FÖRSTUDIERAPPORT Lättviktsarena Fyrbodal

FÖRSTUDIERAPPORT Lättviktsarena Fyrbodal Håkan Larsson Etteplan Trollhättan 2009-10-26

Rapporten är utgiven av Innovatum Teknikpark Textförfattare: Håkan Larsson, Etteplan, Helena Bredin, Innovatum Teknikpark Utgåva: 01.00, oktober 2009 Foton och illustrationer: Håkan Larsson, Etteplan 2

SAMMANFATTNING Denna förstudie har syftat till att undersöka intresse hos företag i Fyrbodal regionen att delta i ett lättviktscentrum, i rapporten omnämnt som lättviktsarena. Under förstudien har vi träffat eller på annat sätt varit i kontakt med representanter för företag inom och utom Fyrbodal regionen och förutsättningslöst diskuterat behov och möjligheter. Tillfrågade företag har gemensamt ställt sig positiva till en eventuell etablering av en lättviktsarena. De större företagen, Volvo Aero, Volvo Cars samt Saab Automobile har idag ett antal olika projekt och initiativ som pågår. Dessa projekt har olika konstellationer där deltagande partners till exempel är material leverantörer, högskolor eller universitet tillsammans med tillverkande företag. De mindre företagen har inte den omfattningen som de större företagen på lättviktsprojekt, utan kan se en större fördel eller vinst med en lättviktsarena. En arena skapar möjligheter till att på ett snabbare sätt få tillgång till den senaste material och produktionstekniken och inte minst nätverk över gränserna. Dock finns det en viss skepsis mot fördelning mellan medel, mindre företag ser en risk med att det kan få slagsida mot fordon och flyg. Förutom ovanstående framgår det att kompetensen inom lättvikts konstruktion och produktion behöver höjas hos tillämpande företag. Att konstruera i kompositer eller mixade material ställer krav på ny kunskap för både konstruktör och tillverkare (konstruktionsteknik, materialteknik och produktionsteknik). Arenan har förutsättning att bli den motor som företagen i vår region är ser ett behov av. 3

4

INNEHÅLLSFÖRTECKNING 1 Bakgrund...7 2 Syfte...7 3 Mål...7 4 Upplägg/Metod...7 5 Identifiera fördelar med en lättviktsarena...8 5.1 Efterfrågan av samordning kring lättviktsmaterial i Fyrbodal...8 5.1.1 Industrins intresse att driva en lättviktsarena...8 5.1.2 Förutsättningar för en lättviktsarena...9 5.2 Nuläget och framtida behov...9 5.2.1 Gränsöverskridande samarbete...9 5.2.2 Gemensam utveckling och implementering i produkt i samverkansprojekt...10 6 Risker/Bedömningar...10 7 Förutsättningar för etablering av en arena inom lättvikt...11 7.1 Vilka tomrum finns att fylla inom lättvikt i Fyrbodal?...11 7.1.1 Utbildning...11 7.1.2 Mixed material, utveckling och utformning av nya materialmixer...11 7.1.3 Generiska projekt...12 8 Resultat...12 9 Slutsatser/Rekommendationer...13 9.1 Förslag på arbetsmodell - organisation...13 9.2 Förslag på arbetsmodell - projekt...15 10 Referenser och kontaktade företag...16 5

6

1 Bakgrund Lättvikt är ett växande område inom fordon och flyg och har som främsta drivkraft att minska bränsleförbrukningen genom minskad vikt. Behov och kompetens av lättviktsmaterial finns också inom båtindustrin. Lättvikt har under en längre tid funnits med på agendan hos företag som Volvo Cars, Volvo Aero och Saab Automobile samt hos materialleverantörer så som Outo Kumpu. Inom dessa företag har man byggt upp viss kunskap och erfarenhet av att arbeta med lättviktsmaterial. Vad den här förstudien önskar undersöka är bland annat om det finns ett behov av en gemensam arena inom lättviktsområdet - omnämnt i denna rapport som lättviktsarena. 2 Syfte Denna förstudie syftar till att ta fram en bild av nuläget och ett underlag som visar ett eventuellt intresse för att driva en virtuell arena för lättviktsfrågor i Västsverige med möjlig placering i Fyrbodal. Innovatum har fått uppgiften att kartlägga förutsättningarna för att bilda ett gemensamt lättviktscentrum för fordons-, flyg- och båtindustrin i Fyrbodal. För att undvika begreppsförvecklingar med vad som avses med ett centrum har vi valt att använda begreppet lättviktsarena istället. 3 Mål Förstudiens mål är att undersöka intresse och behov av en gemensam lättviktsarena. Tänkta mål med en arena skulle kunna vara: Att säkra den senaste tekniken och nya material blir tillgänglig och implementeras i produkter hos tillverkande företag. Att verka för nätverk, samla aktörer och att medverka till kompetenshöjande aktiviteter. 4 Upplägg/Metod Etteplan fick uppdraget av Innovatum att undersöka intresset hos företag i och delvis utanför Fyrbodal samt att ta fram ett förslag på upplägg av en lättviktsarena. Etteplan kontaktade företag per telefon alternativt bokade upp möten. I samtalen med företagen diskuterades intresse, behov och möjliga modeller att arbeta utifrån. Information från dessa samtal som beskriver företagens 7

