Smart svetsning kan göra flygplanen lättare

Ett sätt att minska flygets koldioxidutsläpp är att bygga lättare flygmotorer som drar mindre bränsle. Men det kräver att man kan sammanfoga komponenterna med hjälp av effektiv och högkvalitativ lasersvetsning. Flera forskare arbetar parallellt med att undersöka vilka mätmetoder som kan bidra till att höja kvaliteten på lasersvetsning. Edvard Svenman på Högskolan Väst är en av dem. Han har på uppdrag av GKN Aerospace i Trollhättan fördjupat sig i en mätmetod som är intressant för deras produktion.

– Det handlar om att göra svetsningen rätt från start och slippa kostsamma efterjusteringar av svetsfogar som inte håller måttet. Inom det här produktområdet är det extremt höga precisionskrav som gäller, förklarar Edvard Svenman som nyligen presenterade sin avhandling på Högskolan Väst.

Koll på spaltens bredd och höjd

– Det finns flera mätmetoder som kan vara aktuella för olika typer av lasersvetsapplikationer. Jag har utvecklat och förbättrat en induktiv mätmetod så att man kan mäta mycket smala spalter både på höjden och bredden. Om plåtarna rör sig i sidled eller höjdled under svetsningen varnar systemet.

Vid den här formen av induktiv mätning används två elektriska spolar – en på var sin sida om spalten som ska svetsas samman. Med hjälp av högfrekventa strömmar som överförs till metallen kan man kontaktfritt mäta spaltens position och bredd, och dessutom eventuell höjdskillnad mellan plåtarna. Metoden ger ett mätområde på cirka en millimeter runt spalten, vilket gör den användbar vid robotiserad lasersvetsning.

Mäter riktigt smala spalter

– Jämfört med optiska mätmetoder så kan den här induktiva mätmetoden mäta mycket smala spalter, under en tiondels millimeter. Men den har vissa begränsningar i mätningens noggrannhet när det finns en differens både i spaltbredd och höjdskillnad mellan plåtarna.

– Därför kan man med fördel kombinera den induktiva mätmetoden med optiska mätmetoder. Något som kan undersökas närmare om GKN Aerospace väljer att testa detta i sin produktion.

Kan göra rätt direkt

Edvard förklarar att industrin har mycket att vinna på att optimera lasersvetsningsprocessen med hjälp av pålitliga mätmetoder.

– Framförallt blir det möjligt att öka automatiseringen i produktionen. Med snabbare förberedelser och minimerat arbete med efterjusteringar höjs kvaliteten och det sparar både tid och resurser. Det blir helt enkelt lättare att göra svetsfogen rätt direkt.

– Att kunna automatisera lasersvetsning kräver effektiva mätmetoder. Det är en av flera nyckelfaktorer för att kunna tillverka lättare flygmotorer och på så vis minska bränsleåtgången för flygplan.

Nya arbetsuppgifter på GKN

Edvard är civilingenjör inom teknisk fysik och har arbetat på GKN:s instrumentavdelning i Trollhättan sedan 2007. Idén till att börja forska inom mätmetoder dök upp för fyra år sedan.

– Jag har länge funderat på att gå en forskarutbildning och när jag fick frågan från GKN 2015 såg jag en utmärkt möjlighet att utvecklas och lära mig mer. Som industridoktorand har jag kunnat arbeta mer systematiskt och med en bred angreppsvinkel i forskningsuppdraget – det vill säga att jag kan kombinera det akademiska perspektivet med de konkreta frågeställningar som industrin har.

– Eftersom jag har tillbringat största delen av de här fyra åren på Produktionstekniskt Centrum har jag också kunnat ta del av annan forskning som pågår här. Det har varit mycket stimulerande.

Efter doktorsexamen går Edvard tillbaka till sin ordinarie anställning på GKN i Trollhättan men kommer nu att arbeta med produktutveckling.

– Till viss del kommer jag att jobba på samma sätt som under forskningstiden – men det blir förstås mer fokus på industriapplikationer.

Avhandling:

An inductive gap measurement method for square butt joints

Kontakt:

Edvard Svenman, Högskolan Väst i Trollhättan, edvard.svenman@gknaerospace.com