Dette er bakteppet for EU-prosjektet ”Nadia”, som SINTEF og NTNU har vært med på å initiere. Prosjektet skal styrke konkurranseevnen ytterligere for lette, støpte bildeler.
Voksende marked
Prosjektet dreier seg om stykkstøping av bildeler i lettmetall – det vil si støping av aluminium- og magnesiumkomponenter med komplisert form i ett enkelt prosesstrinn. Det internasjonale markedet for stykkstøpt aluminium vokser, spesielt inn mot bilindustrien, som i dag utgjør 70 prosent av det europeiske markedet.
Slet med store variasjoner
Stykkstøping baserer seg på at et smeltet metall lett flyter ut og fyller alle tilgjengelige hulrom i en støpeform. Når temperaturen synker, størkner materialet. Resultat: En ferdig komponent med ønsket form. Metoden gir fantastiske muligheter til å integrere flere funksjoner i en og samme komponent.
Når formen fylles med metall dannes et tynt oksidlag på smeltas overflate. Fylles formen for raskt, oppstår turbulente strømmer som bryter opp overflaten. Da kan oksidet trenge inn i støpegodset og forårsake svake punkter. Turbulens er en tilfeldig prosess, som fører til større variasjoner i kvalitet for støpte komponenter enn for andre framstillingsmetoder. Dette er en av årsakene til at støpegods har slitt med å møte kravene, spesielt for sikkerhetskritiske komponenter, i transportindustrien.
Overvant svakheter
Ved hjelp av ny kunnskap, forbedrede prosesser og databaserte simuleringsverktøy er det blitt mulig å styre formfyllingen og støpeprosessen bedre enn før. Dette har vært med på å bane vei for stykkstøpte komponenter i aluminium og magnesium i moderne biler. Chassis-, interiør-, motor- og understellsdeler (f.eks B-stolpe, ratt, motorblokk, hjul) er eksempler på komponenter som i dag ofte er stykkstøpt i lettmetall.
Kroneksemplet på stykkstøpingens fortrinn, er ramma som ligger bak instrumentpanelet i biler (”cross car beam”). Tidligere ble den sveist og skrudd sammen av om lag 30 deler. I dag produseres den i stedet i ett stykke magnesium ved hjelp av høytrykkstøping, med støpetid i størrelsesorden ett minutt.
Nye simuleringsverktøy på beddingen
EU-prosjektet ”Nadia” skal resultere i en ny generasjon simuleringsverktøy. Ved hjelp av datamaskiner simulerer designere bildelers oppførsel for eksempel ved sammenstøt. Når de gjør dette i framtida, skal prosjektet sørge for at de kan bake inn modelleringer av den størkningsprosessen som støpte lettmetalldeler har vært gjennom. Dette vil bl.a redusere behovet for produksjon av prototyper og dermed gi billigere og kortere framstillingstid for nye bilmodeller.
Målet er videre å redusere unødvendig overdimensjonering av bildeler. Resultatet vil bli slankere og lettere deler, som igjen gir lettere og mer miljøvennlig biler.
Av Svein Tønseth
Les hovedsaken: Norske støpeeksperter hjelper bilindustrien
Les også: Norske støperier på verdenstoppen
Voksende marked
Prosjektet dreier seg om stykkstøping av bildeler i lettmetall – det vil si støping av aluminium- og magnesiumkomponenter med komplisert form i ett enkelt prosesstrinn. Det internasjonale markedet for stykkstøpt aluminium vokser, spesielt inn mot bilindustrien, som i dag utgjør 70 prosent av det europeiske markedet.
Slet med store variasjoner
Stykkstøping baserer seg på at et smeltet metall lett flyter ut og fyller alle tilgjengelige hulrom i en støpeform. Når temperaturen synker, størkner materialet. Resultat: En ferdig komponent med ønsket form. Metoden gir fantastiske muligheter til å integrere flere funksjoner i en og samme komponent.
Når formen fylles med metall dannes et tynt oksidlag på smeltas overflate. Fylles formen for raskt, oppstår turbulente strømmer som bryter opp overflaten. Da kan oksidet trenge inn i støpegodset og forårsake svake punkter. Turbulens er en tilfeldig prosess, som fører til større variasjoner i kvalitet for støpte komponenter enn for andre framstillingsmetoder. Dette er en av årsakene til at støpegods har slitt med å møte kravene, spesielt for sikkerhetskritiske komponenter, i transportindustrien.
Overvant svakheter
Ved hjelp av ny kunnskap, forbedrede prosesser og databaserte simuleringsverktøy er det blitt mulig å styre formfyllingen og støpeprosessen bedre enn før. Dette har vært med på å bane vei for stykkstøpte komponenter i aluminium og magnesium i moderne biler. Chassis-, interiør-, motor- og understellsdeler (f.eks B-stolpe, ratt, motorblokk, hjul) er eksempler på komponenter som i dag ofte er stykkstøpt i lettmetall.
Kroneksemplet på stykkstøpingens fortrinn, er ramma som ligger bak instrumentpanelet i biler (”cross car beam”). Tidligere ble den sveist og skrudd sammen av om lag 30 deler. I dag produseres den i stedet i ett stykke magnesium ved hjelp av høytrykkstøping, med støpetid i størrelsesorden ett minutt.
Nye simuleringsverktøy på beddingen
EU-prosjektet ”Nadia” skal resultere i en ny generasjon simuleringsverktøy. Ved hjelp av datamaskiner simulerer designere bildelers oppførsel for eksempel ved sammenstøt. Når de gjør dette i framtida, skal prosjektet sørge for at de kan bake inn modelleringer av den størkningsprosessen som støpte lettmetalldeler har vært gjennom. Dette vil bl.a redusere behovet for produksjon av prototyper og dermed gi billigere og kortere framstillingstid for nye bilmodeller.
Målet er videre å redusere unødvendig overdimensjonering av bildeler. Resultatet vil bli slankere og lettere deler, som igjen gir lettere og mer miljøvennlig biler.
Av Svein Tønseth
Les hovedsaken: Norske støpeeksperter hjelper bilindustrien
Les også: Norske støperier på verdenstoppen
