TRIPLE USE SNABB OCH KOSTNADSEFFEKTIV. LIGHTer Workshop Göteborg

Transkript

1 TRIPLE USE SNABB OCH KOSTNADSEFFEKTIV TILLVERKNING AV HÖGPRESTANDAKOMPOSITER Christina Altkvist/Anette Järneteg C st a t st/ ette Jä eteg LIGHTer Workshop Göteborg

2 Triple Use Pilotprojekt Ett Vinnovafinansierat branschöverskridande projekt inom LIGHTER Samverkan mellan militära, civila flygidustri ( dual use ) ), (Saab och GKN), samt ytterligare en industrinäring ( triple use ) i detta fall bilindustri (Volvo Cars) I fas 3 utökades projektet med en förstudie om fiberkompositmaterial för brokonstrutioner PAGE 2

3 TRIPLE USE FAS 1-3 VINNOVA finansierade projektet Triple Use beslutades sent 2011 och delades in i tre överlappande faser om drygt ett år vardera mellan : Fas 1 Konceptstudier, Identifiera synergier, workshops Partners GKN (PL), Saab, VCC, SICOMP, KTH, Compraser Löptid: 12 mån; start Budget: MSEK Fas 2 Utveckla synergier (Flyg Bil) Tillverkningsprocesser, material Partners: GKN (PL), Saab, VCC, SICOMP, KTH, (Compraser) Löptid 15 mån 2013 Q Q1 Budgetg 5+5 MSEK Demo (Fas 3) Tillverkning en- flera demonstratorer, Ökad tvärindustriell med ny bransch (bro) Partners: SICOMP(PL)/Compraser labs, GKN, Saab, VCC, KTH, CTH, WSP, TRV, AP&T Löptid: 15 mån till Budget: 8,6+ 8,6 MSEK PAGE 3

4 UTMANINGAR Materialprestanda Civila och militära flygplan byggs idag till ca 50% av kompositer rationella tillverkningsmetoder i Andelen kompositer i flygmotorer ökar snabbt. Många komponenter rationella tillverkningsmetoder För att klarakommandekommande utsläppskrav krävs bilar av lätta kompositkonstruktioner rationella tillverkningsmetoder Producerbarhet PAGE 4

5 FORSKNINGSFRÅGOR GKN Aerospace: Hur skall komplexa kolfiberförformarkonstrueraskonstrueras och tillverkas rationellt och kostnadseffektivt? Saab: Hur kan en tillverkningskedja för att forma, bygga ihop och härda en större prepregenhet med hög grad av modultänk automatiseras? Volvo: Vilka processer är de mest fördelaktiga vid tillverkning av strukturkomponenter till bilindustrin, sett ur rationell tillverkningoch minimerade kostnader? PAGE 5

6 TRENDER, KOLFIBERUPPLÄGG PREPREG Manuellt uppläggning fortfarande vanligt framför allt i lågkostnadsmiljö Tejpläggare (ATL) och Fiber Placement (AFP) är etablerade metoder för att lägga kolfiber. NackdelenmedATLoch AFPärdenhöga investeringskostnaden jämfört med den relativt låga lägghastigheten för mindre och komplexa produkter Fördelen är ett automatiskt och repetitivt upplägg med jämn kvalitet Robotar med pick&place och för formning kan vara en kostnadseffektiv kti nischlösning i även om dess TRL nivå iåännu inte är så hög = Triple Use (Saab) PAGE 6

7 RESULTAT FAS 1 och 2 Projektet har under fas 1 och 2 Genererat goda tkik tekniska resultat t och ökat vår kompetens m a p Metodik och utrustning för pick and place Automatiserad formning Bidragit till att stärka vårt nationella kompositnätverk Ökat forskningssamarbete med KTH och Sicomp God kunskap om andra branschers behov genom bl a workshops och andra möten Medverkat till att utveckla Compraser till en ledande forsknings och demoanläggning för tillverkning i och automation ti av kompositprodukter kt Genererat nya forskningsfrågor som bl a har tagits om hand i nya examensarbeten och studentprojekt PAGE 7

