelar jämfört med traditionella hårddiskar: De drar mindre ström, är mindre känsliga för stötar och slag och är mycket snabbare. Dessutom slipper man högt fläktljud.
DATORKOMMUNIKATION
51108742_tekn1_k13.indd 247
247
2022-05-30 08:07
TEKNIK 1
Bussar Ledningarna till och från processorn kallas för bussar. Bussens bredd avgör hur pass snabbt processorn har möjlighet att arbeta; länge använde man sig av 32-bitars bussar, men de flesta datorer idag har minst 64 bitars. Med en 64 bitars buss kan processorn samtidigt hantera 8 · 8 byte, det vill säga 64 tecken.
Portar Till datorn ansluter vi skärm, tangentbord, mus och så vidare. Detta sker via datorns portar. Man skiljer mellan parallella och seriella portar; informationen överförs snabbare i parallella, men nackdelen är att man måste ha en ledning för varje kontakt i en parallellport, vilket ger tjocka och dyra ledningar.
1.
2. 6.
3. 7.
4.
8. 5.
9.
Datorns hastighet Processorn arbetar snabbt – på en sekund hinner den öppna och stänga sina strömbrytare miljardtals gånger. Hastigheten avgörs av processorns klockfrekvens, något som man anger i hertz (förkortas Hz). Är klockfrekvensen 1000 Hz hinner processorn med 1000 arbetsmoment på en sekund. De moderna processorerna har klockfrekvenser på gigahertz (GHz, det vill säga miljarder Hz). De hinner alltså med miljarder moment på en enda sekund. Men så snabb är inte hela datorn. Signalerna ska via bussen genom ledningar, och även om det sker med nästan ljusets hastighet, så blir det fördröjningar som påverkar datorns hastighet.
2.
10.
11.
6.
Moderna processorer Processorerna utvecklas ständigt. Mobiltelefoner, läsplattor och bärbara datorer har behov av chip som inte tar så stor plats. Och samtidigt behövs snabbare och snabbare datorer. Och strömsnålare. Att signalerna ska gå i bussar mellan olika beräkningsenheter kostar tid och därför går utvecklingen mot chip som innehåller flera funktioner. I en SoC-processor (System on a Chip) har man samlat CPU, minnen, grafikprocessor och flera andra funktioner vilket gör datorn mycket snabb. En sådan processortyp som ger hög datorhastighet kombinerad med strömsnålhet är ARM-processorer (Advanced RISC Machine) som sitter i exempelvis Apples bärbara enheter.
248
Baksidan på en PC. 1) PS/2-kontakter 2) Bildskärmskontakter 3) USB C 4) HDMI 5. Optisk kontakt 6) Kylfläkt
7) USB-portar 8) Nätverksuttag 9) Ljudkontakter 10) Skyddslock 11) Nätanslutning
DATORKOMMUNIKATION
51108742_tekn1_k13.indd 248
2022-05-30 08:07
TEKNIK 1
DATORKOMMUNIKATION Grunden för all kommunikation mellan människor eller mellan datorer kan sammanfattas i följande enkla regler: • det måste finnas en kommunikationsväg, en förbindelse av något slag • man måste vara överens om hur kommunikationen ska gå till
Överföringshastighet Överföringshastighet anger man som bitar per sekund, förkortas bps (bits per second).
• det krävs ett gemensamt språk Om vi studerar dessa krav när det gäller datorkommunikation är de tekniskt mer komplicerade än annan kommunikation vi är vana vid. Och terminologin är något annorlunda. Att skapa förbindelse i datorsammanhang kallas att bygga nätverk, att komma överens om kommunikationssätt blir att ha ett gemensamt protokoll, och för att datorerna ska förstå varandra behövs gemensamma program eller, som på Internet, ett gemensamt språk.
Förbindelsen Det krävs 8 bitar av 1:or och 0:or för att skapa ett tecken i datorn. Dessa bitar kan överföras på i princip två sätt, antingen skickar man fram dem längs 8 olika ledningar (s.k. parallell kommunikation) eller så skickas de i följd på samma ledning (s.k. seriell kommunikation). Den parallella kommunikationen går snabbast, och inne i datorn överförs data på detta sätt. Den seriella överföringen har fördelen att den kräver färre ledningar och är den metod som i regel används mellan datorer. En förbindelse mellan datorer kan upprättas på två sätt, antingen använder man ledningar av något slag (trådbunden kommunikation) eller så överförs informationen via radiovågor (trådlös kommunikation).
