Kvalitetssikring af hybridmaterialer
Hybridmaterialer er sammensat af to eller flere materialer og dækker over en stor gruppe af materialesammensætninger. Kompositmaterialer er f.eks. en undergruppe af hybridmaterialer. De er populære at bruge, fordi de samlet set gør den færdige konstruktion stærkere og lettere eller giver et attraktivt udseende. De eksisterende metoder til at finde fejl og sikre hybridkonstruktionernes kvalitet er manuelle, tidskrævende og dyre. Stigende trafik og det faktum, at vi vil opleve mere ekstremt vejr i Danmark, betyder at behovet for hyppigere inspektion af konstruktioner lavet af hybridmaterialer, f.eks. vindmøllevinger og broer, stiger.
Nogle hybridkonstruktioner er stort set umulige at undersøge og de bliver først repareret når de er gået i stykker. Det kan være meget dyrt, f.eks. vurderer vindmølleindustrien, at det koster et tocifret millionbeløb at udskifte en enkelt vindmøllevinge. Derudover er nogle områder besværlige at nå frem til, ligesom der også kan være væsentlige sikkerhedsrisici forbundet med opgaven for inspektørerne.
Der er derfor brug for en automatiseret metode og udstyr, der på enkel, sikker og billig vis kan dokumentere fejl i konstruktionerne. En automatiseret metode vil effektivisere inspektionen og gøre det muligt sikkert at undersøge besværlige områder.
I denne aktivitetsplan vil vi udvikle automatiserede ikke-destruktive (NDT) metoder til kvalitetssikring af sådanne konstruktioner. NDT er en samlet betegnelse for en række prøvningsmetoder, der kan påvise fejl i materialer, uden at påvise objektets funktionsevne eller fysiske egenskaber.Metoden skal også kunne anvendes til at forudsige konstruktionernes levetid, så unødvendige reparationer og arbejde undgås.
Aktivitetsplanen bygger videre på en tidligere resultatkontrakt, som på laboratorieniveau etablerede ultralydmetoder til kvalitetssikring af mindre kompositemner. I den næste periode vil vi hæve niveauet ved at gøre de eksisterende og de nyudviklede metoder operationelle, således at metoderne kan bruges på større konstruktioner.
Aktivitetsplanen fokuserer på armeret beton og fiberforstærkede kompositmaterialer i vindmøllevinger. Målgruppen er virksomheder i vind-, beton- og byggeindustrierne, der arbejder med inspektion og kvalitetskontrol af vindmøller og statslige infrastrukturer som f.eks. broer. Vi anslår, at målgruppen består af 50-75 virksomheder, heriblandt 20-30 små- og mellemstore virksomheder (SMV’er).
3D-printet byggeri
Formålet med denne aktivitetsplan er at opbygge et nyt forretningsområde inden for robotbaseret 3D-print af konstruktionsdele til byggeriet, fx søjler, vægge og bjælker – et yderligere skridt på vejen mod digitalisering af den fysiske produktion, som vil medvirke til at styrke den danske byggebranches konkurrenceevne.3D-printmetoden tager udgangspunkt i standard industrirobotter, hvorpå der monteres nye printværktøjer. Materialemæssigt fokuserer udviklingen primært på 3D-print af cementbaserede materialer – men også på hvorledes disse materialer indgår i samspil med armering, isolering, installationer mv.
Denne udvikling vil føre frem til en række nye teknologiske serviceydelser, herunder rådgivning og dokumentation omkring 3D-print af cementbaserede materialer, fremstilling af fysiske materialeprøver, prototypefremstilling og fuldskala mock-ups samt et Living Lab for virksomheder og institutioner. Det forventes, at de nye kompetencer og serviceydelser vil blive efterspurgt bredt i byggebranchens værdikæde. Således vil bygherrer, rådgivere, materialeproducenter og udførende opnå muligheder for at sikre væsentlige produktivitets- og miljøforbedringer i byggeriet samt skabe ny arkitektur.
Aktivitetsplanen er inddelt i fire aktiviteter; Muligheder og barrierer med 3D-printede konstruktionsdele, Udvikling af robotbaseret metode til 3D-print af konstruktionsdele, Materialeudvikling samt Vidensamarbejde og videnspredning. Alle aktiviteter udføres i tæt samspil med danske institutioner og virksomheder. Desuden etableres samarbejder, fx via initiering af Horizon 2020-projekter, med førende internationale institutioner og virksomheder om udvikling af nye metoder til 3D-print af konstruktionsdele.
