Tillverkning och Mätsystem

MMS

Enhetsledare

Enheten består av två ämnesområden, Mätteknik & optik samt Maskin och processteknologi.

Maskin & processteknologi

Beskrivning av ämnesområdet

Ämnesområdet Maskin och processteknologi omfattar användning av verkstadsteknisk produktionsutrustning speciellt i samband med skärande bearbetning. Professuren har funnits med olika programskrivningar ända sedan Teknologiska institutet, sedermera KTH, grundades 1827. Idag är verksamheten vid avdelningen i högsta grad framtidsinriktad med en uttalad användning av tillämpad informationsteknologi (IT).

Avdelningens verksamhetsområde omfattar idag:

  • Den skärande bearbetningens teori samt aspekter på olika verkstadstekniska bearbetningsprocessers praktiska möjligheter och begränsningar vid bearbetning av material från råvara till färdig produkt.
  • Modellering av skärprocessen för prediktiv simulering.
  • Realtidsanalys av bearbetningsdatas, fixturers och maskinelements inverkan på stabilitet och bearbetningens resultat.
  • Automatiserings- och styrteknik i realtid för skärande bearbetning.
  • Tillverkningsförberedelser och beredning.
  • Val av ekonomiska eller optimala bearbetningsdata.

Forskning

Ämnesområdet skärande bearbetning är kärnan i avdelningens forskningsverksamhet. Forskning om skärprocesser och verktygs användning i kombination med olika arbetsmaterial och verktyg är av central betydelse. Inom framtida bearbetningsteknik kommer det att bli mycket viktigt att på ett tidigt stadium av produktframtagningsprocessen kunna förutsäga problem vid den fysiska tillverkningen. Därför har arbeten med mål att modellera skärprocesser genomförts. Dessa modeller skall användas vid avancerade datorsimuleringar.

Sådana störningar kan orsakas av bristande styvhet i maskinsystemet, uppspänningar i arbetsstycket, mm. Sedan ett flertal år har stora satsningar även gjorts inom området bearbetningsstyrning. Avdelningen utvecklar ett avancerat prototypsystem för bearbetningsstyrning kopplat till en CNC-svarv.

Hållbarhet har också blivit allt viktigare, och forskargruppen arbetar numera med att utveckla modeller som beskriver hela produktlivscykeln, från råmaterial till "deponi". Dessa modeller ska kunna användas som verktyg för beslutsfattande aktiviteter. Visionen är att sträva mot en resurssparsam produktion. "System dynamics" är paradigmen som gruppen tillämpar för att arbeta med enhetens hållbarhetssatsningar.

Alla dessa aktiviteter kräver professionell användning av datorer och informationsteknologi.

Det långsiktiga målet är att helt behärska simulering och modellering av alla tillverkningsprocesser, samt att sträva mot en resurssparsam produktion. Eftersom detta lär dröja - om det alls kommer att kunna realiseras - är bearbetningsstyrning ett hjälpmedel för att minska tillverkningskostnaderna inom den närmaste framtiden.

Mätteknik & Optik

Beskrivning av ämnesområdet

Insikten om att mätteknik är en förutsättning för att upprätthålla en hög kvalité i produktionen har vuxit sig stark de senaste åren. Allt fler inser nämligen att det är kvalitetsbrister som utgör den verkliga kostnaden, och inte kostnader för mätsystem och mätprocesser. En nödvändig förutsättning för tillverkning och kontroll av precisionsprodukter är därför en högt utvecklad produktionsteknisk mätteknik. Att intresset ökat kraftigt för mätteknik avspeglas också i det stora gehör som vi fått för initieringen av den nationella satsningen SIMET – Swedish Industrial Metrology Forum, där landets mätteknikintressenter, från instrumentleverantörer, konsulter, utbildare, akademiska forskare till användare ges möjlighet att påverka både status, forskning och utbildning.

