High Performance Manufacturing of Advanced Thin Plates ─ Forming of Titanium and Stainless Steel Materials

Popular Abstract in Swedish I Sverige ar tillverkningsindustrin en mycket betydelsefull sektor ur flera aspekter. Dagens okade krav pa tillverkade produkter avseende framst kvalite och prestanda medfor samtidigt okade krav pa tillverkningsprocesserna. Syftet med denna avhandling har varit att studera hur en specifik plastisk formningsprocess for avancerade tunnplatskomponenter kan analyseras, optimeras, overvakas och predikteras samt hur processresultatet kan uttryckas i ekonomiska termer. De aktuella tunnplatskomponenterna ar tillverkade i rostfritt stal eller kommersiellt ren titan och har ett intensivt monster med en komplex utformning dar det ar hoga toleranskrav pa geometri och ytor. En overgripande vision ar att kontinuerligt och adaptivt kunna optimera tillverkningsprocessen med avseende pa kvalite, processtabilitet, takt och hallbart resursutnyttjande. For att uppna visionen har en laboratorieplattform med tillhorande provnings-metodik utvecklats som mojliggor processtudier av kvalitetskritiska formnings-moment. Genom forfarandet kan specifika problem renodlas knutna till formningen av monstergeometrier under industriella forhallanden. I laboratorie-miljo har kunskaper och erfarenheter byggts upp avseende samband mellan processresultat och styrande faktorer som sedan kunnat implementeras vid industriell tillverkning. I flera fall har aven resultat fran dessa studier kombinerats med andra forekommande mer traditionella testmetoder for att forenkla eller verifiera erhallna resultat. Genom studier och anvandning av laboratorie-plattformen har anvanda materials formbarhet kunnat rangordnas och tilldelas ett formbarhetsindex som senare varit vagledning vid utveckling av nya produkter. Samband och erhallna resultat fran ett vidareutvecklat dragprov har bl.a. kunnat knytas till titanmaterialets formbarhet och dess riktningsberoende vid pressning av utvalda monster eller s.k. plastiska elementarfall. For optimala formnings-forhallanden har aven inverkan av utvalda friktionspaverkande parametrar studerats och darmed har aven storleken pa produktens utgangsamne kunnat predikteras genom kannedom om det globala materialindraget och den lokala materialfortunningen. Forskningen visar pa att prestandan for den studerade processen kan forbattras med hjalp av den utvecklade metodiken genom okad kunskap och kannedom om platytornas egenskaper, anvant smorjsystem samt platmaterialens formbarhet. Som ett led i denna forskning har ocksa verktygsslitaget med tillhorande matmetoder utvarderats i laboratoriemiljo. For att erhalla en sa lag verktygs-kostnad per producerad detalj som mojligt ar det viktigt att verktygsmaterial och belaggning valjs med avseende pa kostnad och prestanda. Olika verktygs-losningar for lag-, mellan- och hogvolym har studerats och forhallandet mellan en referensverktygskostnad och ett forslitningsindex presenteras som ett satt att optimera forhallandet mellan pris och prestanda. Anvandning av FE-analyser ar en viktig hornsten i forbattringsarbetet mot en mer hogpresterande tillverkningsprocess. Virtuella hjalpmedel kan vara tidseffektiva vid optimering av produkt och process och bidra till en lage detaljkostnad. Laboratorieplattformen har mojliggjort att FE-analyser kunnat verifieras och darmed har aven forbattringar av produkt och formningsprocess kunnat implementeras. Inom arbetet har aven ett nytt overvakningssystem baserat pa AE (Akustisk Emission) utvecklats och studerats som kan i nara realtid, under formnings-processen, sakerstalla kvaliten pa den tillverkade detaljen. Systemet mojliggor bl.a. detektering av sprickbildning. Arbetet behandlar aven metoder for att beskriva hela tillverkningsprocessen i ett kostnadsperspektiv. En metod for att analysera produktionsprestanda, med fokus pa stillestand, stillestandskaraktar samt kostnad per producerad enhet presenteras. Genom framtagen kostnadsmodell har respektive stillestand och tillhorande orsak kunnat uttryckas i ekonomiska termer. Aven det dynamiska stillestandsbeteendet har studerats ur ett kostnadsperspektiv. Resultaten visar pa att det finns betydande potential till forbattringar i hela tillverkningsprocessen och darmed skapa forutsattningarna for en hogpresterande tillverkningsprocess. Vidare visar studien att ratt automationsniva ar en viktig faktor for att realisera ett hogpresterande tillverkningssystem med langsiktig hallbarhet. For detta presenteras en ekonomisk modell for att bestamma optimal automationsniva for givna forutsattningar. (Less)