Ny radiografisk metode til at øge levetiden på store undervandsinstallationer og -strukturer
Havvindmøller, olie og gas felter m.m. flytter ud på dybere havdybder, som øger behovet for en mere sikker og billigere måde at udføre undervandskontrol, -tilstandskontrol og – kvalitetskontrol, for at sikre levetiderne på disse.Planen er at udvikle og demonstrere et røntgen system som under vand kan anvendes til at se ændringer og fejl på de nedsænkede installationer og dermed bedre kunne fastslå den resterende levetid, undgå unødvendig reparation eller bedre planlægge reparationer på konstruktionerne.
Aktivitetsplanen bygger videre på en tidligere resultatkontrakt, som verificerede og skabte grundlaget for sådant et system.
Det er en banebrydende teknik som Mikkel Juul, Head of International Projects, Offshoreenergy.dk skriver på BedreInnovation.dk:
“..metoden er innovativ og nyskabende… Hvis metoden bliver bekræftet, vil det kunne åbne for et nyt marked, hvor danske SMV’er allerede besidder kompetencer, der kan understøtte og udvikle teknologien. Her ligger således en mulighed for, at danske SMV’er kan blive “first movers” inden for en teknologi, som har et globalt markedspotentiale.
Teknologien som i dag benyttes er en simpel og tidskrævende proces som kun enkelte udenlandske inspektionsvirksomheder har og udbyder, men sælger ikke teknologien. Der er en reel risiko for, at udenlandske leverandører af undervandsrøntgen også i fremtiden kun vil sælge ydelsen og ikke teknologien. Det kan udelukke danske inspektionsvirksomheder fra at tilbyde undervandsservices og påvirke deres inspektionsforretninger, da slutkunder ofte foretrækker én leverandør til at varetage det samlede behov for inspektion.
Huller i vejen
Der er ‘huller i vejen’! Der er ‘huller’ i forbindelse med efterslæbet på vejvedligehold, og der er ‘huller’ i videnniveauet for at designe, opføre og vedligeholde langtidsholdbare og bæredygtige konstruktioner, herunder veje, tunneler, broer, jernbanekonstruktioner og letbaner. Disse ‘huller’ skal nærværende aktivitetsplan være med til at fylde ud.Formålet med ‘Huller i vejen’ er at opbygge en række nye kompetenceområder og serviceydelser, der udfylder de væsentligste huller i videnniveauet i anlægssektoren og bidrager til at opkvalificere danske anlægsvirksomheder, hvor SMV-segmentet er stort, til den øgede internationale konkurrence på det danske marked.
Målgruppen er offentlige og private aktører, der beskæftiger sig med vej- og betonkonstruktioner, herunder bygherrer, kommuner, entreprenører, rådgivere og producenter.
Anlægsvirksomheder i Danmark er under pres fra internationale aktører og den erhvervsmæssige relevans er dels opkvalificering af danske virksomheder, for at blive attraktive leverandører på det danske og internationale marked, dels opdyrkning af nye markeder for eksisterende virksomheder. En veludbygget infrastruktur skaber de bedste vækstbetingelser for danske virksomheder, men udbygningen og vedligehold af infrastrukturen skal gennemføres for stadig reducerede budgetter. Det kalder på nye omkostningseffektive teknologier.