Trådbunden kommunikation
Kontakt för seriell kommunikation (USB, Universal Serial Bus). Två ledare behövs för kommunikationen fram och tillbaka och två ledare behövs för strömförsörjningen.
För att bl.a. omvandla datorns parallella signaler till seriella förses datorn med ett nätverkskort. Ett nätverkskort för trådbunden kommunikation har kontakter (kommunikationsportar) till vilka man kan ansluta olika typer av kablar. Det finns nämligen ett antal olika sätt att överföra information genom trådbunden kommunikation. Den vanligaste kabeltypen är en tvinnad parkabel.
DATORKOMMUNIKATION
51108742_tekn1_k13.indd 249
249
2022-05-30 08:07
TEKNIK 1
Som anslutningskontakt till tvinnad parkabel används oftast en RJ45-kontakt.
RJ = Registered Jack
RJ45-kontakter.
Att använda optiska signaler istället för elektriska är ett modernare sätt att kommunicera trådbundet. Det sker genom fiberoptiska kablar som bl.a. har den fördelen att de inte störs av elektromagnetisk strålning.
I fiberoptiska kablar överförs ljusimpulser via upprepade totalreflektioner mot innerväggarna när kablarna förläggs i böjar.
Anslutningskontakter till fiberoptiska kablar.
250
DATORKOMMUNIKATION
51108742_tekn1_k13.indd 250
2022-05-30 08:07
TEKNIK 1
USB finns i flera varianter: USB-A 2.0 är den första och fortfarande den vanligaste typen av USB-anslutning. USB-B 2.0 används bl.a. till skrivare. USB-B Mini används exempelvis till digitalkameror, men har ofta ersatts av USB-B Micro Som tar mycket mindre plats. Numera finns också USB-C som 3.1-, 3.2- och 4-variant.
USB-A hane och hona.
Mini-USB hane och hona.
USB-B hane och hona.
Micro-USB hane och hona.
Thunderbolt är en snabb överföringsteknik och i sin tredje version ger den överföringshastigheter på 40 Gbps.
Thunderbolt-kablage känner man igen med en blixtsymbol.
DATORKOMMUNIKATION
51108742_tekn1_k13.indd 251
251
2022-05-30 08:07
TEKNIK 1
Trådlös kommunikation Fler och fler förbindelser sker numera trådlöst. Sedan länge har vi använt oss av fjärrkontrollen för att byta kanal på tv:n. Det är exempel på en trådlös kommunikation där informationen överförs via infrarött ljus (IR-strålning). Överföringen via IR-strålning sker relativt långsamt och för att få upp överföringshastigheten krävs radiovågor. För korta räckvidder (ca 10 meter) kan man överföra snabb information trådlöst genom Bluetooth-teknik. Moderna trådlösa högtalare t. ex. har inbyggda Bluetooth-kretsar som ständigt ”avlyssnar” datorns Bluetoothenhet och tar emot dess signaler. När man kopplar samman några datorer och ska upprätta en trådlös förbindelse mellan dem krävs att varje dator är försett med ett trådlöst nätverkskort. Det krävs också att det finns en gemensam enhet ifrån vilken kommunikationen styrs. Denna enhet, en router, ansluter man oftast – via modem – till ett telejack för att också kunna kommunicera över internet.
Styrning av tv-funktionerna sker genom att pulser av infrarött ljus överförs.
Exempel på ett lokalt nätverk med en blandning av trådbunden och trådlös kommunikation.
252
DATORKOMMUNIKATION
51108742_tekn1_k13.indd 252
2022-05-30 08:07
TEKNIK 1
KAPITEL 15
MORGONDAGENS TEKNIK? Det pågår en intensiv utveckling på teknikområdet. Nästan varje dag kommer rapporter om försök med nya självstyrande fordon, eldrivna flygplan, nya typer av solceller och mycket annat. Vad som kommer att bli verklighet i framtiden kan vi bara gissa oss till. Men, en sak är säker och det är att din generation kommer att vara delaktiga på flera sätt i morgondagens teknik.