samlade bild om behov, förväntningar och risker som kan utläsas i kapitel 5 och 6. För att förstärka och komplettera den bild som framkom vid samtalen med de enskilda företagen anordnades även en workshop med några företag i regionen. De företag som deltog var antingen materialleverantörer eller större företag som redan idag arbetar med utveckling eller införande av lättviktsmaterial i sina produkter. Resultatet från workshopen går att utläsa i kapitel 7. 5 Identifiera fördelar med en lättviktsarena Inom Fyrbodalregionen finns det en bredd av företag samt tekniker och material som idag verkar inom sina specifika områden. Förstudien har önskat kartlägga vilka utvecklingsområden och material som bevakas idag samt vilken kompetens som finns i de tillfrågade företagen. VAC arbetar b.l.a med kompositer och svetsade konstruktioner. Saab och VCC arbetar med höghållfasta material och kompositer för att nämna exempel. Man har även undersökt hur stort intresse det finns för en arena (nätverk) samt vilket behov av kompletterande verksamheter det finns. 5.1 Efterfrågan av samordning kring lättviktsmaterial i Fyrbodal Varje bransch tenderar att verka inom sitt skrå och det är lätt att bli hemmablind eller begränsad av den branschens behov eller möjligheter att nyttja teknik och material. Om branschforum likt Marintekniskt forum ingår i en lättviktsarena skulle forumens medlemmar få del av framtagen kunskap inom lättvikt. Nedan en kort samlad redovisning av de tillfrågade företagens svar angående uppbyggnaden av en virtuell arena för lättviktsfrågor i Fyrbodal. 5.1.1 Industrins intresse att driva en lättviktsarena En fråga som ställdes till företagen gällde om det fanns en vilja att delta i en verksamhet som spänner över ett flertal branscher och där generiska projekt drivs för kunskapsöverföring mellan branscherna. Företagens svar på ovanstående fråga kan sammanfattas i att man kunde tänka sig en gemensam arena som bland annat har som uppgift att kartlägga appliceringsområden och branscher där man kan utveckla sina produkter och stärka sin konkurrenskraft med hjälp av lättviktsmaterial. Nedan av företagen givna exempel på applikationsområden där ett lättviktsfokus skulle göra skillnad: Tunga fordon ges en fördel om tara vikten kan sänkas så att andelen nyttolast kan ökas. Detta ger en positiv miljö effekt. Personbilar ges en fördel med lägre totalvikt som då får en förbättrad bränsle ekonomi med positiv miljö effekt. 8