De væsentligste identificerede aktiviteter (huller), som dels imødekommer de beskrevne samfundsmæssige og erhvervsmæssige potentialer, dels ligger inden for Teknologisk Instituts strategiske fokusområder, er:
• Udvikling af nye belægningstyper med længere holdbarhed
• Udvikling af nye byggesystemer til broer hvor trafikantgenerne er minimeret
• Funktionsbaseret design og levetidsberegninger der åbner mulighederne for at anvende nye og grønnere materialer
• Udvikling af nye reparationsmetoder og reparationsstrategier med henblik på at forlænge levetiden og nedsætte totalomkostninger på veje og konstruktioner
• Undervisning og anden formidling med fokus på at sikre nyeste viden til ingeniørskolerne og erhvervsskolerne samt bidrag til opbygning af forsknings- og uddannelsesmiljø inden for belægninger
Forbrugerprodukter med avancerede materialer
Avancerede materialer og produktionsmuligheder åbner muligheder for både at udvikle innovative og banebrydende produkter og for at forbedre eksisterende produkter ved at udskifte de konventionelle materialer. I begge tilfælde bevæger man sig ud i ukendt territorie, hvor der er behov for kriterier til at vurdere materialernes egenskaber og validering af de valgte løsninger med skræddersyede testmetoder. Europakommissionen har udpeget avancerede materialer til Key Enabling Technology (KET) for industriel vækst, men erfaringer og standarder mangler. I aktivitetsplanen samles viden og udvikles tekniske serviceydelser til hurtigt og konkret at vurdere validieten af avancerede materialer, således at konkurrencedygtige produkter kan skabes og implementeres inden for en kort tidshorisont. Målgruppen er rollemodeller for produktudvikling i form af de innovative medico- og kreative brancher. I de to brancher kommer avancerede materialer tæt på forbrugeren, hvis oplevelse af innovative produkter i høj grad afhænger af funktion, levetid og sikkerhed. Et vigtigt værktøj til at fremme innovation er at bringe specialiseret materialeviden i spil i den tidlige produktudviklingsfase.
Tre lovende alternativer til konventionelle løsninger er i fokus: keramer med ny funktionalitet, 3D printet metal som konstruktionsmateriale og overflademodificerede materialer. Hver især er der tale om materialeteknologier med stort kommercielt potentiale. En forståelse af materialernes anvendelsespotentialer og troværdig dokumentation kan bringe dem igennem hele værdikæden fra materialeudviklerne til forbrugerprodukter.
Aktivitetsplanens primære aktiviteter opbygger den nødvendige dokumentation i form af karakterisering og målrettede funktionstest af de tre alternativer og nytænker produktudviklingsforløb på tværs af brancher. Målgruppen bringes sammen i koncentrerede produktudviklingsforløb med nye avancerede materialer og produktionsmetoder som omdrejningspunkt. Resultatet vil inden for aktivitetsplanens løbetid være teknologisk service i form af rådgivning og dokumentationsfaciliteter, der kan bringe produkter med nye materialer, egenskaber og design på markedet.
Materialer i barske miljøer (MIBAM)
Konstruktionsmaterialer sætter grænsen for de næste danske erhvervssucceser inden for offshore og energisektoren, hvor ekstreme betingelser i højere grad indgår i fremtidige applikationer. Eksempelvis går vindenergien mod større møller i et aggressivt havvandsmiljø mens olie- og gasproduktion vil foregå på stadigt større dybder i en undergrund med hidtil uset aggressiv kemi. Det er en fælles udfordring for brancherne at finde nye løsninger blandt højbestandige materialer, der på tilfreds¬stillende vis kan modstå høje tryk, temperaturer og andre belastninger i barske miljøer, hvad enten det er procesudstyr, marine strukturer, samlinger eller andre kritiske komponenter. Standarder og retningslinjer er samtidig mangelfulde og ofte begrænsende for introduktion af de nye løsninger. Forkert valg eller anvendelse af materialer kan have katastrofale konsekvenser, både miljømæssigt og økonomisk. Metaller kan tære bort i løbet af få timer eller revne pga. komplicerede skade¬mekanismer, som det kræver indgående viden at forstå og forebygge.Formålet med aktivitetsplanen er at understøtte energisektoren og dens mange underleverandører i at udvikle innovative løsninger. Dette sker ved målrettet udvikling af teknologiske services, herunder etablering af nye fleksible testfaciliteter for materialevalg til barske miljøer. Samtidig følger vi udviklingen inden for norm- og standardiserings¬arbejde, og prøver at præge den gennem vores veletablerede netværk af inter¬nationale eksperter på området. Parallelt med dette vil der være fokus på at inddrage hele branchen og synliggøre potentialet ved nye materialeløsninger gennem demon¬strations¬projekter, netværksaktiviteter og formidling af hjemtaget viden. Aktivitets¬planen vil hjælpe SMV’ere over barrierer de møder ved implementering af ny materialeteknologi via de nye services, som der er behov for at udbygge i Danmark.