51108742_tekn1_k15.indd 297
2022-05-30 08:31
TEKNIK 1
FRAMTIDENS TEKNIK Framtidens teknik kan vi bara gissa oss till, men en sak är säker och det är att din generation kommer att vara delaktiga. Ni kommer att vara innovatörer, producenter och användare av tekniken. Kanske kommer just du vara den som skapar en produkt vi inte kan vara utan om några år? En produkt som kommer att förändrar världen? Teknikutvecklingen går snabbt och vi pratar om bland annat smarta speglar och toaletter som kontrollerar din hälsa och ser om du har vitaminbrist eller kanske tecken på tarmcancer? Vi pratar om lab-odlat kött för en mer klimat- och miljömedveten konsumentmarknad och smarta tandborstar som skickar information direkt till din tandläkare. Vi pratar även om 6G-nät för att knyta samman digitala och personliga världar. Framtidens teknik kan innebära allt möjligt, men gissningsvis kommer fler produkter och smarta lösningar handla om att hålla oss människor friska för att leva länge, att rädda vår planet och se till att underlätta vår vardag. Fler smarta lösningar som hjälper oss och gör vårt liv enklare. Vi kommer att behöva hitta nya sätt att återvinna och återanvända och omkonstruera gammal teknik och hitta nya sätt för att rädda vår planet.
Nanoteknik Det pågår en ständig utveckling inom alla teknikområden. Man försöker hitta nya material, nya tillverkningsmetoder och nya tekniker. Ett intensivt utvecklingsområde är nanoteknik, atomslöjden som utnyttjas inom i stort sett alla andra områden. Flera av de områden där det sker en teknisk utveckling idag befinner sig i gränslandet mellan teknik och naturvetenskap: • biotekniken kombinerar biologi, kemi och teknik och utnyttjar detta såväl i industriella processer som inom medicinen • biomedicinsk teknik, ett område där man utnyttjar ingenjörs- och naturvetenskap (bioteknik, biomedicin, molekylärbiologi m.m.) för bl.a. diagnostik inom sjukvården • robotik, ”läran om robotar”, kräver kunskaper inom mekanik, fysik, datavetenskap och matematik. • rymdteknik förenar kunskaper inom teknik, astronomi och meteorologi. Inom dessa tekniska utvecklingsområden, liksom i många andra, utnyttjar man nanoteknik. Nanoteknik är inget eget område utan betecknar teknik där föremålen är mindre än 100 nanometer. Man utnyttjar materien på atomär nivå, och därför brukar nanoteknik populärt kallas för atomslöjd.
298
MORGONDAGENS TEKNIK?
51108742_tekn1_k15.indd 298
2022-05-30 08:31
TEKNIK 1
Det har visat sig att materien på nanonivå inte uppför sig som i vår vanliga makrovärld. Det uppkommer s.k. kvanteffekter, som visserligen också finns i vår vardagsvärld, men som inte blir betydelsefulla förrän skalan når atomnivå. En viktig kvanteffekt är att partiklar uppträder både som vågrörelser och som partiklar. I nanovärlden innebär det bl.a. att partiklar kan förflyttas utan energiförluster, vilket bl.a. ger en ytterst god elektrisk ledningsförmåga. I naturen finns många exempel på nanoteknik. Fotosyntesen, processen där solenergin omvandlas till kemisk energi, är exempel på hur naturen använder sig av nanoteknik. Regleringen av bladens vätskeavdunstning är ett annat. Geckoödlan utnyttjar nanoteknik och flera växter använder sig av den s.k. lotuseffekten. Ytan på lotusblommans blad har en oerhörd mängd upphöjningar, vilket gör att vatten och smuts aldrig når själva bladytan utan samlas i vattendropparna och rinner bort.
Geckoödlan använder sig av nanoteknik för att obehindrat gå upp och ner. Dess trampdynor är täckta med oerhört många små hår som gör att fotytan är så nära underlaget att molekylära krafter verkar ungefär som lim.
Transporter Hälften av alla persontransporter sker idag med bilar och i många fall sitter det bara en eller två personer i. Det är inte speciellt effektivt och dessutom används bilen bara en kort tid på dygnet. Resten av tiden är den stillastående. I rusningstid korkar vägar och gator kring större städer snabbt igen och människor får sitta i långa köer medan deras bilar spyr ut avgaser som försämrar miljön. Problemet har funnits länge och ansvariga har genomfört en hel del åtgärder för att minska trafiken. Här är några exempel: •
Genomfartstrafik leds förbi tätorten i så kallade ringlinjer.
• Man utvidgar kollektivtrafiken och låter den köra i egna körfält. • Man bygger tunnelbanor. En hel rad av åtgärder har vidtagits för att minska trafikbelastningen i större städer. Ändå kvarstår problemet och mycket återstår att göra. Det saknas dock inte idéer om hur trafiken måste göras om i framtiden. Det finns förslag på rullande trottoarer för gående, vagnar som går på linbana över trafiken (projekteras i Göteborg). Men transporterna innebär också andra problem. Att transportera människor och varor kräver energi. Det mesta idag sker med fossila bränslen, något som vi i framtiden inte kan räkna med. Framöver får vi förlita oss på elenergi, antingen nedladdad i batterier eller omvandlad till vätgas, eller solenergi omvandlad till exempelvis biometanol eller biogas. MORGONDAGENS TEKNIK?