Mättekniken har genomgått en stark utveckling under de senaste åren och ny teknik i form av optiska scanners och produktionsanpassade koordinatmätmaskiner inlemmas numera direkt i produktionslinorna. Detta ger helt nya förutsättningar för effektiv kvalitetsstyrning men förutsätter en god samverkan mellan konstruktion, produktion och verifikation. Mätberedning har därför seglat upp som ett av de viktigaste områdena att utreda och systematisera, vilket resulterat i ett framåtblickande forskningsarbete kring generiska mätberedningsstrategier för svensk verkstadsindustri.

Miniatyriserade produkter och med krav på nanometerupplösning i mätsystemen är ett område som har fått ordentliga resurser på EU-nivå. Samtidigt återstår mycket mätteknikforskning på tredimensionella strukturer i mikrometerområdet med stora djup/bredd förhållanden. Mekaniska mätdon kommer inte åt ytor, ljuskonen från optiska mikroskop beskärs så kraftigt att mätnoggrannheten försvinner och svepelektronmikroskop har för stor mätosäkerhet.

www.4m-net.org/4massociation

Överraskande genom att många kommersiella instrument har belagts med att ha stora mätfel på så kallade ”high aspect ratio micro structures,” men tilltalande genom att samarbete med instrumentföretagen resulterat i förbättrad prestanda och världsrekord i mätning av extrema höjd/breddförhållanden på 8 mikrometer breda och 400 mikrometer djupa strukturer. Gruppens eget ytprofilmätinstrument för mikrotopografimätningar över ytor upp till 2 mm, med en höjdupplösning på atomär nivå, är annars en av nycklarna till framgångsrikt internationellt forskningssamarbete. Nya satsningar är på gång inom optisk tomografi på mikrometernivå.

Interferometrisk mätteknik, holografisk presentation och visualisering är ett annat forskningsfält där gruppen varit mycket aktiv sedan lasergruppen startades 1966 av Nils Abramson och en extra professur i Produktionsteknisk Mätteknik inrättades för honom 1981. Ett av de få kvarvarande holografiska laboratorierna som kan framställa högkvalitativa hologram finns inom gruppen. Denna forskning har lett till utvecklingen av en unik 3D-display som inte kräver vare sig glasögon eller andra tillbehör för att uppleva virtuella föremål i full 3D av hög optisk kvalité som svävar fritt i rymden. Tillämpningsområdena för denna display är multidiciplinära och täcker allt från interaktiv produktdesign till modellering av 3D-miljöer och simulering av kirurgiska ingrepp inom läkarutbildningen. Forskningen inom detta område inriktas nu mot fullfärgspresentation och korrigeringar av bildfel, med avsikt att så småningom kommersialisera displayen.

Mätteknik och Optik omfattar också konventionell verkstadsmätteknik och optisk mätteknik och vi driver kraven på ett återupprättande av mättekniken som obligatoriskt inslag i civilingenjörs och högskoleingenjörsutbildningen. Det råder stor kompetensbrist i dagens verkstadsindustri på utbildade mättekniker, ett faktum som föranlett debatter om att produktionskvalitén är i allvarlig fara i Sverige.
Gruppen utför forskning med medel från framförallt Vinnova och EU, men har genomfört omfattande forskningsuppdrag åt industrin, försvaret och SKB. Experthjälp och mätuppdrag ingår som en naturlig del av vår verksamhet och vi anlitas också för utvärdering av EU-projekt med mätteknisk inriktning.

Siemensstjärna med 190 um djup. Med en liknande stjärna har vi tillsammans med en ledande instrumentleverantör satt världsrekord i mätning av ”High aspect ratio microstructures” – med djup/breddförhållande på 400 : 8 på prover framställda vid Forchungscentrum Karlsruhe med röntgenlitografisk teknik.

www.engineeringtalk.com/news/mnw/100.html

www.minamwebportal.eu/index.php?m1=Public-Area&l1=News&idnews=79

newsweaver.co.uk/mntnetwork/e_article001046619.cfm?x=bckhPgW,b58dPr8C

3D-displayen baserad på holografisk teknik är unik med sin höga optiska kvalitet och ljusstyrka. Inga avskärmande hjälpmedel i form av glasögon eller hjälm behövs. Därmed elimineras också åksjukesymptomen som annars är vanligt förekommande vid användning av 3D displayer.

Till sidans topp