Fremtidens Smarte Bioenergi
Denne aktivitetsplan vil indhente den efterspurgte viden og udvikle systemer og teknologi, som understøtter den danske bioenergi-klynge i at kunne levere fremtidens smarte bioenergi med øget evne til selvoptimering og selvovervågning, samt øgede muligheder for at kommunikere og udnytte data om anlæggenes tilstand. Klyngens teknologileverandører vil få deres konkurrenceevne styrket via smarte teknologier, der ikke alene øger energieffektiviteten og reducerer omkostninger til drift og vedligehold, men også styrker virksomhederne værditilbud via nye forretningsmodeller (fx ”Design Build Finance Operate”) og salg af løsninger, hvor produkt og serviceydelser er integreret (”Product Servitization”). Branchens afledte eksportstigning vil øge antallet af arbejdspladser i klyngen yderligere.
Den Danske Renluftsektor
Skærpede krav til luftforurening skaber behov for udvikling af nye teknologier og løsninger til reduktion og dokumentation af emissioner. Formålet med aktiviteten er at understøtte, at danske virksomheder inden for renluftsektoren kan udvikle nye innovative løsninger med høj effektivitet, minimale driftsomkostninger og energiforbrug, samt længst mulig levetid.FORCE Technology vil udvikle nye designmodeller og målesystemer, der kan understøtte industriens udvikling, optimering af og kontrol med rensnings-teknologier. Under aktivitetsplanen vil vi:
• Udvikle nye CFD baserede designmodeller, der understøtter teknologiernes miljøeffektivitet og reducerer levetidsomkostninger
• Udvikle nye målesystemer til validering af teknologiernes effektivitet og fleksible prøvetagningssystemer med henblik på kosteffektiv kontrol
Aktiviteterne gennemføres i tæt samarbejde og dialog med målgruppen og udvalgte interessenter.
ResourceLAB – Industriel anvendelse af bio- og affaldsbaserede råvarer
Aktivitetsplanen skal bidrage til at udforske, fremme og skabe forudsætninger for industriel anvendelse af genanvendt plast. Vi vil etablere et udviklings- og prøvningslaboratorie (ResourceLAB) målrettet virksomheder, der vil udforske mulighederne for at anvende genbrugsplast fra såvel industri som husholdninger i deres produkter.Aktivitetsplanen omfatter en række test- og demonstrationsprojekter kombineret med en række udviklingsaktiviteter, der har til formål at opbygge specialiseret viden omkring nedbrydning af materialer, polymertypers kompatibilitet, muligheder for forædling af affaldsbaserede råvarer mv. Aktivitetsplanen vil danne grundlag for etablering af et nationalt ResourceLAB for industriel anvendelse af affaldsbaserede plastmaterialer og produkter.
Robotteknologisk innovation – fremtidens danske robotindustri
Danmarks evne til at være blandt de førende på anvendelse og udvikling af robotteknologi er en nøgle til at bevare og udbygge vores konkurrenceevne inden for en række områder samt være katalysator for at trække udflyttede produktioner tilbage til landet. Der sker pt. en sammensmeltning af det mere traditionelle industrirobotområde og det nyere servicerobotområde, hvilket forventes forstærket frem mod 2020. Udviklingsaktiviteterne i denne RK vil have fokus på begge områder og de innovationsmuligheder, der opstår i krydsfeltet. Aktiviteten vil ligeledes adressere det potentiale, der ligger i teknologi- og domæne-side-stepping samtidig med at der tilføres ny teknologi gennem nyudvikling og hjemtagning af state of the art viden i tæt samarbejde med både nye og gamle samarbejdspartnere. Robotindustrien er forholdsvis ung, hvilket betyder, at der er store muligheder for innovative SMV, der kan være med til at forme robotindustrien gennem nye robotteknologiske komponenter, som kan åbne nye markeder og give globale nicheprodukter og services. Gennem målrettede indsatser mod både nye og eksisterende virksomheder er aktivitetsmålet at udvikle teknologisk services inden for kurser/uddannelse, rådgivning og engineering baseret på de nyeste teknologier, der understøtter danske opstarts og/eller teknologivirksomheder i at udvikle nye robotløsninger.
Inden for fremstillingsindustrien er der konsensus om nødvendigheden af robotter, men dette er ikke tilfældet i andre domæner, hvor der først skal etableres gode demonstrationscases, der kan vise en attraktiv ROI. Aktivitetsplanen indeholder derfor en række aktiviteter, med formålet om at få åbnet nye domæner gennem udvikling af en række demonstrationscases, der kan formidles bredt.