51108742_tekn1_k15.indd 299
299
2022-05-30 08:31
TEKNIK 1
Förändringen har redan börjat, det produceras elbilar i hög takt och flera biltillverkare har beslutat att upphöra med tillverkningen av förbränningsmotorer om några år. Det sker också försök med nya transportmedel på en del håll i världen, och flera tillverkare av flygplan testar eldrift för kortare flygresor. Men utvecklingen kommer sannolikt inte att stanna vid detta. Problemet med köer och dåligt utnyttjande av fordonen löses inte för att man byter energislag. Att bygga ut kollektivtrafiken är inte heller den slutgiltiga lösningen; dels behöver människor förflytta sig utanför ett kollektivt nät och dels kräver varutransporterna speciella lösningar. Det finns många idéer till hur man ska kunna lösa det i framtiden. Det finns alltså mycket att vinna på att effektivisera transportsystemet, och det pågår en mängd försök att hitta framtida möjligheter.
Självstyrande fordon Ett steg i effektiviseringen är försöken med självstyrande fordon som pågår på flera håll i världen. En självstyrande bil är försedd med en mängd sensorer som anpassar hastighet och avstånd, vilket både minskar risken för olyckor och gör att trafiken flyter bättre. Med fordon som styrs automatiskt kan man ha en total trafikövervakning i en stad, anpassa hastigheterna i god tid och helt undvika köer. Utvecklingen av självstyrande bilar sker i fem steg: 1. Fordonet håller rätt avstånd till framförvarande i körfältet. En förare måste vara beredd att ingripa. 2. Fordonet sköter också själv styrning, acceleration och inbromsning. Förare måste finnas för att kunna ingripa. 3. Fordonet kör själv på vissa vägsträckor och vid vissa tidpunkter. Förare måste finnas. 4. Här ska fordonet också stanna själv på utvalda platser om föraren inte tar över när vägsträckan passerats. 5. Fordonet klarar körningen själv på alla vägsträckor.
Automatiserade transporter Vad kan man tänka sig blir nästa steg för att effektivisera persontransporterna? Att en bil bara används en kort tid på dagen är ineffektivt och onödigt kostsamt. Ett tänkbart scenario för framtiden är därför att vi köper transporttjänsterna när vi behöver dem. Vi kallar på förarlösa fordon som hämtar upp oss och kör oss till köpcentret eller vad vi nu har för ärenden.
300
MORGONDAGENS TEKNIK?
51108742_tekn1_k15.indd 300
2022-05-30 08:31
TEKNIK 1
Idag skeppas nästan allt utlandsgods i containrar och det omlastas i flera steg för att till slut nå beställaren som kan hämta upp varan på ett av transportföretagens utlämningsställen. Dessa godstransporter försöker man effektivisera så långt det är möjligt; få omlastningar, minimering av körsträckor med maximala laster. I framtiden kan man tänka sig att behovet av individuella varutransporter ökar, delvis beroende att mer och mer handlas upp via nätet. Att ytterligare effektivisera det förväntade ökade behovet är därför angeläget. Helautomatiserade transporter med lastning, körning och lossning som övervakas av datorer är en tänkbar väg. Allt kan ske på natten då övrig trafik är minimal. Att automatisera varu- och persontransporter ställer stora krav på fungerande datorsystem. Det handlar om väldigt många transporter som ska fungera samtidigt, och behovet av AI, artificiell intelligens blir stort inom detta område.
Kollektivtrafik I städer och dess kranskommuner fungerar förarlösa tunnelbanetåg, spårvagnar och bussar, men för längre transporter behövs nya varianter av tåg, flygplan och fartyg. Eventuellt kommer varianten Hyperloop att slå igenom och dominera över höghastighetståg och eldrivna flygplan. För riktigt långa avstånd, exempelvis mellan kontinenter, är eldrivna flygplan just nu orealistiskt; troligare är att framtidens långdistansplan drivs med vätgas eller biobränsle. Transporter är en mycket viktig fråga idag och i framtiden, och ingen sitter med en kristallkula där man kan utläsa vad som kommer att ske. Kanske har vi helt andra transportmedel? Kanske kommer morgondagens internet med 3D-möten mellan människor att minska behovet?
