Projektet pågick mellan november 2021 och maj 2022.
Projektet tittade på möjligheten att utveckla ett existerande material (en FML – Fiber Metal Laminate) som används i flygindustrin, genom att primärt byta ut en härdplast-baserad glasfiberkomposit med en biobaserad termoplastkomposit. Utöver att implementera ett biobaserat material, utvärderade projektet också möjligheten att använda återvunnen aluminium i plåtskikten.
Projektet ville testa materialkonceptet av ett laminatmaterial av tunn aluminiumplåt med mellanliggande skikt av biobaserade komposit (PLA-baserat) och därmed skapa en miljövänligare FML. Ytterligare vinster med material förväntades bli en lägre densitet, förbättrad processbarhet och ett lägre materialpris. Projektet skulle också utvärdera materialegenskaper, processbarhet och slutligen den miljömässiga vinsten, genom en hållbarhetsanalys.
Deltagare
Gränges Finspång AB, Comfil Aps (Dk) och RISE AB.
Budget
Projektets budget var 1 MSEK.
Därför var detta viktigt
Att erbjuda ett miljövänligare FML material som dessutom är lättare att tillverka, har lägre densitet och ett lägre pris än dagens primära material, skulle öppna upp för att implementera materialgruppen för nya marknader.
Förväntade resultat
Det långsiktiga målet var att införa en alternativ FML för användning inom flygindustrin, såväl som på nya marknader. Fordonsindustrin till exempel, går mot fler Al-applikationer tillsammans med ett ökat fokus på hållbarhet. Andra tänkta och intressanta marknader för materialet var fasader och i industriapplikationer.
Konkreta resultat
Projektet har påvisat potentialen i teknologikonceptet genom framför allt formbarhetsanalyserna. På grund av den bristande vidhäftningen mellan komposit och aluminium har inte den fulla prestandan kunnat uppnås. Främst har inte de förväntade egenskaperna god dämpning, hög energiupptagning och skadetolerans kunnat påvisas.
Provplattor enligt en matris bestående av tre olika kompositer och två olika aluminiumkvaliteter tillverkades och utvärderades enligt följande:
• Formbarhet
Provkroppar formades i en standard formbarhetsgeometri och analyserades med ett digitalt system som kontinuerligt mätte töjningar under formningen.
• Mekaniska egenskaper
Standard drag-, böj- och slagprovning genomfördes
• Dämpningsegenskaper
Dämpningsprov genomfördes genom modalanalys
• Fogning
Stuknitning och Flow Drill Fastening användes för att utvärdera fogningsbeteende
• Miljöpåverkan
En miljöbedömning genomfördes genom en LCA på matrisen av materialkombinationer och jämfördes med ren Al. Analysen har gett ett dataunderlag för fortsatta studier.
Nästa steg
Projektet har påvisat konceptets relevans i avseendet att materialet är formbart, och har mekaniska egenskaper som är intressanta för den typ av applikationer som initialt diskuterats. Dock kunde inte projektet påvisa de unika egenskaper som man hoppades på, till exempel brottbeteende, energiupptagning och dämpningsförmåga. Detta beror antagligen främst på en underskattning i tillverkningsprocessen av laminaten som säkerställer vidhäftning mellan skikten.
I de försök som låg till grund för projektet framkom inte några direkta utmaningar i tillverkningen. Projektgruppen förvånades därmed över komplikationen (framför allt gällande att använda PLA som mellanskikt) och den korta projekttiden tillät varken ur ett tids- eller budgetperspektiv att korrigera projektets aktiviteter för att adressera denna utmaning.
I ett nästa steg behöver fokus ligga på att säkerställa vidhäftningen mellan aluminium och kompositskikten genom ytmodifiering, ytbehandling eller annan påverkan som förbättrar vidhäftningen. Med en förbättrad vidhäftning finns stora möjligheter att påvisa de egenskaper som krävs för att positionera konceptet på marknaden.