6/23/2022

Ny teknologi: Sterkere produkter med mindre materialer

Teknisk Sett-podcasten besøker Kongsberg for å diskutere hvordan forsvarsindustrien kan bruke simuleringsdrevet design og 3D-printing for å lage lettere, sterkere produkter. Senior prosjektingeniør Peder August Aune fra Kongsberg Defence and Aerospace forklarer at de har startet et prosjekt med andre Kongsberg-selskaper for å utvikle ny designmetodikk. De har allerede oppnådd vektreduksjoner på opptil 50 % i prototypeprosjekter. Aune understreker at denne teknologien er spesielt relevant for å redusere materialforbruk og CO2-avtrykk i en bærekraftig fremtid. Selv om det er en utfordring å oppgradere den norske akademia til å lære studentene denne typen designteknikker, er Kongsberg i en god posisjon for å bli en leder i denne utviklingen.

00:00

Kongsberg Innovasjonsinitiativet Rethink fokuserer på samarbeid og ny teknologi som 3D-printing for å forbedre ingeniørdesign.

09:50

Ny design- og produksjonsmetodikk kan drastisk redusere vekt og CO2-utslipp i komplekse produkter som flykomponenter.

16:53

Industriens redesign kan overgå 1 prosent forbedring i bærekraft, men det kreves mer fokus på kompetanse og teknologisk utvikling.

Transkript

Musikk

Du hører på Teknisk Sett, en podcast fra TU. Mitt navn er Jan Moberg, og jeg sitter på Kongsberg med Odd-Rikard Valmått. Hei, Jan. Odd-Rikard, Kongsberg er jo et fantastisk miljø, da. Ja, det er det. Jeg skjønner at du lengter tilbake hit. Ja, jeg gjør det. Det er ikke sikkert alle lærere mine gjør det, at jeg kommer tilbake, men nå er det mange år siden, da. Men det har skjedd mye, og det skjer mye på Kongsberg, og...

I og med at her er det jo både forsvarsindustri, space, bil, installasjoner, subsea og... Det er et ingeniørmekka, det er det ingen tvil om. Og det vi skal høre litt om nå er jo hvordan de forskjellige miljøene kan jobbe sammen for å finne nye måter å designe på. For det er jo ikke måter på alle duppedingser og greier som har blitt produsert her oppe og designt, ikke minst.

Veldig mye, ja, selvfølgelig. Så der får vi høre fra en senior prosjektingenør som jobber på Kongsberg Defensen Aerospace, Peder August Aune. Velkommen. Hjertelig takk. Tusen takk for å ha meg her. Jo, Peder, dette er vi interessert i. Vi vet at foruten å være senior prosjektingenør på KDA, så driver du også i et prosjekt som omfatter nettopp både Kongsberg-gruppen, Grønland,

GKN og Teknik FMC og Kongsberg Automotive, fordi at dere har jo, det er jo mye felles miljøer her oppe. Ja, det stemmer. Hva er utfordringen? Nei, utfordringen er jo først og fremst å skape et samarbeid i stedet for å sitte i hver sin silo. Å.

Det er jo det vi har gjort litt nå. Disse fire bedriftene har kommet sammen under Kongsberg Innovasjonsimparaply.

og fundet da et prosjekt som vi har døpt, Rethink, som går over tre år, der intensjonen er å bygge kompetanse innenfor det som heter så fint simuleringsdrevet design og design for additive manufacturing, eller 3D-printing. Ja, men når du sier simulerings, så tenker jeg, er det ikke sånn lenger at vi som ingeniører kan sitte og peke på det beste? Må vi ha hjelp? Nei.

Ja, det er jo litt sånn at det har skjedd mye de siste 50-60 årene. Vi har gått fra ikke å ha PC-er engang til nå å ha ekstremt avanserte digitale verktøy og en datakraft som var helt utenkelig bare for ti år siden nesten.