Hyperloop. Du sitter i en metallkapsel som flyttas framåt i en tub i höga hastigheter med hjälp av lufttryck. MORGONDAGENS TEKNIK?
51108742_tekn1_k15.indd 301
301
2022-05-30 08:31
TEKNIK 1
MARS NÄSTA? Att skicka människor till planeten Mars kan bli nästa stora händelse i rymdteknikens historia. Att vistas på Mars är inte lätt. Det finns nämligen några viktiga skillnader mellan Mars och vår egen planet: •
Det finns ingen luft att andas på Mars.
•
Ozonlagret i jordens atmosfär skyddar oss mot livsfarlig UV-strålning från solen. Mars atmosfär är mycket tunn och saknar ett skyddande ozonlager.
•
Jorden har ett magnetfält som samlar upp laddade partiklar som kommer från solen. Mars saknar magnetfält och därför träffar dessa farliga partiklar Marsytan.
•
Mars ligger längre bort från solen än vad jorden gör. Det är därför betydligt kallare på Mars.
•
Det blåser kraftiga sandstormar på Mars som kan bilda så stora sandmoln att de täcker nästan hela ytan.
•
Meteoriter träffar Mars med full kraft eftersom det inte finns någon atmosfär som de kan brinna upp i.
Det är alltså inte så lätt att bo på Mars. Det är heller inte lätt att ta sig dit. Färden dit tar minst ett halvår, och ska astronauterna hinna utforska planeten måste de stanna där minst lika länge. Och sedan tar det ett halvår tillbaka. En sådan lång resa kräver att man odlar sin egen mat och att vattnet man för med sig återvinns. Lösningar på dessa problem finns redan, men andra återstår att lösa. Här är några: •
Hur klarar en grupp på 5–6 personer av att leva isolerade tillsammans under så lång tid?
•
Hur ska man få över material till astronauternas bostad?
•
Hur får man bränsle till återfärden till jorden?
•
Hur skyddas astronauterna mot den livsfarliga strålningen?
Vi ska se hur forskarna på NASA har tänkt sig lösa några av dessa problem. För att få dit material skickar man upp ett obemannat rymdskepp i förväg. Det ska bland annat ha med sig en anläggning som kan producera metan och syrgas. Detta ska sedan användas som bränsle vid återfärden till jorden. För att få mat bygger man stora drivhus. I drivhusen odlas säd och grönsaker. Växthusen måste vara rejält stora och taket måste vara starkt, eftersom det måste tåla träffar från meteoriter. Men det måste också vara lätt och gå att vika för att kunna transporteras från jorden. Tillgång till energi kan lösas ganska enkelt genom solceller, men man måste tänka på att solstrålningen är mycket svagare på Mars än på jorden, eftersom Mars ligger längre bort. Det är inte alldeles nödvändigt att bygga hus, man kan lösa boendet genom att gräva ner sig i grottor. Marklagret över grottan ger skydd mot UV-strålning och laddade partiklar. Däremot måste man göra en öppning där det finns en luftsluss. En sådan behövs av två anledningar:
302
•
Utomhus får man på sig ett mycket finkornigt damm som dels kan vara farligt att inandas och dels kan förstöra känsliga instrument. Rymddräkterna måste alltså lämnas kvar i luftslussen.
•
I grottan vill man andas luft med normalt lufttryck, och utanför är trycket mycket lågt. När man går ut för snabbt utan specialkonstruerade dräkter finns det risk för dykarsjuka, precis som när en dykare stiger.
MORGONDAGENS TEKNIK?
51108742_tekn1_k15.indd 302
2022-05-30 08:31
TEKNIK 1
ATT UTVECKLA EN IDÉ Hur gör man då för att skapa nya smarta lösningar som gynnar exempelvis vår hälsa och planet? I tidigare kapitel har du fått läsa och lära dig om bland annat teknikutvecklingsprocessen, projektarbete, marknadsföring och materiallära med mera. Du har nu alla grundkunskaper som krävs för att skapa egna nya produkter eller tjänster. Kanske har du redan en idé som du vill förverkliga eller drömmer om att skapa en produkt vi inte kan vara utan i framtiden? Ett sätt är att starta ett UF-företag.
UF-företag UF står för Ung Företagsamhet och är en politiskt obunden och ideell utbildningsorganisation som utbildar i entreprenörskap i grundskolan och på gymnasiet. Organisationen har funnits i över 40 år och de erbjuder hjälp och stöd för elever och lärare. Om du registrerar ett UF-företag för du hjälp med att starta det, skaffa rådgivare, göra budget, inleda samarbetsavtal, driva det under ett år för att sedan avveckla företaget.
