3.

Projektomfang

[TILBAGE]
3.5  Projekt 5 - Mekanisk sammenføjning


3.5.1   Opgavebeskrivelse
3.5.2   Idegrundlag
3.5.3   Målbeskrivelse
3.5.4   Organisering
3.5.5   Projektets faciliteter
3.5.6   Usikkerheder



Formålet med projektet er at udvikle metoder til mekanisk samling af store aluminiumskonstruktioner til anvendelse i maritimt miljø.

Ved mekanisk sammenføjning forstås sammenføjning ved hjælp af nitter, bolte, skruer, søm eller såkaldt mekaniske "interlocking eller snaplåse metoder.
3.5.1 

[TOP] 		 Opgavebeskrivelse

Projektet MEKANISK SAMMENFØJNING opdeles i følgende delprojekter, som har hver sin karakteristiske problematik:

- Nitning og boltning
- Skruer og søm
- Mekanisk interlocking
- Aluminium med andre materialer

Med udgangspunkt i eksisterende anvendelser og foreliggende løsninger udvælges en række samlingsmetoder, materialer og applikationsværktøjer til afprøvning.

Designværktøjer og beregningsmetoder undersøges og udvikles til anvendelse på store komplicerede konstruktioner bestående af mange delkomponenter. Metoden til at udvikle samlingen er at optimere på antallet af nødvendige skruer og søm. Generelt vil et øget antal af samlingselementer være optimalt, fordi den samlede fastholdelse således kan fordeles bedst muligt.

Nødvendige styrings- og applikationsværktøjer afprøves. Ud fra det til rådighed værende budget fastlægges det mulige omfang af nødvendigt udviklingsarbejde vedrørende applikationsværktøjer til store konstruktioner.

Langtidsholdbarheden og pålideligheden af de anvendte metoder undersøges. Realistiske svigtkriterier og partialkoefficienter til design fastlægges.

Produktionsmetoder og hjælpematerialer, som anvendes i flyindustrien, undersøges for anvendelighed og pålidelighed til samlinger af store alumini-umskonstruktioner.

Snaplåsmetoderne har store muligheder for anvendelse til samling af store aluminiumskonstruktioner. Initiering og optimering af hurtige og pålidelige metoder har et meget stort potentiale fremover.

Anvendelser, hvor fordelene er mest iøjnefaldende og optimale, prioriteres.
3.5.2 

[TOP]		 Idegrundlag

Fordelene ved anvendelse af mekanisk sammenføjning til store alumi-niumskonstruktioner er, at det er en simpel, pålidelig og let forståelig metode, som stort set kendes overalt. Desuden er adskillelse og reparation relativ nem.

Ulemperne ved mekanisk sammenføjning, specielt nitning og boltning, er, at det ofte er både den dyreste og tungeste samlingsmetode af alle de til rådighed værende metoder. Desuden kan metoden være behæftet med korrosion, krybning og svært forudsigelige udmattelsessvigt.

Den mest anvendte mekaniske sammenføjningsmetode er nitning og boltning, som anvendes overalt på stort set alle materialer spændende fra titanium og komposit til træ og tøj. Nitning og boltning er karakteristisk ved, at to eller flere strukturelle materialer forbindes og holdes sammen med en eller flere gennemgående bolte eller nitter.

Skibsbygningsindustrien har forladt nitning for mange år siden, og boltning bruges kun til sekundære samlinger. Flyindustrien udfolder store anstrengelser for at reducere antallet af nitter og bolte til et minimum, da et flyskrogs fremstillingspris, uanset type og materialer, er stort set proportionalt med antallet af anvendte nitter og bolte.

Skruer og søm er karakteristisk ved, at et element er samlet til den bærende struktur, og at skrue eller søm stort set fastholdes i strukturen ved deformation og friktion mellem skrue struktur. Metoden kræver mindre arbejde end nitter og bolte, men lider ellers under de samme ulemper som boltesamlingen.

