Reparationer och uppgraderingar till stöd för hållbar utveckling

  • 16 maj, 2019

  • Produktionstekniskt centrum

Ur ett hållbarhetsperspektiv är reparationer och renoveringar som alternativ till förtida utbyten mycket positivt. Likaså är uppgraderingar med syftet att förlänga komponenters beräknade livslängd, eller tid till service, starkt bidragande till en hållbar utveckling. Men borde vi inte kunna reparera komponenter i en större omfattning?

Hur är möjligheterna för avancerad AM, då vi tänker friformsframställning/ 3D printing och syftet reparation? Hur ser behoven ut, vilken teknisk utveckling krävs, och hur gör vi affärer? Det var några av frågeställningarna vi ville belysa med detta seminarium.

AM generellt växer snabbt och vid Produktionstekniskt centrum bedriver Högskolan Väst och GKN Aerospace flera FoU projekt inom området. Andra syften med seminariet var därför att visa upp resultat och kunskaper från projekten, men också ta tillfället att koppla ihop behovsägare och utförare med akademin, för att söka input och intresse för fortsatt utvecklingsarbete.

Seminariet samlade entreprenörer inom industriservice, forskare, studenter och representanter för den tillverkande industrin i en härlig blandning. 85 deltagare från drygt 30 olika arbetsplatser. Ett späckat program – 13 presentatörer på scenen och ett stort antal montrar med exempel på reparationstekniker – lade grunden för en kunskapsintensiv och innehållsrik dag.

Bildspelet summerar dagen – det tar dig drygt 3 minuter ›

Vad är AM?

AM står för Additive Manufacturing (AM), 3D-printing och Friformsframställning är olika begrepp för samma sak. Det handlar om olika tillverkningstekniker där tredimensionella föremål byggs upp med lager-för-lager teknik till en förutbestämd form definierad i en CAD-modell. Vanligast är komponenter i olika typer av plast eller kompositmaterial.

För oss här på Produktionstekniskt centrum riktas insatserna till metalliska material. Hos oss använder vi begreppet AM. Vår praktiska definition av begreppet AM är också bredare än den ovan beskrivna. Under begreppet sorterar hela det svetstekniska området och den termiska sprutningen. Seminariet här passar väl in mot den definitionen.

FRÅN SEMINARIET

Högskolan Väst tog hand om inledningen. Claes Fredriksson resonerade om hållbarhet kopplat till miljö och klimat på hög nivå och kopplade sedan till sin forskning inom additiv tillverkning, där han studerar hur AM ur olika aspekter kan bidra i utvecklingen mot en mer hållbar och resurssnål industri. Johnny K Larsson gav därefter en kort introduktion till ämnet AM med teori, förekommande metoder, tillämpningar och tankar om affärsområdets utveckling.

Våra inbjudna entreprenörer berättade därefter om ett stort antal olika teknologier och metoder som idag används för reparation och renovering av industrikomponenter. Här finns varianter av termisk sprutning och ”svetsbaserade” metoder baserade på plasma eller laserteknik. Oftast är appliceringen förhållandevis primitiv, ytor beläggs genom ett antal svep med kontinuerlig mediamatning och en påföljande bearbetning av ytorna. Förutsättningen är oftast en- eller fåstycksuppdrag så processutrustningen måste vara generell och flexibel snarare än dedikerad för att få en ekonomi att fungera.

GKN Aerospace gav perspektivet reparation och uppgradering med AM-teknologi i en mer seriemässig tillämpning. Bland annat om hur de renoverar och reparerar fläktblad till flygmotorer. Här handlar det om tredimensionell applicering och avancerad processtyrning i dedikerade maskiner på ett sätt som vi ännu inte ser hos företagen inom industriservice. Men vi gissar att det kommer.

Erling Svensson från 3DMetprint berättade om 3D-printing i metall. Här kommer vi kanske närmast definitionen och målet med AM. Komponenter som kan vara klara för användning direkt från maskinen, utan efterbearbetning. Tekniken används oftast för framställning av kompletta detaljer, exempelvis reservdelar. Och även om det finns vissa utmaningar är framtida möjligheter inom reparation goda – men nischade.

Högskolan Väst avslutade presentationspasset med att berätta om resultat och slutsatser i projekten Replab och Spacelab. Man berättade också om kommande forskning vid Högskolan Väst, där AM-arenan vid PTC är en av de starkare miljöerna i Sverige.