Ja, vi hadde renestav på NDA. Ja, og bare for referanse, kalkulatoren var første gang tilgjengelig på tidlig 1970-tallet, så det er ikke så veldig lenge siden. Nei, ja.

Det vi ser da også er jo at dette gir jo et push på, og det er jo et push uansett da, på å lage enda bedre produkter hele tiden. Du må forbedre deg, og forbedringen skjer uendelig, og mer og mer på i stedet for

På en single arena så må du forbedre deg på alle arenaer, og da ikke bare ytelse, men også kostnad og bærekraft og dette med miljøet. Men inntil nå så har jo de konvensjonelle design- og tilvirkningsmetodene vært gode nok. Det er jo det man har levd etter også her på Kongsberg, er det ikke det? Ja, og vi lever fortsatt veldig godt med det, og produksjonen

Produktene vi designer og leverer er helt i toppsikt i verden. Så det er jo ikke det at de ikke har tjent oss godt. Problemet er litt det at

eller du kan si litt av realisasjonen, eller effekten av 3D-printing har vært litt utilsiktet i at man nå plutselig sitter for første gang i historien i en situasjon der man kan produsere mer avanserte ting enn man greier å designe.

Før i historien har det gjerne vært at produksjonsprosesser har hatt så store begrensninger at vi dikterer måten å designe på etter hvordan produksjonsprosessene fungerer. Men 3D-printing er en game changer. Vi ser det at nå plutselig fra at du må bruke

sånn og sånn metodikk, altså maskinen fungerer sånn og sånn, så kan du egentlig, du har et volym da, si på 100x100x100 millimeter, og innenfor der så kan du nesten få til hva du vil da, med en gitt oppløsning, si for eksempel da, en eller to tidels millimeter. Ja, du har ikke begrenset fres og vinkler og... Neida, altså historien er jo litt mer kompleks enn det, og du har metallurgiske utfordringer og alt mulig, men sånn

for en kul teoretisk diskusjon, så kan man mer si at vi er tilnærmet ubegrenset i hva vi kan få til innenfor. Innenfor en sånn liten kubbe, ja. Det er ikke rart du får til med borg og fress og sveis og sånt. I forhold til... I forhold, altså jeg er jo fascinert over hva vi har fått til med det, men i forhold så er det jo helt... Det er jo...

Det er jo dekader forskjellig kompleksitet som er muliggjort. Og man må tenke på at 3D-printing er fortsatt emerging technology. Det er jo ikke innarbeidet eller bredt adoptert enda. Det brukes ikke så mye i produksjonen, men det har vært snakk om det i veldig mange år. Men her på Kongsberg med disse miljøene som vi nevnte, så må dere kunne være et foregangsmiljø. Hvor langt har det kommet her?

Uten å være for freidig, så vil jeg jo si at vi er fremst i Norge på dette, og da spesielt innenfor dette Rethink-initiativet som jeg snakket om, der vi da har under KI-paraplyen ressurspersoner med kompetanse, som også bruker mye tid på å opparbeide seg av videre kompetanse,

Og så har vi da software og datakraft. Og med denne pakken av...

av ressurser, så går vi da i inngrep med utviklingsmiljøer i disse fire sponsorbedriftene og gjør da demonstratorprosjekter og tester for de med software, med ny samarbeidsmetodikk, med ny system engineering metodikk for å vise da hvor mye hvor effektivt

Hvordan er denne type nye metoden med nye digitale verktøy i å designe? Og der har du noen eksempler på hvilke spennende vi snakker om. Ja, vi ser jo at mye av testprosjektene vi har gjort, det er å se på et gammelt design som for eksempel har vært levert i 15 år til veldig fornøyde kunder og gjerne i høyt volym.

Og så ser vi på for eksempel hovedstrukturdeler, siden det er gjerne der mest av vekten ligger i et produkt. Og så kjører vi det gjennom vår løype med våre design software og metoder, og gjerne sammen med utvikling.

designer i deres miljø for å eksponere de og få de til å være med i prosessen og lære seg kompetansen så godt som mulig. Det vi ser i de fleste av disse prosjektene er at vi ender opp med en vektbesparelse

på komponentene på mellom 25 og 50 prosent, litt avhengig av komponenter og krav. Og det er fra et nivå som dere anser å være vellykket? Ja, det er nivåer som vi anser for å være field-testet gjennom ekstensiv bruk av kunder.