Mekanisk interlocking og snaplåse er en ny sammenføjningsmetode til aluminiumsmaterialer. Udviklingsarbejdet skal her dreje sig mest om videnindsamling, afprøvning og approbering, således at fordele og ulemper ved hver metode kan styre initieringen og optimeringen af nye metoder.

Korrosion spiller en væsentlig rolle for alle samlingsmetoder til aluminiumstrukturer. Aluminium er specielt vanskelig, fordi det optræder og anvendes i mange forskellige legeringer. Desuden kan overfladerne have væsentlig forskellig opførsel fra grundmaterialet i samme legering, ligesom overfladebehandlingen spiller en stor rolle.

Selv om korrosion normalt vil svække de fleste samlingsmetoder, kan samlingerne også udformes således, at de selv ved meget kraftig korrosion bliver stærkere med tiden. Der findes ingen dimensioneringsregler, som tager hensyn til indflydelse fra korrosion. Specielt er indflydelsen på udmattel-sesstyrken af de hurtige samlinger et væsentligt og kritisk punkt, som udviklingsarbejdet skal centreres omkring.
3.5.3 

[TOP]		 Målbeskrivelse

Projektets mål er at udvikle strukturelle mekaniske samlingsmetoder til sammenføjning af store aluminiumskonstruktioner til anvendelse i maritime miljøer. Metoderne sigter primært på anvendelse til struktur og udrustning i en overbygning til et hurtigt og let aluminiumsfartøj.

Eksisterende anvendelige mekaniske samlingsmetoder optimeres og nye hurtige metoder afprøves og testes til approbationskrav.

Design-, produktions- og kontrolmetoder opstilles til at sikre tilstrækkelig holdbarhed af de udviklede mekaniske samlingsmetoder.

Mekaniske metoder til interaktion og sikring af limede samlinger udvikles i samarbejde med projekt LIMNING. Metoder, som anvender fuld eller delvis koldsvejsning, studeres i samarbejde med projekt SVEJSNING.

Langtidsholdbarheden af boltesamlinger og øvrige friktionssamlinger klarlægges. For aluminium er krybning, fretting og gnidning specielt aktuelt grundet aluminiumsmaterialernes lave E-modul.

Pålideligheden af de anvendte samlingsmetoder og materialer undersøges ved udmattelsesforsøg, som skal danne grundlag for realistiske partialkoefficienter til design af alle ovennævnte samlingsmetoder.

Effekten af de sekundære brugerfordele, som anvendelsen af mekaniske samlingsmetoder kan give i form af nedsat friktionsmodstand og mindre vedligehold, vurderes.

Produktivitet og økonomi sammenlignes med eksisterende samlingsmetoder.

Anvendelser, hvor fordelene ved anvendelsen af limmetoderne er mest iøjenfaldende og optimale, prioriteres.

Til demonstration af de udviklede metoder fremstilles illustrative modeller af de bedst egnede metoder og applikationer samt specielt udviklede detailud-formninger til sikring af mest effektiv spændingsoverførsel.
3.5.4 

[TOP]		 Organisering

Følgende virksomheder har givet tilsagn om deltagelse:

- FI bliver projektleder
- MCI
- KEH

Til sikring af udviklingsarbejdets kvalitet nedsættes en styregruppe. Styregruppen mødes efter behov mindst én gang i kvartalet.

3.5.5 

[TOP]		 Projektets faciliteter

MCI råder over værksteder og produktionsfaciliteter med kontrolleret miljø samt en medarbejderstab med praktisk indsigt i mekaniske samlingsmetoder.

FI råder over test- og måleudstyr samt en medarbejderstab med højt videnskabeligt niveau samt indsigt i nødvendige udviklingsmetoder og værktøjer. Specielt strain-gauge-teknik og udmattelsesudstyr er vigtigt for en realistisk og udbytterig afvikling af projektet.
3.5.6 

[TOP]		 Usikkerheder

Projektets gennemførelse og kvaliteten af udviklingsarbejdet sikres gennem deltagernes erfaring med organisation og afvikling af tidligere gennemførte udviklingsprojekter med og uden offentlig støtte.

[TOP]
[TILBAGE]