I över 30 år har Ung Företagsamhet anordnat en nationell tävling för UF-företag: SM i Ung Företagsamhet där vinnarna går vidare till EM .
Affärsplan Om du ska driva ett företag är det viktigt med en affärsplan. Affärsplanen behövs för att underlätta det praktiska arbetet när verksamheten startas samt för att kunna bedöma risker, se styrkor och svagheter och för att förtydliga för samarbetspartners. I affärsplanen beskriver du tydligt för dig själv och andra företagets verksamhet, målsättning och hur den ska uppnås. Affärsplanen kan innehålla flera delar. Här är några: 1. Affärsidé 2. Vision 3. Mål 4. Kunder 5. Marknad 6. Konkurrens 7. Produkt 8. Försäljning 9. Affärsmodell 10. Hållbarhet
Här följer en sammanfattning av teknikutvecklingsprocessen och på följande sidor får du ta del av hur några nutida svenska innovatörer arbetat med sin produkt enligt teknikutvecklingprocessen.
MORGONDAGENS TEKNIK?
51108742_tekn1_k15.indd 303
303
2022-05-30 08:31
TEKNIK 1
Teknikutvecklingsprocessen Design Det första steget är att analysera om det finns ett behov av en ny eller nyutvecklad produkt. (Processen kan även börja med att du får en produktidé.) Efter analysen gäller det att få fram en idé som ger lösning på behovet. Till hjälp kan du ta till olika metoder för idégenerering, exempelvis brainstorming eller slumpmetoden. För att beskriva för dig själv och för andra hur din idé är tänkt att användas behövs en skiss av konstruktionen. Konstruktionen behöver även kompletteras med datorbaserade och fysiska modeller. Din konstruktion ska kunna produceras av andra än du själv. Som underlag krävs då en ritning. För att se om din konstruktion fungerar och för att välja lämpligt material och sammansättningsmetoder tillverkar du en prototyp. För att skydda din idé från att behöver du kunskaper i immaterialrätt.
Tillverkning Att tillverka din konstruktion i ett stort antal exemplar är komplicerat och dyrbart så processen måste planeras noggrant. Det är även viktigt att produkten håller god kvalitet, vilket ställer höga krav på att kontrollera så att produkten håller måttet.
Försäljning För att marknadsföra en produkt produceras ofta en första provserie som sedan kan komma att ändras efter att man upptäckt fel och brister. Därefter går den storskaliga försäljningen igång. I försäljningsprocessen ingår inte bara att sälja så mycket som möjligt av en vara. Kundernas långsiktiga förtroende är också viktigt, vilket ställer krav på en god service.
Avveckling Ingen produkt håller för evigt och producenten har numera ansvar för att produkten destrueras på ett miljövänligt sätt. En del produkter kan återanvändas eller delvis återvinnas.
304
Analys Idé Behov Konstruktion
Planering Tillverkning Kontroll
Marknadsföring Försäljning Service
Destruktion Återanvändning Återvinning
MORGONDAGENS TEKNIK?
51108742_tekn1_k15.indd 304
2022-05-30 08:31
TEKNIK 1
S M A R TA S A K E R F R Å N 2 0 0 0 -TA L E T
Quicksave Produkt och innovatör: Quicksave av Åsa Magnusson. Ett uppblåsbart livräddningsbälte
Tid från idé till försäljning: Ca 1 år.
Räddningsbältet för privatpersoner.
DESIGN Idé:
Åsa Magnusson fick sin idé om ett räddningsbälte när hon utbildade sig till badvakt och livräddare. Under utbildningen skulle hon bland annat dyka ner på bassängens botten och hämta upp en tung livräddningsdocka med vikter samt livrädda brandmän ur vattnet. Dockan var för tung och Åsa tappade den flera gånger. Brandmännen var stora och vägde oftast dubbelt så mycket som Åsa. – Detta fick mig verkligen att inse att livrädda en annan person i vatten är oerhört tungt och extremt farligt, säger Åsa.
Behov:
Det drunknar över hundra personer per år bara i Sverige och det behövs räddningsverktyg både för professionella livräddare och privatpersoner.