Og da med tanke på enten stivhet eller styrke, så er gjerne kravet å beholde stivhet og styrke der det er i dag, eller eventuelt også øke det. Og alle prosjektene vi har gjennomført, så har vi hatt suksess med enten å beholde eller øke stivhet og styrke. Så pose og sekke, rett og slett. Nettopp. Men betyr ikke det at du må gå over til 3D-print?

Nei, og det er det som er litt morsomt med dette her, at teknologien og metoden er ekstremt effektive på 3D-print, eller sagt på en annen måte, det gir ikke veldig mye mening å bruke 3D-print som produksjonsmetode hvis du ikke bruker disse teknologiene for å designe, for da greier du ikke å utnytte 3D-print på en god måte.

Og så er det litt sånn historisk, så har vi designet fungerende produkter på den konvensjonelle måten, så vi har ikke vært tvunget til å opparbeide oss denne type kompetanse, selv om det har vært noen som har gjort det, type Formel 1-lag og sånn har brukt det i ti år allerede, og automotiva er ganske i fremkant med bruk, så de har begynt også å ta det veldig bredt i bruk.

Men det vi ser er at det har veldig stor tilbakevirkende effekt på produkter som er designet på den konvensjonelle måten for konvensjonell produksjonsmetodikk. Så fresing, dreying, støping, drilling, alt sånt. Det vi ser er at måten vi har designet på

til nå, som er mer sånn du setter din lit til designeren som en god kunstner. Den

Den fungerer, men den har også veldig store marginer som ikke er tatt ut av verktøysveien. Du nevnte først enning her, beltespennet ombord i en AT80. Ja, ikke sant? Det er et veldig fint eksempel som vi pleier å...

ta fram, og det er litt sånn at man kan tenke seg at dette har veldig stor effekt på veldig komplekse produkter som er veldig vanskelig å designe. Og så sier vi mer erfaringsmessig at nei, det stemmer ikke. Fordi hvis du ser på som noen har gjort på en enkel beltespennet på et Airbus A380. Verdens største passasjerfly. Verdens største passasjerfly. Og der var det en 8.

800 er det noen? Det stemmer. Plus cruisits og litt sånn. De gjorde et forsøk på å optimalisere beltespennere og designe de for å være 3D-printet i titanium. Og det blir jo veldig dyre beltespennere da, i forhold til hva som er nå. Ja.

Da greide de å spare 50 prosent vekt per beltespenn, eller litt i overkant av 50 prosent vekt per beltespennet.

Og det man tror beltespennet er trivielle komponenter som er helt overkomplekst å gjøre det med. Men effekten på ett fly er at du sparer 73 kilo som tilsvarer kanskje gjennomsnittlig en passasjer med middels til veldig lite bagasje. Ja.

Og det høres jo fortsatt ikke så mye ut, men på livstiden til et fly, altså hele operasjonstiden til et fly, så tilsvarer det 3 millioner liter med fjul. Og når jeg tok ut tallene på dette, så var jo fjul litt billigere enn det det er nå. Og det tilsvarer da 2,7 millioner dollar.

med fuel saving over flyets livstid. Sånn at marginene dine på å kjøpe og drifte et fly da har plutselig blitt veldig mye mer lukrat

da, å gjøre denne eksersisen her og dette er på dumme bittesmå deler, men det er mange av de og tilsvarende er da på små braketter for eksempel laget på en konvensjonell måte med fresing da, eller støping som man tenker at ja, men de er ikke noe vits i å gjøre noe med

Men det er den mange bekker små mentaliteten at det ligger veldig mye potensiale i absolutt alle ting vi produserer. Og det er å tilegne oss nye verktøy og en ny måte

en ny designprosess, en ny måte å attackere en designprosess på, som gjør at vi greier å ta ut mer av dette potensialet. Ja, du snakker om egenskaper med redusert vekt, større stivet og sånn, men det betyr også veldig mye for materialet for bruken der. Ja, og det er jo det neste da, som er veldig spennende, og det er jo litt av...