8 FAS 2 TILL FAS 3 Från Fas 2: Tre teknologispår 1. Automatiserad förformning/drapering av torr armering med pick and place (GKN) 2. Automatiserad uppläggning och formning av prepregmaterial + robotiserad sammanbyggnad (Saab) 3. Pressning av Advanced SMC (Sheet Molding Compound) (VCC) Fas 3 bygger vidare på resultat från fas 1 och 2 genom att vidareutveckla och demonstrera dessa tre tekniker målet är att ta dessa processer från en TRL (Technology Readiness Level) nivå 4 till nivå 6. Fas 3 innehåller även en förstudieavfiberkompositmaterialförbrokonstruktioner. fiberkompositmaterial brokonstruktioner. Tillkommande partner: AP&T AB; Chalmers, avd. för konstruktionsteknik; WSP Sverige AB, Bro och vattenbyggnad; Trafikverket, TR PAGE 8

9 TRIPLE USE FAS 3 (DEMO): RESULTATMÅL Demonstrera minst två tillverkningstekniker för kompositprodukter motsvarande en produktionstakt t om enheter/år eller tillverkad struktur motsvarande 100 ton/år. (TRL 5) Demonstrera en automatisk tillverkningsprocess för en flygplansstrukturkomponent med produktionstakt om 500 enheter/år. Identifiera och karaktärisera nya kompositmaterial med lägre tillverkningskostnader (TRL 3 4) Tydliggöra kravbilden för tillverkning och material för brokonstruktioner i komposit samt identifiera lämpliga tillverkningstekniker för stora lastbärande konstruktionselement PAGE 9

10 TRIPLE USE FAS 3 (DEMO): EFFEKTMÅL En vidmakthållen och stärkt internationell konkurrenskraft för svensk transport och byggindustri genom: Sänkta tillverkningskostnader för strukturella kompositer med 25% till 50%, relativt en kommersiell nivå för 2010 (beroende på bransch) Ökad kompetens hos svenska leverantörers och nätverk inom området Ökad kunskap om rationella komposittillverkningsmetoder hos LIGHTers medlemmar Ökat antal branscher och industrier som använder lättviktslösningar Höjd kompetensnivå för användning av kompositer för byggkonstruktioner PAGE 10

11 Saab - Automatiserad tillverkning av förstyvad kompositstruktur Triple Use-panelen Compraser Labs: simulering, planering och samordning av demonstratorcell 4 Sicomp: teknik för positionering med robot av förformade delar KTH: Robotformning Saab : bygga skärbord och utveckla teknik för robotskärning Sicomp: Pick n place av prepreg inkl gripdonsutveckling och metod för pappersborttagning PAGE 11

12 COMPRASER LABS Compraser Labs/Marie Jonsson har, utvecklat en virtuell modell av en demonstratorcell som kommer att byggas upp på CL. Demonstratorn kommer att innehålla alla processsteg utom varmformning. Den lilla roboten skär prepreg och den stora plockar skikt, flyttar och formar. Skikten läggs 4 och 4 och vakuumeras. Hela stacken flyttas sedan till formverktyget och varmformas. Roboten lägger sedan samman de fyra balkarna med formade skikt på ett skin för baggning (manuellt) och härdning PAGE 12

13 Förväntningar och industriell nytta Pick n place med robotskärning, förenklat skärbord och ev robotformning kan vara ett komplement till manuella processer och automatisering som kräver stora investeringar Ser en möjlighet att identifiera förbisedda problemområden Mer realistiska indata till kostnadsberäkningar och jämförelser mellan helt manuella och automatiserade lösningar Jämn kvalitet men om det är tidseffektivare återstår att se Hög flexibilitet, relativt lätt att flytta utrustningen jfr skärbord och ATL Tillverkningsmetoden kan vara lämplig att använda under en industrialiseringsfas för korta serier PAGE 13

14 LESSONS LEARNED Vi har i mångt och mycket samma utmaningar men olika krav Det finns synergier och vi har mycket att lära av varandra Vi har gemensamt behov av en lämplig miljö att demonstrera nya tillverkningstekniker och automatiserade processer Använder ej samma material och processer svårt att identifiera gemensam demonstrator PAGE 14