DAM (Design, Analysis and Manufacturing)

Forskningsgruppen Design, Analysis and Manufacturing (DAM) er en av flere forskningsgrupper ved instituttet. Forskningsgruppen ledes av professor Torgeir Welo.

DAM-gruppen har ansvar for store forskningsområder og organiserer tre undergrupper som del av DAM: Produktutvikling og innovasjon; Virtuell modellering av kunnskapsbasert ingeniørarbeid; Produksjonsprosesser. Disse undergruppene består av 1-3 professorer, ph.d.-studenter og masterstudenter.

Forskningsgruppens hovedfokus er produktutvikling og innovasjon. Forskningsprosjektene begrenser seg sjeldent til ett av forskningsområdene slik at arbeidet blir tverrfaglig; forskningen krysser også over til andre forskningsgrupper ved instituttet, samt tverrfaglig samarbeid  med andre områder som helse og medisin.

På alle våre forskningsområder er ph.d.-studenter svært viktige. Et typisk forskningsprosjekt består av en gruppe på 1-3 professorer, ph.d.-studenter og noen masterstudenter som direkte eller indirekte jobber med oppgaver relatert til forskningsprosjektet. De fleste prosjekter innen produktutvikling er drevet av behovet for å øke forståelsen av både mekanismer og praksis i utforskning og nyttiggjøring av New Product Development. Forskningsmetodene kan være både kvantitative og kvalitative. Noen prosjekter, som de innen mekatronikk, produserer et konkret resultat i form av en fysisk løsning på et konkret problem eller behov.

I arbeid med utvikling av programvare for ingeniører er utfordringen å forbedre muligheten til å løse et spesifikt problem. En annen utfordring kan være å øke funksjonaliteten i programvaren slik at ingeniører kan løse problemer lettere eller mer nøyaktig; dette kan gjøres ved å forbedre eller endre verktøy slik at effektiviteten øker, feks. ved kunnskapsbasert ingeniørarbeid (KBE). Et typisk forskningsprosjekt i metallforming kan ha som mål å øke forståelsen av mekanismene forbundet med enkelte egenskaper ved et produkt eller en prosess, som dimensjoner (størrelse) og belastningsegenskaper. Andre prosjekter arbeider fram nye metoder som screw extrusion of aluminium chips som ny resirkuleringsmetode.

Verden blir stadig mer globalisert. Det fører til at konkurransepresset øker samtidig som verdien av samlebåndsarbeid går ned. Dette fører til mer fokus på produktutvikling og innovasjon, spesielt i den vestlige verden der arbeidskraft er forbundet med høye kostnader. Trenden vises også i forskningsmiljøet i form av økt forskning på produktutvikling og innovasjon. I tillegg vurderes produktutvikling og innovasjon som svært viktig for utviklingen i norsk industri, særlig den landbaserte industrien, som sammen med Norges Forskningsråd finansierer ulike forskningsprosjekter på innovasjonsfeltet og DAM-gruppen har et høyt nivå av forskning på dette feltet.

FEA-teknologien (Finite Element Analysis) har utviklet seg veldig raskt i løpet av de siste 30 årene, spesielt på grunn av utviklingen av maskinvare og økt brukervennlighet innen programmeringsspråk. I dag blir FEA brukt som et standardverktøy hos de fleste ingeniørfirma, og, som en konsekvens av dette, har FEA gått fra å være en gryende teknologi som krever ekspertbrukere til en handelsvare blant ingeniører. Vårt forskningsarbeid innen FEA fokuserer på følgende: a) tilpassing av eksisterende programvare ved å utvikle nye delrutiner og anlegg for å analysere komplekse problemer som krever forklaring og utdyping; et eksempel er coupled fluid-structure interaction in the field of lubrication and bearings; b) å utvide bruken av programvare ved å øke brukervennligheten og integrere bruken i et firmas sosio-tekniske system. Et av eksempel på dette er Kunnskapsbasert ingeniørarbeid (KBE) og prosjekter ved instituttet som utføres sammen med Technosoft i USA og som del av EU-prosjektet "LinkedDesign".

