Institut for Produktion og Ledelse, DTU, har i mange år lagt hus til forskningen og udviklingen af det enestående numeriske programsystem SORPAS. Systemet gør det muligt at optimere svejseprocessen og udvikle unikke sammenføjningsløsninger.
SWANTEC leverer med SORPAS software til innovativ modstandssvejsning i bl.a. bilindustrien og stålindustrien. Systemet viser computersimulerede svejsninger, som giver mulighed for langt mere komplekse samlinger, end man hidtil har set. SORPAS danner i dag fundamentet i virksomheden SWANTEC Software and Engineering ApS i Hørsholm.
Modstandssvejsning involverer et stort antal parametre med indflydelse på svejsekvaliteten. Lektor Wenqi Zhang udviklede igennem to post.doc. projekter på DTU's Institut for Produktion og Ledelse, IPL, et numerisk programsystem, der beregner, hvad der sker i de forskellige materialer under svejsning. Det resulterede i systemet SORPAS, der består af 4 numeriske modeller, en mekanisk, en elektrisk, en termisk og en metallurgisk, som kobles sammen og forudsiger og analyserer hele procesforløbet.
Kig ind i svejseprocessen
"Og netop procesanalysen er helt unik i forhold til, hvad man har set før. Fra Danfoss ved vi fx, at hver gang de skulle udvikle en ny, kompleks svejsning, kostede det hundredvis af forsøg uden sikkerhed for, at svejsningen virkede og var optimal. SORPAS kan simulere, hvorledes valget af procesparametre påvirker bindingskvaliteten. Simuleringen gør det muligt for ingeniørerne at vurdere, hvilke parametre i svejseprocessen der skal justeres for at få den optimale kvalitet. For første gang kan man altså se ind i emnematerialerne under svejseprocessen, se hvor og hvorfor det gik galt og ikke mindst, hvad man kan ændre for at gøre svejseprocessen optimal”, forklarer Wenqi Zhang, lektor på IPL og direktør for SWANTEC.
Professor, dr.techn. Niels Bay, IPL, har været involveret i IPL’s projekter om modstandssvejsning siden slutningen af 1980’erne:
”På IPL fremanalyserer vi mange af de data for materialer og procesmaskiner som SORPAS-programmet har brug for. Mange virksomheder har fået øje på fordelene ved den virtuelle svejsning. Da optimering og kvalitetsbedømmelse sker på en computer, undgår man mange af de empiriske ’Trial-and-error- forsøg, selvom simulering ikke fuldt ud kan erstatte eksperimenter, siger professor Niels Bay.
Automobilindustrien har hurtigt grebet de nye muligheder til at løse de store problemer med svejsning af højstyrkestål i to eller flere lag af ens eller forskelligt materiale og tykkelse. Volkswagen har udviklet en unik, patenteret metode, hvor ikke-svejsbare stål sammenføjes ved pressvejsning til en mellemliggende ring i ulegeret stål. I følge VW kunne denne løsning kun findes ved brug af SORPAS, der beregnede den specielle processtyring, som var påkrævet.
Etableringen af et kundegrundlag for SWANTEC var svær de første år, ikke mindst fordi dansk industri næsten kun var repræsenteret ved Danfoss. Men nu er virksomheder fra resten af Europa kommet til, fx SIEMENS, Daimler-Chrysler, VW, VOLVO, Peugeut-Citroën og Renault, og inden for det sidste års tid også kunder i USA, Canada og Asien.
”Det er meget let at lære at anvende SORPAS, og vi tilbyder kurser til oplæring af unge virksomhedsingeniører i modstandssvejsning. På kort tid får de hermed en føling med processen, der førhen kunne tage op til 5-10 år at nå”, slutter Wenqi Zhang.
Yderligere oplysninger om SORPAS på www.swantec.dk
Professor Niels Bay (th.) og Wenqi Zhang , lektor på IPL og direktør i SWANTEC, i IPL’s modstandssvejselaboratorium, der er finansieret af Veluxfonden.
Hvad er modstandssvejsning
I modstandssvejsning sammenføjes to eller flere komponenter ved tilførsel af tryk og varme. Varmen genereres ved elektrisk modstand i kontaktfladerne og emnerne. Den enkleste og mest kendte modstandssvejsning er punktsvejsning, som fx benyttes i bilindustrien. Et færdigt automobilkarosseri indeholder ca. 5.000 punktsvejsninger. Mere komplekse sammenføjninger af f.x. uens materialer foregår ved pressvejsning, hvor en projektion i det ene materiale bringes til kontrolleret kollaps som følge af opvarmning og plastisk deformation. Også disse kan analyseres med SORPAS.
Artiklen er skrevet af Videnskabsjournalist Mette Minor Andersen til IPL's nyhedsblad Forskning og Udvikling nr. 7. Foto: Carsten Broder Hansen