En av utmaningarna för personbilsbranschen är att utveckla lätta batterier då dagens batterier är tunga. Flyg-, marin- och fordonsindustrin har en gemensam utmaning i att minska vikt på sina produkter. För att underlätta och snabba upp spridningen och införandet av lättviktsteknik/-material kommer det att krävas produktionsteknik och materialutveckling över branscher och då är en lättviktsarena av intresse. 5.1.2 Förutsättningar för en lättviktsarena Företagen tillfrågades även utifrån vilka grunder och arbetsformer en lättviktsarena borde skapas i Fyrbodal, och vad skall vara dess leverans? En förutsättning för att gå vidare är att inblandade parter ser ett mervärde i en gemensam arena. Detta kan betyda olika saker för olika medlemmar men den samlade bilden kan ges i följande exempel på innehåll och förväntad output /leverans från en lättviktsarena. Innehålla/stå för: Kompetens Projektledare /-koordinering Projekt organisation FoU initiera & identifiera Offentliga förvaltningar Produktionsteknik Driva projekt och agera som ett implementeringscentrum Leverera/Output: Kompetensutveckling Nätverk Synergieffekter mellan branscher Sprida kunskap via seminarier etc. Få fram produktionsklara material/produkter 5.2 Nuläget och framtida behov Företagen gav en god respons på frågor som rör ett framtida behov och vad som behövs för att stärka och utveckla fler företag i Fyrbodal när det gäller produktutveckling med avseende på lättviktsmaterial. 5.2.1 Gränsöverskridande samarbete Det finns idag inget etablerat gränsöverskridande samarbete för lättviktsfrågor i Fyrbodal. I Sverige kan vi se inom akademin,(kth,chalmers,luleå) följande exempel: Den aktuella forskningen inom ämnet Lättkonstruktioner behandlar främst följande områden: - Materialmodellering, speciellt för inhomogena och anisotropa material, t.ex. cellplaster. - Modellering och provning av trä på mikronivå samt hygromekaniskt beteende hos trä och träkompositer. - Skademekanik och brottvillkor för kompositmaterial och cellulära material innefattande analyser och provning även i utmattning. 9

- Modellering av tillverkningsprocesser, med fokus på komposit- och sandwichstrukturer. - Designoptimering av komposit- och sandwichstruktur. - Utmattning och skadetålighet. - Fluid/struktur-interaktion för fartygsskrov - Tidssimulering av planande fartyg i vågor - Operationella förhållanden ombord på fartyg Forskning riktas mot ett antal olika applikationsområden, främst flyg, mark- och spårfordon, fartyg samt trätekniska tillämpningar. Gemensamt för all forskningsverksamhet inom inriktningen är kombinationen av teoretisk analys, numeriska beräkningar och experimentellverksamhet - Koppling mellan aerodynamik och lättvikt för fordon Hos de tillfrågade företagen i Fyrbodal fanns en vilja att skapa ett gränsöverskridande samarbete för generiska projekt. Syftet med att gå samman i en gemensam arena skapar möjligheter för: Skapa nätverk och utbyta erfarenheter Seminarium och workshops för att höja kompetensnivån Kompetensutveckling och spridning mellan olika branscher Samordningsmöjligheter Omsättning av forskning till produkter 5.2.2 Gemensam utveckling och implementering i produkt i samverkansprojekt Möjligheterna för många företag i Fyrbodal att själva arbeta med lättviktsfrågor i sin produktutveckling är i mångt och mycket begränsade på grund av resurs- och kompetensbrist samt finansiella medel. Förutsättningarna för att kunna genomföra lättviktsprojekt skulle för många små och medelstora företag underlättas betydligt om man gick samman vid liknande behov/problem. Skulle man dessutom kunna arbeta över branschgränserna skulle man vinna tid om redan framtagna koncept och material kunde prövas för användning i nya applikationer och användningsområden. Ett flertal företag efterfrågade kunskap om nya material så som kompositer och mixade material kombinationer (polymerer/stål). Här skulle en virtuell arena kunna spela en sammanhållande roll och verka för att en bred kompetens byggs upp hos medlemmarna. 6 Risker/Bedömningar Företagen gav även sin bild av farhågor inför bildandet av en gemensam arena. Den viktigaste punkten är att det är av stor vikt att det inte sker en polarisering av medel och resurser till de stora företagen och då framför allt de inom fordon och flyg. En tydlig önskan och förhoppning var att det inte stannar vid en lokal företeelse. Viktigt att tänka nationellt på lite längre sikt. För att skapa förtroende och få med sig viktiga aktörer 10