Forming av metall er et annet område der kommersielle verktøy har endret industrien. I dag gjør produksjonsselskapene sine egne analyser av problemer forbundet med integrasjon av nye produkter. Symptomer og problemer som var umulige å oppdage eller løse for fem til ti år siden kan nå bli oppdaget og løst av interne ingeniører. Vår strategi er å jobbe med prosjekter der forming av metall er del av et større system. Et eksempel på dette er å klare å finne kompromisser mellom størrelse, prosessevner og faktiske brukerbehov. Vanligvis er forskningsprosjekter drevet av behov for å forbedre verdi, redusere kostnader eller redusere risiko. Vi arbeider med å utvikle en løsning for å knytte forming av metall til bærekraftig produksjon i to ulike forskningsprosjekter: "Sustainable Manufacturing", finansiert av Norges Forskningsråd og EU-prosjektet «Suplight".

Relevans og innflytelse

Så godt som all forskning i DAM-gruppen er anvendt forskning motivert av behovet for utvikling både på kort og lang sikt i industrisektoren og behovet for kompetanseutvikling i akademia.

Forskningsresultatene fra DAM-gruppen har stor relevans for industrien. I et innovasjonsperspektiv inkluderer gruppas arbeid forskning på innovasjonsprosessen, ideation-concept generation-production-commercialization, ny teknologi eller nye produkter og verktøy for mer effektiv utvikling av produkter og teknologi. I tillegg har vårt arbeid innen helse og velferd resultert i en markert utvikling innen idrett for handikappede; i våre forskningsprosjekter samarbeider vi med medisinske eksperter og forsker på integrasjonsdesign. DAM forsker på bærekraftig produksjon og lean; hvordan produksjonsprosessen kan bli optimalisert i alle ledd slik at den blir så effektiv som mulig. Forskning på disse to områdene vil bidra til at vi får en mer bærekraftig industri spesielt og et mer bærekraftig samfunn generelt. Forskning på aluminium, som har pågått siden 90-tallet, har også bidratt til økt konkurranse innen utviklingen, bruken og produksjonen av lettmetaller, som igjen har bidratt til at bruken av aluminium har økt og redusert belastningen på miljøet, også i et globalt perspektiv. For eksempel blir støtfangere av aluminium brukt i millioner av biler hvert år, de fleste av disse er produsert ved hjelp av norsk teknologi. En betydningsfull del av forskningen som har blitt gjort på formingsprosesser av aluminium og produksjon av støtfangere har medlemmer av DAM-gruppen bidratt med. Et annet eksempel er forskningen på smidde og ekstruderte kontrollarmer i bilens hjuloppheng; sistnevnte har blitt innført som standard av Volkswagen-gruppen, i tillegg til at den tidligere ble brukt som del av General Motors’ Epsilon-plattform.

Siden forskningen DAM-gruppen gjør er grunnforskning har den bidratt til å opprettholde industriell aktivitet i Norge, spesielt når det gjelder landbasert produksjonsindustri. Ny kunnskap innen produksjon har bidratt til at industrien stadig har utviklet både teknologi og driftsrutiner.  I løpet av de siste årene har forskningsfokuset tatt lean-filosofien fra produksjonsgulvet opp til verdistrømmen i produktutvikling. DAM-gruppen er i dag del av et mangfoldig nettverk av selskaper og universiteter med kunnskapsbasert produktutvikling er i fokus; dette er takket være et forskningssamarbeid mellom DAM-gruppen, industrien og andre forskningsorganisasjoner. Flere patenter og nyetableringer har blitt resultatet av forskningsaktiviteten innen produktutvikling, noen i helse og velferd, andre i idrett og handikap-idrett og atter andre i programvare for ingeniører og mekatronikk. DAM-gruppen samarbeider tett med NTNU Technology Transfer på dette feltet.

Flere nye teknologier har blitt utviklet som følge av DAM-gruppens forskningsprosjekter. Eksempler er aluminium screw extrusion, flexible stretch forming tooling, adaptive bending processes, mechanical calibration, mechanical hydro-calibration and incremental forming of profile-based sheets. Samtlige av disse nyvinningene har fått oppmerksomhet fra både industrien og akademiske miljøer, uten å ha blitt patentert. Flere av teknologiene er allerede tatt i bruk i industrien, som flexible tooling.