Mingel i våra utställares montrar, nätverkande och erfarenhetsutbyten samt besök vid utrustningarna här i PTC gav tillfälle till andhämtning och ytterligare förkovran mellan presentationerna. Lunch och gofika är knappast fel det heller!

IMGP0487

Claes Fredriksson Högskolan Väst inledningstalar vid semniariet

IMGP0608

Joel Andersson berättar om projektet Replab – en möjliggörare till seminariet

Hela agendan från seminariet! ›
IMGP0564

Mingel i montern – Ingvar Persson (th) från Skandinavisk Ytförädling visar hur de uppgraderat komponenter med hjälp av termisk sprutning och keramiska skikt.

IMGP0557

Olav Norheim – TSE (närmast) och Hans Bengtsson – Castolin (mitten) berättar om teknik och metoder i sina montrar.

IMGP0634

Mingel i montern – Gott humör hos Magnus Edén på Surftech Engineering.

Ett panelsamtal summerade reflektioner från dagen och resonerade kring möjligheter och problemställningar för utvecklingen inom AM-baserad reparation.

En bra diskussion med frågor också från våra deltagare. Mer under avsnittet slutsatser nedan!

Frågor panelsamtalet
IMGP0640

I panelsamtalet deltog fr v Olof Pettersson – GKN, Ingvar Persson – Skandinavisk Ytförädling, Erling Svensson – 3D Metprint, Lars-Erik Stridh – Högskolan Väst, Magnus Edén – Surftech, Lennart Malmsköld – Högskolan Väst och Peter Berg – Innovatum

NULÄGE REPARATION OCH UPPGRADERING

Nuläge reparation – renovering – uppgradering

Insatser som de våra inbjudna entreprenörer beskriver görs i god omfattning. Särskilt inom den tyngre industrin. Potentialen för tillväxt är dock fortfarande stor. Många behovsägaren tycker det är enklare och tryggare att köpa nytt och komponentleverantörer har ofta ett intresse av eftermarknaden i form av reservdelar. Teknologier som används av entreprenörsföretagen håller hög klass och utvecklas kontinuerligt genom framsteg i metoder och i material för reparationer. Processutrustningen är (som nämns ovan) tekniskt sett förhållandevis enkel och flexibel/ generell, men fyller behoven för de industrikomponenter som idag behöver repareras och som de ekonomiska ramarna för reparationer i låga volymer medger.

Insatser GKN Aerospace beskriver för renoveringen av fläktblad är inte unik men ganska ovanlig. Reparationer med fullt utvecklad friformsframställning är mycket ovanlig. I Sverige finns ett exempel från Siemens Turbomachinery i Finspång som återbygger brännarspetsar till sina gasturbiner med hjälp av AM-Pulverbäddsteknologi. Insatserna ovan är båda exempel på OEM som genom denna typ av reparationer tar hand om eftermarknaden på sina egna kommersiella produkter. Det högre en högre volym av reparationsobjekt vilket ger ekonomi och möjligheter till en maskinpark för avancerad reparation.

Som OEM har man också tillgång till alla konstruktionsunderlag från CAD-geometrier till materialspecifikationer, kritiska egenskaper och specifik komponenthistorik. Entreprenörsföretagen jobbar under mer osäkra förutsättningar, ibland utan ritningsunderlag, med bristande materialdata och inga kunskaper om komponentens historik, ex tidigare reparationer. OEM har genom detta en helt annan kvalitetssäkring och möjligheter till garantier och prissättning än vad entreprenörsföretagen har.

Vilka komponenter reparerar, renoverar eller uppgraderar vi?

  • Dyra komponenter med högt inneboende värde och där kostnad för reparation eller renovering är fördelaktigt ställt mot kostnad för nyanskaffning.
  • Stora komponenter eller fasta delar av en anläggning.
  • Komponenter med lång ledtid för nyanskaffning är ofta också dyra och vi lagerhåller inte. Istället för planerar vi för renoveringar under livscykeln.
  • Utgångna komponenter där några reservdelar inte längre finns att beställa försöker vi på alla sätt att hålla liv i.
  • Komponenter, som efter en uppgradering fungerar bättre än originalversioner, får sig ofta just en uppgradering. Inte sällan görs dessa insatser på nya komponenter innan de tas i bruk.
  • Haverier – ”shit happens” – ofta är en reparation utvägen. Som ett fix eller som långsiktigt lösning.

