LättUHS Rapport 16 Teknik- och kunskapsplattformen LättUHS en plattform för lättviktsprodukter i ultrahöghållfast stål Daniel Wiklund, Swerea IVF daniel.wiklund@swerea.se
Sammanfattning Denna rapport beskriver hur teknikplattformen togs fram i projektet LättUHS, Lättviktprodukter i ultrahöghållfast stål, samt dess uppbyggnad. Teknikplattformen i detta tema bestod av verkstadsföretag som är produktägare samt deras underleverantörer. Samtliga stadier i UHS-produkters utvecklingscykel har gåtts igenom, från konceptkonstruktion över produktionsteknik fram till dimensionering, och framtagning av demonstratorer och slutligen frågor om produktens reparation och återvinning. Ett mini-kvalitetssystem har tagits fram för att specificera de olika aktörernas kompetensnivåer. 2
Innehåll Mål och målgrupp 4 Teknikplattform 5 Genomförande av tema och uppbyggnad av teknikplattform 5 Företagens roller 6 Mini-kvalitetssystem 6 Mini-kvalitetssystemets kompetensnivåer 7 Informationsspridning 11 3
Mål och målgrupp Temaprojektet syftade till att öka vikteffektiviteten i svenska verkstadsprodukter genom införande av ultrahöghållfast stålplåt (UHS), dvs. stålplåt med en hållfasthet från 800MPa och uppåt. Temat har haft en stark produktfokus. Ett antal komponenter identifierades där de ultrahöghållfasta stålen skulle leda till en viktreduktion på minst 30% vid i övrigt oförändrade produktegenskaper. Teknikplattformen i detta tema bestod av verkstadsföretag som är produktägare samt deras underleverantörer. Produktägarna representerade en stor bredd av verkstadsföretag där vikteffektivitet är centralt för deras produkter. Hela kedjan av underleverantörer fanns representerade i teknikplattformen via komponent-, utrustnings- och materialleverantörer. Dessutom ingick FoU underleverantörer i form av institut och högskolor. 4
Teknikplattform Genom målgruppens bredd och höga kompetens var teknikplattformen väl rustad för att identifiera behov och att generera lösningar. Temats särmärke var dess fokusering på UHS-produkten. Genom plattformen har dess aktörer arbetat på att lösa produktnära problem tillsammans. De har gått igenom alla stadier i produktens utvecklingscykel, från konceptkonstruktion över produktionsteknik fram till dimensionering, och framtagning av demonstratorer och slutligen frågor om produktens reparation och återvinning. I denna process har nödvändiga kompetenser och kontaktvägar identifierats och nödvändiga samverkansformer skapats. Tillsammans utgör de en nationell resurs för att realisera framtida plåtprodukter i ultrahöghållfast stål. Genomförande av tema och uppbyggnad av teknikplattform I steg 1 kanaliserades efterfrågan från omvärlden och industriella behov av vikteffektiva produkter, se figur 1. Härigenom genomfördes en detaljerad konceptkonstruktion för ett antal produkter från temats produktägare. Behoven av information för att realisera dessa produkter styrde detaljinnehållet i forskningsfasen där ny formnings-, verktygs-, fognings- och reparationsteknik togs fram. Slutligen användes den FoU information som genererats i temat till att realisera några representativa demonstratorer och den generella kunskapen till teknikplattformen. Figur 1. Temats genomförande och uppbyggnad av teknikplattform. 5