Litt av dette med å spare vekt. Aerospace og space er jo en ting, og de er jo veldig glad i å redusere vekt, men så har du for eksempel maritime, skipsbygging, oljeplattformer, store industrielle installasjoner som tenker at all redusert vekt er masse ekstra kostnad. Det er jo greit hvis du bare ser på

altså prisen up front, men hvis du ser det i et bærekraftsperspektiv da, så kan du jo se at denne beltespennen som jeg snakket om da, ikke sant,

Først er det materialforbruk, men la oss bare hoppe til CO2-footprint med en gang da. Ved å implementere disse beltespennene i dette A380-flyet, så sparer du da 0,75 millioner tonn CO2 over flyets livstid. Og så kan du tenke deg at, ok...

implementasjon på hele verdens flyflotte da. I dag er det 25 000 fly. Prosjektert om 10 år så er det 38 000 fly som opererer. Sånn at det er tallene, de totale tallene blir helt enorme. Og så kan du jo, vi kommer tilbake til dette som du spurte spesifikt om da, med materialforbruk. Og

Og det er jo helt riktig at det har en effekt på materialforbruk, og spesielt som du sier er det aktuelt nå i disse spesielle tider. Så hvis vi tar da og gjør et tankeeksperiment og sier at vi som kollektiv menneskelig rase er veldig flinke, og så redesigner vi alle produktene som produseres i verden,

og totalen av redesign er da 1% besparelse i vekt på overalt hva slags effekt har egentlig det altså bærekraftsmessig og da er det jo uten å gå for dypt i da så kan jeg jo bare si sånn det vi utvinner av stål, aluminium og plast, eller bruken av stål aluminium og plast per år

Tilsvarende 1 prosent av det er da 18 millioner tonn stål, og så er det 600 000 tonn aluminium og 3,5 millioner tonn plast. Og sannsynligheten er at 1 prosent er alt for lite?

Du får mer ut av en redesign enn 1 prosent antagelig, ja? Ja, jeg tror at det skal veldig lite effort til når man blir presset til å se på vekt og få ut mer enn 1 prosent. Sånn at fra et bærekraftsperspektiv da, så ser vi også at vi er litt tvunget til å...

følge dette sporet med teknologi, altså utvikling. Avslutningsvis, Peder, hvor langt har vi kommet? Dere sitter jo og har disse regnestykkene, vet hva vi skal gjøre, men verden er ikke helt der ute i industrien. Hvor langt har vi kommet? Nei, sånn helt ærlig, så er vi nok helt i startgruppa. Vi har et

Veldig stort stykke å gå med tanke på opparbeiding av kompetanse. Vi er i en push-situasjon mot norsk akademia, der studentene ikke blir eksponert i stor grad for denne type tankegang og disse verktøyene, med mindre vi er til stede på universitetet, og det er vi. Vi holder gjestforelesninger og vi kommuniserer med akademia.

Men det viktige er at det ikke er så mange andre i verden som er veldig mye lengre enn oss.

Så her har vi en mulighet. Ja, og det er det Kongsberg Miljøet har sett og gjør riktig, at de begynner å satse i veldig god tid, før vi er nødt til å være på plass med dette her. Og det er den riktige mentaliteten å ha, fordi det er såpass teknisk vanskelig at du greier ikke å opparbeide deg den type kompetansen

på etter to år da. Da er du utkonkurrert hvis ikke du satser. Men da stoler vi på, Rikard, etter å høre disse gode initiativene, ikke minst at det skjer her på Kongsberg, at her har vi en mulighet som antagelig Kongsberg-miljøet kommer til å gripe. Ja, jeg ser jo på at vi burde jo spare 25% av vekta vår. Ja, men det er en helt annen, det får vi ta en sånn helsepodcast.

