EASI-STRESS – Europæisk Initiativ for Standardisering af Industriel Karakterisering af Restspændinger
Den vigtige betydning af restspændinger for præstationen af metalkomponenter
Metalstrukturer er rygraden inden for mange industrisektorer, fx energi, rumfart, luftfart, og bilindustrien. Metallerne udnyttes imidlertid ikke optimalt, da der overdimensioneres for at modvirke virkningen af skadelige restspændinger, der kan forårsage fejl ved bl.a. udmattelsesbrud. At kende de faktiske spændingsniveauer og at inkorporere disse i modelleringsværktøjer vil føre til tre primære konkurrencefordele for virksomheder:
1. Forøget levetid og reduceret risiko for fejl
2. Reduceret materialeforbrug fra reducerede sikkerhedsfaktorer
3. Reduceret time-to-market for nye produkter, materialer og bearbejdningsteknologier
Ikke-destruktiv karakterisering i dybden af den fulde 3D restspændingstensor ved hjælp af synkrotron røntgen og neutron diffraktion
Restspændinger måles typisk ved hjælp af (semi)destruktive teknikker såsom hulboring og contour mapping, hvor materiale fjernes fra komponenten, hvilket udløser restspændingerne. Den efterfølgende deformation måles, hvorfra spændingsniveauerne for det fjernede materiale kan beregnes. Alternativt kan laboratorie-røntgendiffraktion anvendes til at måle restspændinger på komponenternes overflade. Disse teknikker er alle begrænsede i dybden og restspændingsretningerne, der kan undersøges.
The EASI-STRESS project will help European industry to finally understand and handle challenges related to residual stress. Stresses are the ‘known unknown’ factor when designing metallic components: everybody knows they are there but have been lacking tools to address them
- Nikolaj Zangenberg, Projektkoordinator
Ved hjælp af synkrotron røntgen og neutronbaserede diffraktionsteknikker kan den fulde 3D-spændingstensor måles i dybden i en komponent på en ikke-destruktiv måde, hvilket ikke er muligt med nogen anden metode. Afhængigt af den præcise teknik kan den rumlige opløsning være højere end for de destruktive metoder.
Barrierer for at udføre restspændingsanalyser på storskalafaciliteter
På trods af disse teknikkers unikke evner og det faktum, at de har været anvendt i årtier i akademiske kredse, er de stadigt knapt udnyttet i industrien på grund af manglende validering, standarder og procedurer. Det er denne kløft mellem akademia og industri, som EASI-STRESS er i færd med at lukke.
Nedbryder barriererne med målrettede handlinger
Inden for rammerne af EASI-STRESS-projektet nedbryder konsortiet, bestående af store industripartnere og eksperter fra store faciliteter og universiteter, bundet sammen af RTO'er og et standardiseringsorgan, de vigtigste barrierer for industribrug af disse kraftfulde teknikker ved at:
- Validere teknikkerne og deres nøjagtighed mod mere udbredte (semi)destruktive måleteknikker og numeriske modelleringsværktøjer.
- Udvikle og implementere protokoller og procedurer med henblik på standardisering af målingerne i tæt samarbejde med både standardiseringsorganer og industripartnere for at sikre deres industrielle accept.
- Definere (meta)dataformater og software, der sikrer reproducerbarhed og sporbarhed af dataene og muliggør deres integration i modelleringsværktøjer for at sikre forbindelsen mellem data og pålidelige slutprodukter.
- Opbygge og validere en industriel testservice til karakterisering af restspændinger for at sikre, at alle europæiske industrier kan få fordel af teknologien. En del af denne service er baseret hos Teknologisk Institut i Danmark.
Fakta
Dette projekt har modtaget finansiering fra den Europæiske Unions Horizon 2020 forsknings- og innovationsprogram under bevillingsnummer 953219.
Budget: EUR 4.5 millioner
Tidsramme: 1. Januar 2021 – 30. Juni 2024.
Hjemmeside: easi-stress.eu
LinkedIn: linkedin.com/showcase/easi-stress/