Avanceret Produktion
1. Resumé
Nye avancerede produktionsformer er en forudsætning for at fastholde produktion i Danmark. Nye avancerede produktionsteknikker stiller krav til udvikling af tilhørende avancerede måleteknikker for at optimere produktionsprocessen og sikre produkternes kvalitet.
2. Samfundsudfordringer og/eller muligheder
Udviklingen viser at de videnstunge forsknings- og udviklingsmiljøer vil blive placeret tæt ved produktion og fabrikker, og det er derfor af største vigtighed at fastholde – i hvert fald en avanceret eller specialiseret – produktion i Danmark. Her er nye avancerede produktionsformer, fx ved hjælp af au-tomatisering og robotteknologi, vigtige for at fastholde og tiltrække denne produktion til Danmark.
3. Forskningsbehov
Der skal parallelt med automatiseringen af selve produktionen udvikles nye og ikke destruktive metoder og processer der online kan styre produktionsprocessen og sikre kvaliteten af de færdige produkter. Nye metoder og processer til automatisk kvalitetskontrol er særligt vigtig når f.eks. avancerede eller højtspecialiserede komponenter produceret i Danmark skal integreres med dele produceret i andre lande.
En række højteknologiske produktionsområder har et særligt behov for nye teknikker til optimering af produktionsprocessen, blandt andet:
Mikro- og nanostrukturerede overflader indgår i stigende omfang i højteknologiske produkter (fx selvrensende produkter), men nuværende metoder til identifikation af fejlkilder er utilstrækkelige; specielt med hensyn til automatiseret inspektion.
Farmaindustrien, der har særligt høje krav til kontrol af kvaliteten, arbejder hen imod kontinuert produktion modsat den nuværende batchproduktion. Her er det en stor udfordring at udvikle nye, nøjagtige og pålidelige målemetoder til in-line monitorering af en lang række procesparametre. Ofte analyseres store mængde måledata uden sikring af sporbarhed, og det kan derfor være vanskeligt at sammenligne data fra forskellige typer sensorer og forskellige systemer. Desuden er behovet for kombination af forskellige målemetoder voksende, fx elektrokemisk måling af ledningsevne og pH kombineret med spektroskopisk bestemte parametre.
3D printning er endnu ikke en fuldt modnet produktionsteknologi og der er derfor særlige behov til nøjagtige og pålidelige dokumentation, både med hensyn til procesparametre og egenskaber af råmaterialer, men også med hensyn til slutprodukterne, der får stadig mere avancerede anvendelser, fx. inden for medicinske implantater.
En del af forskningsbehovet kan samles under overskriften kvantitativ ”imaging”. Mange former for afbildning har en stadig stigende betydning for forskning og udvikling af nye højteknologiske produkter men også indenfor medicin og diagnostik er brugen stigende. Imaging kan være mikroskopi eller afbildning i en større skala med lys eller f.eks. røntgen og kan inkludere både emnets struktur og kemisk sammensætning. Imaging kan også være 3D stereografi og hurtig opmåling af emner i produktion og i felten. Geometrisk opmåling af strukturer på lille og stor skala er en særlig udfordring med stigende krav. Tolerancekrav for f.eks. vindmøller og medicinsk udstyr til dosering er stigende.
4. Udmøntning
Implementering af forskningsindsatsen kræver et tæt samspil mellem virksomheder inden for avanceret produktion, universiteter der forsker i nye teknikker med potentiel anvendelse inden for bl.a. automatisering og robotteknologi, samt GTS institutter med erfaring inden for implementering af ny teknologi og udvikling af nye målemetoder.
Dette forslag har et væsentligt overlap med de emner som i H2020 adresseres under NMBP programmet (Nanotechnologies, Advanced Materials, Biotechnology, and Advanced Manufacturing and Processing), men tilpasses særlige styrkepositioner inden for dansk industri. Desuden er forskning i ny måleteknik til avanceret produktion et nyt og voksende forskningsområde for en række europæiske metrologiinstitutter, som bl.a. støttes gennem industri-kald under H2020’s EMPIR program (European Metrology Programme for Innovation and Research)
En række anvendelser af fremtidige produkter samt produktionsteknikker kan forventes at blive omfattet af lovmæssig regulering, hvilket typisk sker gennem fastlæggelse af grænseværdier for målbare parametre. Dette kan fx gælde produkter baseret på nanomaterialer og sikkerhed omkring anvendelse af robotteknologi. Det vil derfor være relevant også at inddrage offentlige myndigheder, således at der sikres sammenhæng mellem lovmæssige krav og udvikling af målemetoder. Myndigheder kræver i stigende grad internationalt anerkendt dokumentation for at opstillede krav er opfyldt særligt når det gælder sikkerhed, sundhed og miljø.
5. Danske forudsætninger
Forskningstemaet tænkes rettet mod danske styrkepositioner inden for produktion, herunder fx. farmaproduktion, vindmølleindustri og plastindustri – områder hvor også danske universiteter har stærke kompetencer. Forskningstemaet bygger desuden på GTS-institutternes stærke kompetencer inden for implementering af ny teknologi. I Danmark findes måletekniske kompetencer inden for enkelte udvalgte områder, og der er behov for en videreudvikling for at kunne adressere måletekniske behov inden for avanceret produktion. Tætte relationer til udenlandske metrologiinstitutter sikrer, at viden kan hjemtages og nye måletekniske kompetencer kan etableres effektivt.
6. Målsætninger og perspektiver
Perspektivet er at øge kompetenceniveauet, inklusiv uddannelsesniveauet, inden for avanceret produktion, hvor nye processer og produktionsmetoder stiller stigende og specialiserede krav.
Herved opnås højere kvalitet, lavere produktionsomkostninger og færre spildprodukter for danske produktionsvirksomheder. I lande med en mindre udviklet infrastruktur kan dansk industri bidrage med mindre produktionsanlæg, hvor kvalitetskontrollen er sikret med automatiseret måleudstyr.
7. Kontaktperson
Jan Hald, Telefon 4593 1144, email jha@dfm.dk