Technological development, and increased demands on sustainable solutions, have impacted the development of new products. New products need to be more efficient, and there are increased possibilities for a more diversified and informed decision regarding what materials are used in the product. However, how can engineers and designers be helped in their efforts to make better decisions regarding materials?

In this research, carried out via multiple case studies and action research, behaviors regarding material selection and material management are examined. The data has been collected using participation action research, observations, and interviews as the primary sources of information. The author has conducted participation action research integrated into an industrial environment, multiple case studies using students in industrial design engineering have been done, and the researcher has performed interview studies with industry representatives. The behaviors described in the empirical studies are contrasted with basic decision theory and analysis of established product development methodology, asking the questions: Are basic assumptions built into models and methods taught to designers and engineers valid?

The research presented in this thesis shows that there are personal, technical, and organizational aspects to selecting and managing materials in product development. This work has also shown that assuming rationality, something that is built into methods and models as well as taught to engineering students, is not valid in decision-making; human beings are not rational, and entirely rational decisions are not possible due to the vast data and prediction needs to be able to make entirely rational decisions. Even when assuming some variant of bounded rationality, multiple factors described in decision theory are not acknowledged in product development methodology. Two of these can be described as identity (both personal and professional) and mental models of materials.

The discrepancy in how decisions are described in decision theory and how methods for decision-making are designed in product development risks inhibit the introduction of new and more sustainable materials in products. This could be because non-rational aspects of decision-making are incorporated in the decision-making under the assumption of rationality. It could also be because of the mental models of materials affecting what the designers and engineers think they can do with a particular material. These behaviors make the risks of introducing new materials too big for a designer or engineer to accept.

Outcomes from this research show that additional data will not be enough to persuade designers and engineers to select new material to its fullest extent. This can slow down sustainability improvements in products. To counter this, it is suggested that the personal and non-rational side of decision-making is acknowledged and valued, that visions and ideology are used to encourage the introduction of new materials rather than relying on technical or economic aspects, and that designers and engineers are encouraged and enabled to take higher risks and evaluate more “unknown” parameters.

To fully implement these suggestions, the following three things need to happen:

A: Design and engineering education needs to teach students how to have more flexible mental models of materials

B: Industry should find ways for designers and engineers to experiment further and learn (both on an organizational and personal level)

C: Academia should further investigate how behaviors, mental models and habits affect product development and design work, especially regarding material selection and material management.

Den tekniska utvecklingen, kombinerat med högre ställda krav på hållbara lösningar, har påverkat utvecklingen av nya produkter. Nya produkter måste vara effektivare än tidigare, och det finns en större möjlighet att ta mer diversifierade och bättre informerade beslut med avseende på vilka material som ska användas i en produkt. Men hur kan ingenjörer och designers hjälpas att ta mer hållbara och bättre beslut kring material? I ett antal fallstudier, som använt sig av aktionsforskning, observationer och intervjuer som främsta datainsamlingsmetoder, har beteenden kring materialval och materialhantering i produktutveckling undersökts. Dessa beteenden och metoder har sedan kontrasterats mot grundläggande beslutsteori, för att förstå huruvida grundläggande antaganden som byggts in i modellerna och verktygen är rimliga.

Forskningen som presenteras i denna avhandling visar på att det finns personliga, organisatoriska och tekniska aspekter som påverkar materialval och -hantering i produktutveckling. Arbetet har också visat att det antagande om rationalitet, som metoder och verktyg baserats på och som lärs ut till ingenjörsstudenter, inte är ett valid antagande i beslutfattande; människor är inte rationella och perfekt rationella beslut är inte möjliga baserat på den mängd data och den kunskap om framtida utfall som krävs för att ta rationella beslut. Inte ens begränsad rationalitet (bounded rationality) kan användas för att beskriva produktutvecklingens syn på beslut, då produktutvecklingsteori saknar begrepp som identitet (professionell och personlig) och mentala modeller av material.

Skillnaderna mellan hur beslutsfattande beskrivs i beslutsteori, och hur de hanteras i produktutvecklingsmetodik, riskerar att begränsa hur nya och mer hållbara material kan användas i nya produkter. Detta då de icke-rationella faktorer som inte belyses som just icke-rationella i produktutvecklingsmetodik, riskerar påverka vad ingenjörer och designers tror sig kunna göra med ett visst material. Detta riskerar att risker upplevs för stora, och att material därför underutnyttjas.

Utfall från den här forskningen visar att mer information inte kommer att vara tillräckligt för att övertyga ingenjörer och designers om att använda nya material till sin fulla potential. Det här riskerar att försena hållbara omställningar i produkter. För att motverka detta, föreslås i denna avhandling att icke-rationella aspekter i beslutsfattande belyses, accepteras och uppvärderas, att visioner målbilder används för att introducera nya material snarare än tekniska eller ekonomiska aspekter, och att ingenjörer och designers får möjlighet och uppmuntras att ta större risker och hantera fler okända parametrar längre in i produktutvecklingsprojekt.

För att implementera dessa förslag, behöver följande saker ske:

A: Utbildningen av ingenjörer och designers behöver ändras för att hjälpa studenterna att experimentera och ha mer flexibla mentala modeller av material

B: Industrin behöver möjliggöra experiment och lärande kring nya material (både på organisatorisk och personlig nivå, för alla som arbetar med produktutveckling)

C: Akademin behöver arbeta för att förstå hur beteenden, mentala modeller och vanor påverkar produktutveckling, speciellt med avseende på materialval och hantering av material.