måste vikt läggas på att kommuniceras ut lättviktsarenan och dess syfte på ett tydligt och professionellt sätt. Till detta arbete och för uppbyggnaden av en virtuell arena krävs en realistisk planering med avseende på genomförande/tid och finansiering. En annan viktig punkt som påpekades var att genomförande inte skall stå tillbaka för utredningar samt att det finns behov av att få hjälp med finansiering av projekt. 7 Förutsättningar för etablering av en arena inom lättvikt Efter genomförda intervjuer med ett 20-tal företag genomfördes en workshop med målsättningen att arbeta djupare med det behov som tydligt hade visat sig. Deltagarna arbetade under en halvdag med frågeställningar som tydligare beskrev vad det var som saknades på området samt hur formerna för samverkan tvärs branscherna fordon, flyg och båt kunde se ut. 7.1 Vilka tomrum finns att fylla inom lättvikt i Fyrbodal? På workshopen diskuterades vilka brister och luckor det finns inom lättviktsområdet och som företagen ansåg som grund för uppbyggnad av en gemensam arena. Nedan en kortfattad sammanfattning av de behov som starkast utkristalliserade sig. 7.1.1 Utbildning Utbildning av personalen - förståelse och bred kunskap. Företagen har ett stort behov av en jämnare kunskapsbild av kunskap gällande både komposit och metalliska material. Stor utmaning att sprida kunskapen internt i sin egen organisation. Kunskapsbyggnad främst inom kompositmaterial. Brist på kompetens och spridning av kompetens Kopplingar till högskola och institut Utbyte av kunskaper företag/branscher emellan Det finns även kunskapsbrister inom konstruktion, optimering och produktionsteknik/ process. På konstruktionssidan saknar man idag ofta kompetensen eller så är konstruktörerna upptagna /låsta inom andra områden. Svårt att få med konstruktörer i förutvecklingsprojekt. Företagen intresserade av att hitta metoder och arbetssätt som snabbar upp upplärningskurvan hos konstruktörer. För att kunna nyttja materialkunskapen och dess egenskaper i produkt behövs även bättre och nya kunskaper i produktionsteknik. Ta fram skräddarsydda utbildningar utifrån genomförda projekt och dess resultat. 7.1.2 Mixed material, utveckling och utformning av nya materialmixer Rätt saker på rätt ställe, rätt mix och kunskap i sammanbyggnad. Överblick och se helheter vid produktutveckling. Hjälp att hitta rätt mix av metalliska och komposit material. Sammansättning av olika material produktionsteknik. 11

Företagen behöver bli mer nytänkande i jakten på att hitta det optimala receptet. Man behöver förändra sina tankesätt, skapa nya metoder och våga tänka nytt. En arena skulle kunna stödja detta arbete. Ta fram skräddarsydda material anpassade till behov för att motsvara önskade egenskaper oavsett bransch. Överföra branschkrav och ta fram gemensamma materialspecifikationer gentemot materialleverantörerna för att uppnå vassare/snävare egenskaper hos materialet. 7.1.3 Generiska projekt En arena som samordnar och driver branschöverskridande projekt där det finns liknande behov eller problem men skall användas i olika applikationer. Gemensamt utveckla ny produktionsteknik inom lättvikt för att få ner kostnader, ta fram simulering, validera och automatisera. FoU och testning av material och nya mixade material som kan användas brett oavsett bransch eller slutanvändningsområde. Ökade krav på uppfyllelse och redovisning av olika sk. footprints, t ex för CO 2 och H 2 O förbrukning samt energiåtgång för produkt till slutkonsument. Hur och vad skall kommuniceras. 8 Resultat Resultatet från denna förstudie pekar åt ett och samma håll. Intresset för att etablera en lättviktsarena finns, och ingen har utryckt att man inte skulle vilja vara en del av detta. Vi talar i termen virtuell arena. Behovet av att skapa något mer permanent och långsiktigt talar sitt tydliga språk då många nätverk och samarbeten som byggs upp i och med stora (och små) projekt sedan splittras när projekten tar slut. En arena som koordinerar och bibehåller uppbyggda kontakter och kunskaper skulle spara mycket tid och energi i kommande samverkansprojekt. Intresset finns men det kvarstår många praktiska frågeställningar att lösa. Oklarheter finns även runt finansiering och vilken finansieringsmodell som skall användas. Arbetet med att skapa en virtuell arena i Fyrbodal med omnejd har startats. Fokus för detta arbete ligger på kunskapsuppbyggnad i företagen samt drivandet av branschöverskridande generiska projekt i syfte att implementera lättviktsteknik och material i nya applikationer. Detta arbete har fått arbetsnamnet LIGHTER - Arena för lättviktsfrågor vid praktisk tillämpning. Fördelen med att skapa en lättviktsarena inom Fyrbodal området, är att vi har en stor spridning av olika branschföretag samt kompetens på regionens högskolor och universitet. Det finns även olika kluster inom både fordon och energi som kan utnyttjas på ett för området positivt sätt. 12

