Sandvik Coromant designar och tillverkar verktyg för bilindustrin, flygindustrin och andra branscher som producerar komponenter i metall med höga precisionskrav. I dagens produktionsanläggningar tillverkas ofta flera olika produkter i mindre serier och i olika material. För att klara snabba omställningar i automatiserad produktion behöver processerna vara helt pålitliga och störningsfria.

Ashwin Devotta har vidareutvecklat simuleringsteknik som i förlängningen gör det möjligt att fullt ut digitalisera den här typen av tillverkning. Han presenterade nyligen sin avhandling på Högskolan Väst.

Ger säkrare arbetsmiljö
– Min forskning handlar framförallt om simulering av metallspånen som bildas vid skärande bearbetning. Det är viktigt att i förväg veta exakt vilken geometri de har och hur de rör sig från metallen när bearbetningen pågår. Metallspånen är nämligen så hårda och vassa att de kan förstöra produkten och utsätta maskinoperatörer för fara. Bättre kontroll ger en säkrare arbetsmiljö.

– Jag har också fördjupat mig i hur de fysiska krafterna i skärprocessen påverkar metallspånens form. Det behöver man veta för att kunna kontrollera bearbetningsprocessen bättre.

Ashwin har skapat materialmodeller genom att göra en mängd materialtester för att förstå hur stålet deformeras när det bearbetas av skärverktyget. Han har sedan jämfört simuleringsresultaten med praktiska materialtester i labb. Resultaten har presenterats i form av matematiska ekvationer i numeriska modeller.

Bilkrockstester gav input
– För att kunna skapa ”digitala” metallspån använde jag bland annat samma matematiska principer som ligger till grund för grafiken bakom avancerade videospel. Simuleringen blir väldigt lik den verkliga processen. Vi kan till exempel förutse exakt vad som kommer att hända vid bearbetningen när vi gör små förändringar i skärverktygets design.

När skärverktyg bearbetar stål är det oerhört starka krafter inblandade. Ashwin förklarar att trycket mellan verktyg och metall motsvarar kraften vid en krock mellan två personbilar. Ett skärverktyg utsätts dessutom för så starka krafter flera gånger om dagen.

– Därför har jag även haft nytta av att studera simuleringar för bilkrockstester och kollisioner mellan satelliter och rymdskrot. Allt det här ger värdefull input till designen av skärverktyg. Vi kan utveckla ännu bättre skärverktyg på kortare tid, och våra kunder får effektivare produktionsprocesser och högre produktkvalitet.

Göra rätt från start
För tillverkande företag handlar det om att kunna göra rätt från start med hjälp av pålitliga automatiserade bearbetningsprocesser. Störningar och fel i produktionen kostar både tid och pengar. Stål kan vara kostsamt att testa sig fram med, både för industrin och för miljön.

– Bra simuleringsmodeller som fungerar industriellt kan göra stor skillnad inom skärande bearbetning. Nu arbetar jag vidare med att applicera mina forskningsresultat inom R&D-avdelningen på Sandvik Coromant. Längre fram kan det bli aktuellt att implementera nya simulationsmodeller inom fler produktområden och enheter i företaget.

För Ashwin har tiden som industridoktorand varit en spännande och lärorik resa. Forskningsområdetär smalt och lite beforskat i Sverige.

Smalt forskningsområde
– Jag hade viss hjälp av en professor i England, men i övrigt har jag löst de flesta problemen på egen hand. Det har också varit lärorikt att forska så nära ett företag. Jag har fått snabb återkoppling på vad som fungerar i praktiken och bra förståelse för industrins förutsättningar. Det har också varit nyttigt att röra sig mellan akademin och industrin som ju är två väldigt olika världar.

Ashwins karriär har steg för steg tagit honom närmare norra polcirkeln från sin hemstad i södra Indien. Efter ingenjörsexamen på ett co-op-program och arbete som verktygsdesigner i södra Indien, valde han en masterutbildning i Tyskland.

– När den här doktorandtjänsten dök upp var jag egentligen på väg till ett jobb i USA. Men tjänsten hos Sandvik var som skräddarsydd för mig och min kompetens, så det var ett enkelt val. Visst är livsmiljön här med mörker och kyla väldigt annorlunda än i Indien. Men jag har vant mig vid det svenska klimatet och trivs riktigt bra.

Fördjupande läsning:
Klicka här för att läsa Ashwin Devottas avhandling Improved finite element modeling for chip morphology prediction in machining of C45E steel.



Källa: Högskolan Väst