Avhandlingen bør ha tilknytning til de forsknings- og utviklingsarbeider som foregår ved instituttet og den tilknyttede SINTEF-avdeling. Det er vanlig at avhandlingen baseres både på eksperimentelle og teoretiske studier.

Hovedområder for avhandlingen er:

• Produkt- og maskinutvikling
• Materialer og produksjonsprosesser
• Konstruksjoners integritet
• Industriell økologi og innovasjon
• Produkt- og maskinutvikling

Store deler av norsk næringsliv stamper i motbakke. Salg av råstoffer vil ikke kunne finansiere vårt forbruk i fremtiden. Skal vi opprettholde vårt velferdsnivå må vi utvikle produkter for fremtidens behov og samtidig med minimale miljøbelastninger. Skal vi klare dette trenger vi gode konstruktører som kan lære hurtig og kunne utnytte ny kunnskap til nye produkter.

Det handler om å utvikle produkter og maskiner fra idé til ferdig produkt. Det legges vekt på samspillet mellom kreativitet og ferdigheter og de klassiske ingeniørfagene som materialteknikk og dimensjonering.

Målet er å utvikle produkter og tjenester som har god bruksverdi, er enkle å produsere og gir minimale miljø-belastninger. I dette arbeidet står bruk av datamaskiner sentralt. IT brukes både til kommunikasjon, modellering og prototypebygging.

Instituttets aktiviteter innen produktutvikling er konsentrert om to områder: konstruksjonsmetodikk og datamaskinassistert konstruksjon (CAD/CAE). Innen konstruksjonsmetodikk arbeides det med produktutvikling og konstruksjon som prosess, teamarbeid og flerfaglige aspekter, samt komponentutforming hvor samspill mellom funksjon, utforming, materiale og produksjonsmetode er sentralt.

Innen datamaskinassistert konstruksjon arbeides det med datamaskin-assistert spesifisering, formgiving, dimensjonering og beskrivelse av produkter. Ett sentralt område er optimalt bruk av CAE i konstruksjonsprosessen. Instituttet har bygget opp et CAE- prototypelaboratorium. Foruten stor kompetanse innen produktutvikling, konstruksjonsmetodikk og CAE har faggruppen spesifikk kompetanse innen:

• Geometrisk modellering
• FE analyse for styrke og varmeledningsproblemer
• Flerfaglig dynamisk simulering og optimalisering av maskiner

---

Material- og produksjonsprosesser omfatter tilvirkningen av metalliske materialer og plaster, samt plastkompositter, alt dette i vid forstand. Denne tilvirkning gjøres ved hjelp av bearbeidingsprosesser som støping, plastisk forming, plastbearbeiding, sveising og overflate-belegging. Det er etablert forskningsgrupper tilknyttet alle disse bearbeidingsprosessene. Arbeidet gruppene omfatter bearbeidingsmetoder, maskiner, verktøy og materialenes bearbeidingsegenskaper ved fremstilling av industrielle produkter ved hjelp av prosessene. Aktiviteten her omfatter også komponentdesign og komponenters funksjonalitet, levetids-analyser, økologi og gjenbruksstrategier.

• Plastisk forming av metaller:

Ved instituttet disponerer man nedskalerte varianter av følgende formeprosesser: Smiing, ekstrudering, trekking, profil- og plateforming. Det arbeides aktivt med å videreutvikle Formingslaboratoriet til høg internasjonal standard. Man benytter avansert måleteknikk for å kartlegge prosessbetingelsene i formeprosessene. Måleresultatene sammenholdes med FE-simulerte analysedata av formingen. Bruk av det kommersielle FE-programmet DEFORM, kombinert med eksperimentalteknikk, har vist seg å være en rask og effektiv måte å ta fram informasjon om formeprosessene. Fagområdet er, på grunn av den store norske lettmetall-produksjonen, gitt høg prioritet som viktig strategisk satsingsområde.

• Støping:

Støpeaktivitetene omfatter produksjon av støpegods i jern, stål og ikke-jern metaller, med spesiell aktivitet rundt støping av aluminium- og magnesiumlegeringer. Man arbeider spesielt med numeriske beregninger og eksperimentelle studier av strømningsforhold, temperaturfordeling og størkning under støpeprosessen. Det arbeides også med konstruksjonsstøttesystemer for støpte komponenter.