Analys:
Varje vecka kom räddningstjänsten och övade på idrottscentret där Åsa jobbade. Hon hade då möjlighet att fråga vilken utrustning de använde när de räddar människor som hamnat i nöd. – Som räddningsdykare dyker man ner på ett maxdjup på 40 meter och de berättade om vilka problem
de har när man ska bärga någon upp ur vattnet, säger Åsa. Så tillsammans diskuterade vi och kom fram till att en uppblåsbar ring runt kroppen borde effektivt kunna självlyfta en kropp upp mot ytan. Och efter flera tester och prototyper så hittade jag en lösning! Efter att Åsa tagit fram räddningsbältet för livräddningspersonal har hon även tagit fram bälten för privatpersoner som är ute vid sjön samt ett flertal andra livräddningsredskap.
Konstruktion:
Livräddningsbältet består av ett bälte i kraftig nylon med två anodiserade aluminiumhandtag på varje sida. I handtagen sitter kolsyrepatroner som gör att bältet blåses enkelt upp med ett ryck i båda handtagen är ihopkopplade runt den nödställdes kropp. Räddningsbältet får plats i en liten väska som räddningspersonalen enkelt kan bära på kroppen. Räddningsbältet har en lyftkraft på 60 newton. Det kan användas både för att säkra den nödställde på ytan, men även tas ner under vattnet upp till 10 meters djup och lyfter då den nödställde till ytan med ansiktet uppåt. Bältet laddas enkelt om med nya kolsyrepatroner efter användning och är redo att användas igen inom ett par minuter.
TILLVERKNING
Quicksave räddningsbälte tillverkas i Sverige och uppfyller alla de krav som ställs på livräddningsutrustning i Sverige och enligt internationell standard.
FÖRSÄLJNING
Åsa Magnusson marknadsför sina produkter via hemsida, sociala medier och ett flertal återförsäljare, bland annat SmartaSaker.se. Hon har även rest runt på mässor med sina produkter.
AVVECKLING
Quicksave kan återanvändas genom att ladda handtagen med nya kolsyrepatroner. Hela bältet kan lämnas till återvinning.
ÖVRIGT
Åsa har utsetts till Årets kvinnliga uppfinnare både i Sverige och Europa år 2011 och vunnit ett flertal priser. Företagsnamnet Quicksave och logotypen kom till i samarbete med ett marknadsföringsföretag. De funderade på snabb räddning, snabb säkerhet och kom fram till Quicksave.
MORGONDAGENS TEKNIK?
51108742_tekn1_k15.indd 305
305
2022-05-30 08:31
TEKNIK 1
S M A R TA S A K E R F R Å N 2 0 0 0 -TA L E T
Swedhook Produkt och innovatör:
Swedhook av Dennis Eriksson Krok med flera användningsområden Tid från idé till försäljning: ca 1,5 år
DESIGN Idé:
Dennis fick idén till Swedhook efter ha designat några andra nischade produkter. Han ville skapa en produkt som alla kunde ha stor nytta och glädje utav. En krok som var smart, funktionell och portabel. Förutom funktionen, var det viktigt att formspråket skulle vara tidlöst. Efter många prototyper, hittade han rätt storlek och form.
Behov:
Det finns alltid något att hänga upp vart du än befinner dig. Det kan vara allt från jobbet, skolan, träningen, utflykter, camping, barnvagnen, resor, i bilen, hemmet etc. Den ska vara behjälplig vart du än befinner dig och lätt att bära med sig.
Analys:
Genom nyfikenhet, misstag och nya kontakter har Dennis byggt upp erfarenhet under resans gång.
306
– Mitt första steg i utvecklingsprocessen är att söka efter min idé på nätet, att se om det finns någon liknande på marknaden. Därefter skissar jag fram formen på ett papper som görs om till en 3D-modell i datorn. Sedan skrivs modellen ut på en 3D-printer, så jag får fram en prototyp. Efter det får mina vänner och bekanta prova min idé. Tillbaka får jag feedback samt kan finslipa designen. Starten var enklast, då hade jag mycket energi och nyfikenhet till att göra marknadsundersökningar, hitta testpersoner och springa på roliga seminarier med intressanta föreläsare och deltagare. Det svåra var att bestämma mig, så som val av material, form, förpackningsdesign, utpris till kund etcetera. Sedan kommer verkligheten i kapp med ekonomi, logistik, marknadsföring, bolagsform och så vidare. Idag har alla bitar fallit på plats.
TILLVERKNING
Swedhook tillverkas i Kina.
FÖRSÄLJNING
Dennis marknadsför Swedhook genom hemsida, sociala medier och återförsäljare, bland annat SmartaSaker.se.
AVVECKLING
Swedhook har nyligen miljöanpassat sin förpackning genom att ta bort den lilla plastpåsen som kroken tidigare låg i. Nu sitter den fastklämd med en liten plastförklädd metalltråd på en bit kartong. Både krok och förpackning går att återvinna.