Företagens roller Plattformen syftade till att svenska verkstadsföretag tidigare än sina konkurrenter ska erbjuda vikteffektiva och konkurrenskraftiga produkter som bygger på smart användning av UHS. Det var därför av stor vikt att företagen involverades i temats samtliga delar, för att generera rätt kunskap och färdigheter och en effektiv teknikspridning, för att nå målet. Tabellen nedan beskriver de företag som skapat plattformen. Tabell 1. Företagen i temats uppbyggnad och genomförande. Konceptstudie Ny formningsteknik Fogning Reparation Konstruktion/dimens. Demonstratorer SSAB Tunnplåt SSAB Tunnplåt SSAB Tunnplåt SSAB Tunnplåt SSAB Tunnplåt SSAB Tunnplåt Scania Scania Scania Scania Scania Scania Modul-System Modul-System Modul-System Outokumpu Modul-System Modul-System Outokumpu Outokumpu Outokumpu Volvo Cars Outokumpu Outokumpu Volvo Cars Volvo Cars Volvo Cars LuCoil Volvo Cars Bendiro Bendiro Bendiro Ortic Car-o-liner Strömsholmen Ortic Ortic Ortic Thule Thule Car-o-liner Thule Strömsholmen IKEA Uddeholm Tooling IKEA Car-o-liner Lidhs verktyg Hermanders Thule Strömsholmen Strömsholmen IKEA Hermanders FoU utförare: KIMAB, IVF, KTH, HD Mini-kvalitetssystem Teknikplattformen har genererat ny kunskap inom följande områden: Konceptstudie Konkreta behov av generiska data och metoder för UHS har identifierats. Ny formningsteknik Formningsgränser för ett antal UHS sorter i kombinationer av rullformning, trycksvarvning och ändformning har studerats. Metoder och riktlinjer togs fram för att uppnå avsedd form med hög formriktighet och robusthet. Mer detaljstudier av rullformning har genomförts med FE-simulering. Fogning Anvisningar för stansmutterteknik, limning, punkt och MAG-svetsning av UHS i industriell produktion. 6
Reparation Delprojektet resulterade i indata till simulering av formning och krock. Rekommendationer för punktsvetsning i samband med reparationer efter krockskador har tagits fram för UHSS konstruktioner. Speciellt har effekter av shuntpunkter, ytbehandling och limning på punktsvetsbarhet i eftermarknad beaktats. Det har också tagits fram riktlinjer för vilka material och vilka deformationsgrader som är möjliga att rikta efter krock. Konstruktion och dimensionering Delprojektet har resulterat i dimensioneringsdata i utmattnings- och krocklast för urval av UHS material efter klippning och riktlinjer för dimensioneringsdata i höga deformationshastigheter. Nytt avancerat verktygsstål finns utprovat för svåra klipp- och stansoperationer för UHS. Demonstratorer Delprojektet resulterade i ett antal typiska exempel på hur den teknologi som togs fram i temaprojektet kan appliceras i UHS produkter. Mini-kvalitetssystemets kompetensnivåer De personer som varit aktivt verksamma i temat har uppnått en viss kompetensnivå i användning av UHS. Ett mini-kvalitetssystem har tagits fram för att specificera de olika aktörernas kompetensnivåer, se tabell 2. Tabell 3 visar en sammanställning över mini-kvalitetssystemet. Tabell 2. Mini-kvalitetssystemets gradering av kompetensnivåer. Kompetensnivåer Aktivt deltagit i merparten av arbetsgruppens uppgifter Deltagit i seminarier och workshops i temat Ej deltagit Beteckning A B C 7
Tabell 3. Sammanställning av kompetensnivåer Konceptstudie Ny formningsteknik Fogning Reparation Konstruktion/dimens. Demonstratorer Personer Företag Rullformning Ändformning Övrigt exv. Trycksv. Limning Fästelement Mutterstansing Riktning av balkar Anders Carlsson Modul-System A A A B C C A C C C A A Anders Marén VINNOVA C B B B C C C C C C C B Anna de Try KIMAB C B B B A A A B A B C C Anna Karin, Jönbrink IVF A C C C C C C C C C C C Arne Melander KIMAB A B B B A C C B A B C B Bengt Edlund Scania C C C C A C C B A B C C Boel Wadman IVF A A A A C C C C C C C A Dan Johansson Lidhs A C C C C C C C C C C C Daniel Hellberg Bendiro A C C C C C C C C C C C Daniel Wiklund Swerea IVF C C C C C C C C C C C C Elisabeth Sagström Swerea IVF A A A B B C C B B B A A Erik Schedin Outokumpu C C C C C C C C C C C C Eva Pétursson SSAB Tunnplåt A C C C C C C C C C A B Fredrik Larsson Thule A C C C C A C C C C C C Hans Groth Outokumpu Stainless AB A B B A C C A C C C A A Hans Gustavsson Bendiro Profile Tech AB C A A B C C C C C C C A Håkan Thoors KIMAB C B B B B C C B B A C C Jan Engström Hermanders C C C A C C C C C C C C 8