• Plastbearbeiding:

Fagområdet dekker hele produksjonsprosessen fra plastråstoffer og fibre helt fram til ferdig produkt. Man disponerer viklemaskiner for fremstilling av komposittstrukturer basert på matriks av såvel herdeplast som termoplast. Videre tilvirkes termoplastbaserte kompositter ved hjelp av infrarød oppvarming. Annet viktig utstyr er blandingsekstrudere for fremstilling av polymere legeringer/blandinger kombinert med reaktiv modifisering av polymerene. Prosessen trengs for å oppnå optimal heft mellom matriks og fibre, og for å forbedre bearbeidbarheten i etterfølgende fabrikasjonsprosesser som profiltrekking og vikling. Videre finnes det maskiner for sprøytestøping av termoplaster, samt to ekstrudere. Man har også pilotlinjer for direkte smelteimpregnering av fiberroving og for profiltrekking med termo-plastbaserte kompositter.

Aktuelle arbeidsoppgaver innen plastbearbeiding er modellering/simulering av termo-plastiske bearbeidingsprosesser som sprøytestøping og ekstrusjon. Til dette formålet benyttes programvare som C-MOLD og POLYFLOW.

• Sveising:

Forskning mot sveising drives i samarbeid mellom instituttet og SINTEF. Det fins utstyr for de vanlige buesveisemetodene samt et anlegg for simulering av fjernstyrt hyperbarisk undervannssveising. Arbeidet er i hovedsak utprøving og videreutvikling av metoder og utstyr. Datasimulering av prosessforløp samt temperatur og deformasjoner er også viktige aktiviteter.

• Overflatebelegging:

Man disponerer et laboratorium for termisk sprøyting, med moderne utstyr for to av de mest aktuelle sprøyteteknikkene; lysbuesprøyting og høghastighets flammesprøyting. Lysbue-sprøyting egner seg godt for pålegging av korrosjonshindrende belegg av Al og Zn. Høg-hastighets flammesprøyting er den nyeste form for termisk sprøyting, og den beste metode for påføring av keramisk-metalliske belegg på overflater for beskyttelse mot slitasje og korrosjon.

---

Området dekker forholdene som påvirker styrke og levetid hos produkter. Her inngår beregning av de mekaniske, termiske og kjemiske belastninger som påvirker en konstruksjon og dimensjonering mot alle former for svikt i konstruksjoner. Området omfatter styrkeberegning, skade- og bruddmekanikk, utmatting, korrosjon, tribologi, kombinert kjemisk og mekanisk nedbryting av materialer og preventive tiltak mot slike skader. Ved å bestemme under hvilke forhold disse problemene oppstår finner en måter for å unngå eller redusere skadevirkningene. Til dette brukes teoretiske modeller og eksperimenter. Utformingen av de teoretiske modellene innebærer bruk av dataverktøy for simulering av såvel den aktuelle komponent som påkjenningene den utsettes for. Det er en rekke faglige relasjoner mellom de ulike skadeformer. Et fellesanliggende er ulike overflatetekniske forhold.

Aktuelle forskningsområder er:

• bruk av elementmetoden for preduksjon av mekanisk integritet

• vekst av utmattingssprekk i kjerv

• tøynings- og spenningskonsentrasjon i plastiske og viskoplastiske materialer

• sveisers materialegenskaper

• brudd- og skademekanikk i samspill med mekanisk prøving

• kvantitative sammenhenger mellom mikroprosesser og resulterende makroskopisk bruddoppførsel

• friksjon mellom flater (bremser, kløtsjer, bildekk, ski osv.)

• smøring og materialbehandling av bevegelige deler i maskineri

• slitasjemekanismer

• korrosjonsmekanismer

• kombinasjoner av kjemiske og mekaniske nedbrytningsprosesser (tribokorrosjon, korrosjonsutmatting med mer.)

• overflatestudier og prøving av overflateegenskaper

• vern av overflater mot kjemisk, fysisk og mekanisk nedbryting

---

Miljøhensyn får økt fokus og kommer til å bli grunnleggende for produktutvikling i fremtiden. Produktutviklerne får med dette en skikkelig utfordring. I det de utvikler produkter må de tenke på produksjon, logistikk, transport, bruk, service, retur av produkter, gjenbruk eller re-foredling av materialer. Det er behov for en kontinuerlig forbedring av økoeffektivitet til produkter og prosesser i retning av et såkalt bærekraftig samfunn.

---