Men bare lykke til med videre arbeid. Senior prosjektingeniør Peder August Aune. Takk til Odd-Rikard Valmot, og mitt navn er Jan Moberg.

Nevnt i episoden

Kongsberg Defence and Aerospace

Aune jobber der, og de lager produkter der vekt og styrke betyr mye

Kongsberg

Et fantastisk miljø med forsvarsindustri, space, bil, installasjoner, subsea og mer

F35

Et eksempel på et kostbart produkt der vekt og styrke er viktig

NSM

Et eksempel på et kostbart produkt der vekt og styrke er viktig

JSM

Et eksempel på et kostbart produkt der vekt og styrke er viktig

Rethink

Et prosjekt for å bygge kompetanse innenfor simuleringsdrevet design og 3D-printing

Simuleringsdrevet design

En metode for å designe produkter ved hjelp av simuleringer

Design for additive manufacturing

Design for 3D-printing

3D-printing

En produksjonsmetode som tillater mer komplekse design

Kongsberg Innovasjonsimparaply

Et initiativ for å fremme innovasjon

Grønland

Et selskap som deltar i Rethink-prosjektet

GKN

Et selskap som deltar i Rethink-prosjektet

Teknik FMC

Et selskap som deltar i Rethink-prosjektet

Kongsberg Automotive

Et selskap som deltar i Rethink-prosjektet

Airbus A380

Et eksempel på et fly der vektbesparelse er viktig

Titanium

Et materiale som brukes i beltespenner

Formel 1

Et eksempel på en industri som bruker 3D-printing

Automotiva

En industri som bruker 3D-printing

AT80

Et eksempel på et produkt der vektbesparelse er viktig

Beltespennet

En del på et fly som ble brukt som eksempel

Stål

Et materiale som kan bli redusert i bruk

Aluminium

Et materiale som kan bli redusert i bruk

Plast

Et materiale som kan bli redusert i bruk

CO2-footprint

Et mål på miljøpåvirkning

Verdens flyflotte

Et eksempel på hvor mye vektreduksjon kan bety

Norsk akademia

En utfordring er å få studentene til å lære om denne typen design

Deltakere

Host

Jan Moberg

Host

Odd-Rikard Valmått

Guest

Peder August Aune

Sponsorer

Lignende

2/8/2018

Teknisk sett

Episode 109 - Nå bygger vi høyhusene i tre

Vi har alltid bygget eneboliger i tre, men i større bygg bruker vi betong. Hvorfor det, spør mange, og nå gjøres det noe med det. Ved Mjøsa reiser det 18 meter høye Mjøstårnet i tre seg, og en lang rekke mangeetasjes bygg rundt om i landet oppføres i tre. Resultatet er at vi låser store mengder CO2 inn for fremtiden og sparer atmosfæren for enorme utslipp som sementproduksjon fører med seg. I ukens podcast snakker vi med PhD Kristine Nore ved Norsk Treteknisk institutt om bruken av massivtre i bygg, og hvordan dette kan blir til ny norsk industri.

Se mer

12/13/2021

Teknisk sett

Det har vært et problem for de som trenger en håndprotese at de har måttet velge mellom en som har kraft, eller en som er rask. En knøttliten elektromotor kan ikke være begge deler. Det kan derimot den norskproduserte protesen til Lillehammerselskapet Hy5 fordi den bruker to knøttsmå hydrauliske motorer. Selskapsnavnet spiller selvfølgelig på at det et Hy for hydraulisk, og uttalemessig det samme som high five man gjør med hendene. Å lage en slik hånd, med små integrerte oljekanaler har blitt mulig med 3D-printing. Det gjør at den både er være billigere og mer kapabel enn sine tilsvarende rent elektriske konkurrenter. I dag snakker vi med teknologidirektør i Hy5, Bjørn Olav Bakka

Se mer

Laster