SINTEF har fått i oppdrag av Statens vegvesen å gjennomføre sveiseforsøk med laser- og laser-hybrid sveising. Dette er en del av teknologikvalifiseringen i forbindelse med Ferjefri E39. Lykkes dette er det planer om å bruke teknologien på Bjørnafjordsbrua, og også andre fjordkryssinger. Det kan i så fall føre til milliardbesparelser:
– Våre estimater viser at Statens vegvesen kan spare opptil ti milliarder på Ferjefri E39 ved å benytte automatisert lasersveising i stedet for konvensjonelle lasermetoder, sier sjefsingeniør Tore Askeland i Staten vegvesen.
Inspirert av skipsindustrien
Bjørnafjordsbrua er over fem km lang, og er den lengste på strekningen fra Kristiansand til Trondheim. Den skal bygges med veldig store stålkonstruksjoner, som kan være over 100.000 tonn tunge.
Statens vegvesen har hentet inspirasjon til prosjektet fra skipsindustrien. De største europeiske verftene bruker nettopp lasersveising for å holde seg konkurransedyktig mot lavkostland.
– Vi ønsker å satse på denne metoden fordi den kan gi økt produktivitet og bedre egenskaper. Vi får også mindre deformasjoner i stålet på grunn av mindre tilført varme, sier sjefsingeniør i Statens vegvesen Cato Dørum.
Laserhybridsveising
Tradisjonelt brukes lysbuesveising i denne type prosjekter. Teknologien SINTEF-forskerne har testet ut inkluderer både laser- og hybrid lasersveising. Under laserhybridsveising opereres det med lysbuesveis og en konsentrert laserstråle som går etter hverandre.
– Den største gevinsten ved å bruke den nye metoden er effektivitet. Tidligere måtte man gjennomføre mange sveiserunder for hver enkelt operasjon mens man med laserhybridmetoden kun vil trenge én, sier forsker Odd Magne Akselsen i SINTEF.
Forskerteamets forsøk viser at stålkonstruksjonen som skal brukes på Bjørnafjordsbrua med konvensjonelle metoder krever seks sveiserunder.
– Jo tykkere materialet er, jo mer fordelaktig er det å bruke lasersveis, og i dette tilfellet er det snakk om tykke stålkonstruksjoner på 12 til 15 mm, sier forskeren.
Kan ikke gjøres raskere
Grunnen til de lave deformasjonene er den lave varmetilførselen, som igjen skyldes at man sveiser med stor hastighet.
– Dette er gunstig med tanke på produktivitet, sier Akselsen.
Ulempen er at dette fører til veldig hurtig avkjøling, noe som gjør at stålet blir sprøtt.
– Derfor må vi justere ned produktiviteten litt, men selv om den ikke blir optimal, vil den fortsatt være veldig høy. Omkring ti ganger høyere enn ved vanlig lysbuesveising, sier SINTEF-forskeren.
– Man kan ikke gjøre det raskere. Vi oppnår optimal produktivitet som er mulig i dag, sier SINTEF-forsker Ivan Bunaziv, som har doktorgrad på lasersveising.
Sparer miljøet for langveis transport
Grunnen til at lasersveising egner seg spesielt godt til brubygging er at man kan prefabrikkere detaljer innendørs og bare trenger å gjennomføre ettermontasje ute på brua. Det innebærer store effektiviseringer.
Det er beregnet at en tredel av kostnadene knyttet til sveisede moduler til norske bruer er knyttet til transport og montering dersom produksjonen skjer i Kina – slik den ofte gjør i dag.
– Teknologien kan gjøre det unødvendig å frakte brumoduler langveisfra. Så selv om sveisingen og sammenstillingen skjer i Norge, vil de største bruene anslagsvis bli mellom én halv og halvannen milliarder kroner billigere å bygge. For de planlagte fjordkryssingene langs E39 betyr det i så fall innsparinger på mellom 5 og 10 milliarder kroner, forteller sjefingeniør i Statens Vegvesen Tore Askeland.
Målet er først og fremst å få ned kostnadene, men vi ser og at dette i tillegg kan minske CO2-avtrykket. Dette innebærer at den nye teknologien vil gi store miljøbesparelser.
I løpet av 2020 skal Statens vegvesen bygge en gangbru i Åfjord ved hjelp av hybridlasersveising. Dette testprosjektet skal validere den nye teknologien.