Flere av forskningsprosjektene som har samarbeidet med industrien har bidratt til små eller gradvise forbedringer. Forskning på aluminiumsproduksjon ble bygget opp som del av prosjektene ‘Expomat’, ‘Prosmat’, ‘Productivity 2005’ og ‘Norlight’, eller som del av EU-prosjektene ‘Virform’, ‘Virfab’ og ‘Alupart’. Lean produktutvikling ble bygget opp som del av prosjektene ‘LPD’, ‘CRI Norman’, ‘KBD (BIA)’ og ‘SUM’; disse inkluderte flere biprosjekter som ‘3D-bending og ship profiles’, Radin’ og ‘Systemmaster’, i tillegg til prosjekter som ‘React’, ‘Flomvernsystem 2020’ og ‘TrollLABS’.

Strategi

I løpet av de siste årene har lean produktutvikling og -innovasjon, fuzzy front-end og kunnskapsbasert utvikling/ingeniørarbeid har vist seg å være bærekraftige forskningsområder for DAM-gruppen. Forming av metall er, derimot, et mer modent forskningsområde der et markant antall FEA-verktøy gjør at industribedrifter kan gjøre mye intern forskning. Det samme kan sies om DAM-gruppens arbeid på programvare for ingeniører, der fokus ligger på å skreddersy FEA-kodene til å kunne brukes på et eller flere spesifikke problemer. DAM-gruppens fremtidige forskningsbase vil være i New Product Development and Innovation og arbeid på dette feltet bør kombineres med kapasiteten som finnes i Materialer-gruppen, også ved Institutt for Maskinteknikk og Produksjon. Produksjon, forming av metall og utvikling av programvare for ingeniører er viktig for å skape og utforske nye forskningsområder for akademia og for norsk industri framover.

DAM-gruppen har tilgang til infrastruktur ved eksterne forskningsinstitusjoner. Gruppen samarbeider aktivt med Stanford University, USA, og Aalto, Finland, i innovasjonsarbeid; med Georgia Tech, USA, og Høgskolen i Sørøst-Norge i systemteknikk; med Sintef Raufoss (SRM); med Danmarks Tekniske Universitet i produktutvikling; i tillegg til flere andre universiteter gjennom EU-prosjekter. Forskere i DAM-gruppen har hatt felles publikasjoner med flere universiteter i USA, Frankrike og Kina.

Når det gjelder midlertidig ansatte ønsker vi å opprettholde en base av norske doktorgradsstudenter sammen med utenlandske doktorgradsstudenter. Dette er relatert til vårt behov for å bruke studenter til undervisning i kombinasjon med våre mange prosjekter i tett samarbeid med industrien. Vi har flere industridoktorgrader, og vår erfaring med dette systemet er veldig bra.

Et av initiativene som har blitt tatt for å øke rekrutteringen av midlertidige forskere, inkludert stipendiater, er integrering av forskning og utdanning, særlig i masterprosjekt. Dette gjøres for å identifisere, tiltrekke og motivere våre egne masterstudenter for ph.d.-studier. Flere ph.d.-studenter ved instituttet begynte å skrive på sin doktoravhandling før ferdigstillelse, eller som en del, av sin masteroppgave. Vi ser et stort potensial i denne muligheten for integrerte doktorgrader, gitt den måten vi søker å integrere utdanning og forskning.

Flere av våre doktorgradsstudenter og andre vitenskapelig ansatte har hatt opphold ved flere forskningsinstitusjoner i utlandet. Blant annet har fast ansatte professorer fra DAM-gruppen hatt forskningsopphold ved universitetet i München, University of Colorado Boulder, Georgia Institute of Technology, University of Dayton og Embry Riddle Aeronautical University i Daytona. Omtrent 45 % av våre stipendiater rekrutteres internasjonalt. På grunn av den industrielle, tverrfaglige og finansielle profilen av vår forskning har nesten alle ph.d.-studentene våre samarbeidet tett med industrien og jobbet tett med både tradisjonell landbasert industri og offshore- og oljeindustri.