Konceptstudie Ny formningsteknik Fogning Reparation Konstruktion/dimens. Demonstratorer Personer Företag Rullformning Ändformning Övrigt exv. Trycksv. Limning Fästelement Mutterstansing Riktning av balkar Jan Kuoppa SSAB Tunnplåt C C C C C C C C C C C C Jan Nilsson Scania CV C A A B C C C C C C C A Jan Skogsmo IVF A C C C C C C C C C C C Joachim Larsson SSAB Tunnplåt C C C C C C C C C C A C Johan Runesson Strömsholmen C B C C C C C C C C C C Johannes Gårdstam KIMAB C C C C A C A A A A C C Johnny Larsson Volvo Cars C B B B A C C B A B C B Jonny Jangdin Car-o-liner C C C C A C C B A B C C Kaj Fredin Volvo Cars C B B B C C C C C C C B Lai-Zhe Jin KTH C B B B B C C B B B C C Lars Gunnarsson Scania A A A B A C C B A B A A Lars Troive SSAB Tunnplåt C A A A C C A C C C C B Lars-Erik Philipsson Car-O-Liner C C C C A C C B A B C C Lars-Olof Ingemarsson IVF C B B B C C A C C C C C Leif Carlsson Outokumpu A C C C C C C C C C C C Magnus Söderberg KIMAB C C C C C C C C C C C C Magnus Tidesten Uddeholm Tooling A C C C C C C C C C A C Maria Lundberg KIMAB C A A B C C C C C C C B 9
Konceptstudie Ny formningsteknik Fogning Reparation Konstruktion/dimens. Demonstratorer Personer Företag Rullformning Ändformning Övrigt exv. Trycksv. Limning Fästelement Mutterstansing Riktning av balkar Mathias Augustsson Ortic A C C C C C C C C C C C Mats Karlsson Outokumpu C C C C C C A C C C C C Michael Lindgren Ortic AB C A A B C C C C C C C B Mikael Lindgren Ortic/HD A C C C C C C C C C C C Mikael Olsson HD A C C C C C C C C C C C Odd Sandberg Uddeholm Tooling C C C C C C C C C C C C Ola Albinsson IVF C C C C C A C C C C C C Olle Skrinjar KIMAB A B B B B C C B B B C B Per Lindahl Volvo Cars C C C C C C C C C C C C Ramin Moshfegh IVF C A A B C C C C C C C C Reza Khezri KIMAB A C C C C C C C C C A C Richard Johansson Volvo Cars A A A B C C C C C C A B Robert Andersson Car-O-Liner C C C C A C C B A B C C Rolf Sandström KTH A C C C C C C C C C C C Sigge Ben Attia SSAB Tunnplåt AB A B B B C C C C C C C C Tony Hedlund Car-O-Liner C C C C A C C B A B C C Tony Nilsson SSAB Tunnplåt C B B B A C C B A B C C Yngve Bergengren Scania A A A B A C C B A B A A Zoltan Pap Strömsholmen A A A B B C C A B B A C Åsa Lundevall Swerea IVF C C C C C C C C C C C C 10
Informationsspridning Teknikplattformen har integrerats i nätverket Plåtforum som drivs av Swerea IVF. Plåtforum har funnits sedan 1991 och består av ca 230 personer på 75 olika företag i Sverige, Danmark, Norge och Finland. Allt material och all kompetens från teknikplattformen har samlats på en hemsida, UHS design forum, som ligger under Plåtforums hemsida, http://extra.ivf.se/platforum/. Det finns en allmän del som är öppen för Plåtforums medlemmar och en lösenordsskyddad del som endast är öppen för projektdeltagarna i LättUHS. Informationsmaterialet på hemsidan består av: - Utbildningsmaterial för konstruktörer, produktionstekniker och högskoleutbildningar. - En sökbar databas i M/S Access. - Ett 20-tal projektrapporter från projektets olika teman. 11