Innovatum och PTC är neutrala aktörer som finns i Fyrbodal och besitter stor erfarenhet av att koordinera och hålla samman flera aktörer/parter vid olika projekt vilket möjliggör för en öppen arena. 9 Slutsatser/Rekommendationer 1) Bjud in till en brainstorming övning där syftet skall vara att diskutera upplägget med seminarier, benchmarking aktiviteter och möjliga projekt Förslagsvis representanter för de olika Organisationer/Nätverk som finns. Hur finansierings modellen skall se ut för ett projekt, detta bör klarläggas. 2) Identifiera ett eller högst två pilotprojekt för genomförande. Beskriv projekten för att kunna söka medel för genomförande Avsikten med detta är att kunna kvalitetssäkra processen och identifiera eventuella problemområden. Pilot projekten skall resultera i produkter på marknaden. Steg: 1.Singel artikel- 2.del sammanbyggd 3.komplett nivå Bild. 1: Modell över ingående komponenter som kan beröras. Röd = Singel artikel. Röd + blå = Delsammanbyggnad. Röd + blå + grå = Komplett nivå underrede. Stega upp antalet projekt kontrollerat efter att justeringar har gjorts. 9.1 Förslag på arbetsmodell - organisation Lättviktsarenan bör vara en virtuell area där nätverk skapas och underhålls, där seminarier med bäring på lättvikts tekniker tvärgående mellan branscher och material samt produkter hålls. 13

Ett samarbete mellan exempelvis PTC och Marintekniskt forum för att kunna konkretisera utvalda projekt generiskt med säkrad kompetens, förutsättningar att ta en produkt från första projekt nivån till att genomföra en produktionsklar produkt. Fig. 1: Modell över hur en virtuell arena kan byggas upp Hur? En verksamhetsansvarig organisation bör utses, som har till uppgift att ansvara för den totala verksamheten som då inbegriper ekonomi, resurs, teoretiska och praktiska förutsättningar för genomförandet, Utan att rangordna uppsatta mål eller delmål får vi anse att nätverksbyggande är en av prioriterade punkter tillsammans med att genomföra projekt tills att produktionsklar produkt finns tillgänglig. Projektledare med en projekt struktur både utförandemässigt och verksamhetsmässigt skapas. Tydliga spelregler skapas, där det skall framgå vem som gör vad och när det skall vara gjort. En grundmall som inför varje projektberedning revideras. RASIC är ett bra verktyg (Responsible Approval Supporting Information Control) Prioritet bör vara att identifiera ett par pilot projekt gärna där både kompositer och metall finns representerade. Var? Min uppfattning är att lättviktsarenan skall drivas under Innovatum Teknikparks verksamhetsansvar. Ansvaret för att säkerställa projekts genomförande, seminarium och benchmarking aktiviteter bör lämpligen kopplas till Innovatums verksamhet. 14

Infrastruktur för att per omgående starta pilot projekt finns på plats och i drift. Det praktiska genomförandet av enskilda projekt bör i största möjliga mån genomföras på plats hos de inblandade företagen. Varför Innovatum? Innovatum är en etablerad neutral arena i regionen, som ej drivs i vinst syfte utan verkar för nätverkande och genomförande av projekt. Tillgänglighet samt säkring av kompetens samt praktiska möjligheter bör vara ledord. 9.2 Förslag på arbetsmodell - projekt Innovatum och partners: Partnerskap är en möjlig väg för att genomföra lättviktsprojekt i en större volym. Swerea kan vara en sådan partner som idag har etablerat en lättviktsplattform. Företaget omsätter ca 550 Mkr och har ca 450 anställda i sina bolag runt om i Sverige. En tänkbar uppdelning kan se ut enligt figur 2 nedan. Blått:Innovatum Orange:Swerea Fig. 2: Modell över hur ansvar flyttas under genomförande av projekt Inledande samtal med Swerea har resulterat i en samsyn hur ett samarbete/partnerskap kan se ut. Detta spåret bör gå vidare. 15

10 Referenser och kontaktade företag Volvo Cars Corporation (VCC) Volvo Aero Saab Automobile AB Chalmers Najad Varvet Marintekniskt Forum Semcon Engineering VBG Group Outo Kumpu SSAB Swerea IVF Arcam Hagmans prototyp/ Materialise Etteplan 16

17