TANKAR OM FRAMTIDA MÖJLIGHETER - SÅ ÖKAR VI ANTALET REPARATIONER!

Inom befintliga teknologier och kompetenser

  • Stimulera kunskap om och intresse för reparationer och uppgraderingar hos anläggningsägare av olika slag, så att dessa alternativ ställs mot nyanskaffningar.
  • Reparation och uppgradering måste vara ekonomiskt fördelaktiga alternativ. Genom att beakta hållbarhetsaspekter och låta ett cirkulärt ekonomiskt och långsiktigt tänkande påverka våra ekonomiska beslutsunderlag borde vi kunna öka andelen reparationer.
  • Säkerställd kvalitet: En kompetent entreprenör väljer rätt material, rätt metod, och utför arbetet på rätt sätt, men ofta saknas förutsättningar i materialspecifikationer och komponenthistorik. Och det blir svårt att lämna säkra garantier om livslängd och funktion.
  • Vi behöver konstruera för reparation och uppgradering. Allra bäst är det om komponenter ges en ”uppgradering” inför första bruk och som en del i konstruktionsunderlaget.
  • Konstruktionsunderlagen behöver även bära information för tänkta insatser under livscykeln. Man kan förse komponenterna med smarta delningslinjer, anvisningar och en faktisk utformning som underlättar vid reparationer.

Utveckla och driftsätta ny teknologi AM-baserad reparation

  • AM-teknologi för friformsframställning kräver såväl kompetens och dyr avancerad utrustning. Som vi sett börjar detta komma hos OEM och hos större tillverkande industri – men ute på entreprenörsföretagen är det fortfarande en lång väg att gå.
  • Utrustningen hos entreprenörer behöver oftast vara mycket flexibel då reparationer ofta handlar om ”fåstycksinsatser”. Sannolikt blir det, till en början, mycket nischade tillämpningar.
  • Teknologi och utrustning för provning och verifiering av egenskaper hos objekt framställda med AM är ett ytterligare område att hantera.

Affärsmodeller och möjlighet att göra affärer

  • Att få till utnyttjande och reparationsvolymer ställt mot investeringskostnader för dyr och avancerad AM-utrustning är en riktig utmaning för en entreprenör. Det kräver sannolikt arbete med affärsmodellerna för hur man kan ta betalt.
  •  En spaning kan vara tillkomsten av nya leverantörskedjor – ex 3d-printleverantörer som skapar delkomponenter i ”friform” och entreprenörer som fogbereder, svetsar och färdigställer komponenten. Kanske kan det också finnas plats för tjänsteföretag att göra beredningsjobbet med beräkningar, programmering och provning.

Kommande aktiviteter

  • Hos parterna vid PTC finns en stor portfölj av projekt med olika inriktningar inom AM. Vi har ett stort intresse att samverka med industri, teknikleverantörer och entreprenörer i dessa.
  • Seminariet gav oss insyn i några intressanta ”case” kopplade till slitage och reparation och som vi hoppas kunna bli delaktiga i.
  • Nästa seminarium med temat AM och reparation ordnas som senast under 2020.

För arrangörerna,

Lennart Malmsköld – Högskolan Väst

Peter Berg – Innovatum

Slutligen, ett stort tack till alla deltagare och medverkande för en lyckad dag. Tack också till alla som presenterade på vår scen:

– Claes Fredriksson, Högskolan Väst
– Johnny K Larsson, Högskolan Väst
– Magnus Edén, Surftech Engineering
– Ingvar Persson, Skandinavisk Ytförädling
– Erling Svensson, 3DMetPrint
– Hubert Wilbs, Trumpf
– Olav Norheim, TS Engineering
– Hans Bengtsson, Castolin
– Olof Pettersson, GKN Aerospace
– Joel Andersson, Högskolan Väst
– Robert Pederson, Högskolan Väst
– Shrikant, Joshi, Högskolan Väst
– Lars Östergren, GKN Aerospace

AKTIVITETEN FINANSIERADES MED PROJEKTMEDEL FRÅN

Västra götalandsregionen
Finansiärer