Kompositforskning vid Swerea SICOMP

Transkript

1 Kompositforskning vid Swerea SICOMP Leif Asp Forskningschef Swerea SICOMP: Swerea koncernen 2014 Swerea IVF Industrial product manufacturing, textile, polymers, ceramics Swerea KIMAB Material use, material and process development, corrosion Swerea MEFOS Metallurgy, metal heating Swerea SICOMP Composite material, process and product development Swerea SWECAST Cast metals product, material, process and environmental development MD: Göran Carlsson Owner: Industry 57 %, RISE 43 % Turn over: 650 MSEK No of employees: 600 Company representation: 600 companies in different trade associations 1

2 Allmän information 52 anställda Startade 1988 Tre kontor i Sverige Icke vinstutdelande forskningsorganisation Omfattande europeisk samverkan och nätverk Arbetar för ett hållbart samhälle via lättviktslösningar Experter inom Material Simulering Tillverkning Provning 2

3 Marknadsområden Flyg och rymd Energi Fordon Marin Sport etc. Erbjudanden Produktutveckling Materialutveckling och materialval Processutveckling Prototyper Haveriutredningar Komponent- och materialprovning Utbildning Projektledning 3

4 Swerea SICOMP en överblick Piteå department Manufacturing & Mechanics & testing group processes group Materials group Mölndal department Compraser Labs Linköping Materials science technology platform Processing science and manufacturing technology platform Structural design technology platform Materialteknik Biobaserade kompositer Multifunktionella kompositer Högtemperaturkompositer Karakteriseringsmetoder Nano-modifiering Återvinningsteknik Forskningsledare: Birgitha Nyström, 4

5 Biobaserade kompositer Skog Vattenkraft Vindkraft SICOMPs fokusområden inom biobaserade kompositer Massa & Papper Massafibrer Lignin Nanoellulosa Tallolja Etc. etc. Kolfiber från lignin Armeringsfibrer från regenererad cellulosa Plaster och kärnmaterial Biobaserade Hållbara Lättviktslösningar Multifunktionella kompositer Energilagrande strukturella kompositer Vision: Genom att använda strukturella delar som bilen för energilagring kan vikten på fordon reduceras kraftigt Styvhetsmodifierbara strukturella kompositer Vision: Automatisk bromsning utlöser styvhetsreduktion av till exempel motorhuv för att hindra att gångtrafikanter skadas svårt vid kollision Picture from: 5

6 Högtemperaturkompositer Vision: Genom att utveckla matrissystem som tål driftstemperaturer över 200 C kan kompositmaterial användas för att reducera vikten av delar som för närvarande inte kan tillverkas av kompositmaterial i exempelvis flygplansmotorer Tillverkningsteknik och processvetenskap Tillverkningsteknik Tillverkningsprocesser Automation och processkontroll Återvinningsteknik Processvetenskap Multifysik Fluidmekanik Solidmekanik Termomekanik Forskningsledare: Maciej Wysocki, maciej.wysocki@swerea.se 6

7 Automatiserad LCM Förformning RTM Processimulering Komplexa geometrier Drapering Formfyllnad Härdning Restspänningar Formförändringar Högtemperatursystem Komposittillverkning grundläggande processer Vätning Konsolidering Formning Dräneringsflöde Solidifiering 7

8 Världsledande inom processimulering Swerea SICOMP Traditionellt tillvägagångssätt: Chaining Preforming Impreg. Forming Consol Curing Swerea SICOMP: Multifysik Preforming Forming Impreg Consol Curing Konsolidering av fiberlindade tryckkärl 8

9 Beräknad utvätningsgrad som funktion av tid 1 bar 8 bar Ytterligare modelleringsexempel Infiltrering Deformation av förformen Avancerande flödesfront Flöde på två skalor Larsson, R., Rouhi, M., Wysocki, M., Free surface flow and preform deformation in composites manufacturing based on porous media theory, European Journal of Mechanics, A/Solids 31 (2011)

10 Resultat från simulering Distribution of saturation degree Distribution fluid pressure Larsson, R., Rouhi, M., Wysocki, M., Free surface flow and preform deformation in composites manufacturing based on porous media theory, European Journal of Mechanics, A/Solids 31 (2011) SICOMP Mål Förutsäga uppkomst av defekter Restspänningar, Temperaturtoppar, Formförändringar Optimera processen Härdcykel parametrar, fiberuppläggningar Kompensation av verktyg Dimensioner, vinklar Tool Fibres Resin Air Air Preforming Injection Curing Demoulding 20 10

11 SICOMP RTM Vacuum infusion Press forming Filament winding Pultrusion cutter Strukturteknik Impact & Crash Material modelling Hybrid elements (joints & sandwich) Durability Experimental methods Design methods Computational methods Forskningsledare: Robin Olsson, robin.olsson@swerea.se 11

12 Impact & crash COMPOSIMPA IMPSHIELD / IMPTEST Crashcomp HIPACT Damage tolerance & fatigue ReFACT Matrix Mesomechanics model CHATT Homogenised bundle Homogenised material FRP-piping Sandwich airfoil skins Local 3D model HYBRIS Global shell model SARISTU Sub-modelling 12

13 FE simulation of impact and CAI HYBRIS: Project with Saab Aircraft on damage tolerance on hybrid wing structure of composite and metal ABAQUS simulation 13

14 Compraser Labs Medlemsprogram Drivs som ett medlemsprogram av Swerea SICOMP och Swerea IVF (1 jan 2014) Nationell produktionsteknisk arena för fiberkompositer: SIO LIGHTer NRIA Flyg 2013 Målsättningar: Minskade produktionskostnader Minskade industrialiseringskostnader Reducerade processtider Ökad processtabilitet och -kapabilitet Minskad miljöbelastning Bättre arbetsmiljö 27 Presentation of Swerea SICOMP Compraser Labs medlemsprogram 14

15 Produktionstekniskt lab kompositer Linköping (ca 400 kvm verkstadsyta) Totalt 7 medarbetare idag Nya lokaler from 1 mars Invigning 22 maj Komplettering av Swereas verksamhet i Piteå och Mölndal 29 Presentation of Swerea SICOMP Pågående projekt Medlemsprojekt: Lokal temperaturstyrning av verktyg LIGHTer: Triple use Tillverkningsdemonstrator integrerad vingstruktur (Saab), Visionstödd kvalitetsövervakning (GKN) GF Demo 2 Integrerad dörrdemonstrator (Saab) Testbäddar och demonstrator Tillgängligöra testresurser kompositproduktion Engagera SMF:er i mindre projekt inom produktionsarena 3D image of test object 15

16 Några av våra kunder/partners SICOMP-konferens 2-3/

17 Vi arbetar på vetenskaplig grund för att skapa industrinytta. 17