Konstruktion:
Swedhook är gjord i 100 % plast.
MORGONDAGENS TEKNIK?
51108742_tekn1_k15.indd 306
2022-05-30 08:31
TEKNIK 1
S M A R TA S A K E R F R Å N 2 0 0 0 -TA L E T
Fero System ® Pro Series 4.0 Produkt och innovatör: Fero System ® Pro Series 4.0 av Christian Carlsson En axelrem för att bära skidor. Tid från idé till försäljning: ca 1 år.
DESIGN Idé:
Christian Carlsson är innovatör och entreprenör. På 90-talet skapade han den första bärremmen gjord av kardborreband och nylonremmar till skidor. År 2020 vidareutvecklades produkten som initialt ämnades för friåkare för öka säkerheten när de bär sina skidor på berget. Idén fick han eftersom han själv är sportmänniska, bor i Alperna och åker skidor så fort tillfället ges.
Behov:
1. Touring: När friåkarna ska gå sista biten på berget måste de antingen ta av sig sin skyddsryggsäck (protector) för att fästa sina skidor eller bära skidorna på axeln. Då använder de Fero System istället vilket ökar användarens säkerhet. 2. Resort: Från bilen till lift, från backen tillbaka till hotellet/stugan bär man sina skidor säkrare och bekvämare med Fero System över axel eller på ryggen.
Analys:
När Christian vidareutvecklat sin produkt och började använda sin prototyp i skidbacken, kom folk fram och frågade vart han hade köpt bärremmen. Christian förstår då att efterfrågan är stor och att detta är en produkt som efterlängtas hos skidåkare. Många friåkare har ryggsäck på sig. Ryggsäcken är tänkt att användas som
skydd eller som airbag vid olyckor. Christian menar att hans produkt ger trygghet och säkerhet i utförsåkningen, eftersom skidåkaren slipper ta av sig ryggsäcken för att kunna koppla av och på skidorna. –Jag vill att ryggsäcken ska vara på hela tiden, det är säkrare! Axelremmen är inte enbart en säkerhetsprodukt. Den lämnar händerna fria och man slipper bära på otympliga skidor och stavar. Christian menar att det är bekvämt för alla skidåkare att ha händerna fria, både proffs och privatpersoner. Produkten passar alltså alla skidåkare och alla typer av skidor, från friåkarskidor till barnskidor.
Konstruktion:
Axelbandet har en övre fästögla som sitter fast i det breda axelpartiet. Den nedre fästöglan sitter längst ut på den ena nylonremmen. I fästremmarna trär man in gummispännet och spänner fast dem runt skidorna. Man fäster det ena gummispännet ovanför bindningen, och den andra remmen nedanför bindningen. Den andra nylonremmen som hänger fritt, har ett rejält handtag i änden. Handtaget ger ett bra grepp, även när man har handskar på sig, för att enkelt ska kunna dra till och justera längden på axelbandet så att skidorna sitter komfortabelt mot ryggen. Axelremmen är tillverkad i slitstark nylon med förstärkta sömmar. Undersidan av det bredare axelpartiet har en anti glid-beläggning i polypropen. Gummi-
remmarna man spänner om skidorna är tillverkade i slitstark och UV-resistent polyuretan. Spännet är tillverkat av hård nylon.
TILLVERKNING
Tillverkningen sker både i USA och Kina. –Det är viktigt för mig att välja slitstarka remmar med lång hållbarhet. Jag beställer de från Utah, USA, för att de är helt enkelt bäst, säger Christian.
FÖRSÄLJNING
Christian säljer sin produkt via sociala medier, influencer marketing, hemsida och återförsäljare, bland annat SmartaSaker.se.
AVVECKLING
Hela produkten kan lämnas till återvinning.
ÖVRIGT
Christians företag heter Lars & Friends Sweden AB. Namnet kommer av att Christian heter Lars Christian och Friends för att företagets filosofi är just att inkludera alla involverade som sina vänner. Företaget vill alltid hantera alla relationer på bästa sätt. Oavsett om det är kommunikation med fabriken, kunder eller återförsäljare.
MORGONDAGENS TEKNIK?
51108742_tekn1_k15.indd 307
307
2022-05-30 11:38
TEKNIK 1
TEKNIK 1
JOHNNY FRID · FRIDHA HENDERSON
TEKNIK 1
ISBN 9789151108742
9 789151 108742
51108742 _tekn1_cover.indd 1
JOHNNY FRID · FRIDHA HENDERSON
2022-05-30 08:56