Tyska Fraunhofer-Gesellschaft är Europas största forskningsorganisation med fokus på industrinära forskning och med förgreningar runt om i världen. 2001 bildades Fraunhofer-Chalmers Centre (FCC) i samarbete med på Chalmers Tekniska högskola i Göteborg och har sedan starten genomfört över 500 projekt inom främst modellering och simulering i samarbete med näringslivet.

I Tyskland finns en lång tradition av samarbete mellan företag och forskning. Fraunhofer-Gesellschaft är den i särklass största forskningsorganisationen med förankring inom båda områdena och arbetar främst med industrinära, tillämpad forskning.

Den totala budgeten uppgår till cirka 2,3 miljarder euro, varav 30 procent kommer från tyska staten och de olika delstaterna på vars uppdrag Fraunhofer-Gesellschaft arbetar med långsiktig så kallad ”Vorlaufforschung”. Resterande 70 procent härrör från forskning som utförs på uppdrag av näringslivet.

Totalt har Fraunhofer-Gesellschaft 72 institut och forskningsanläggningar runt om i Tyskland med över 25 000 anställda samt åtta enheter utomlands, däribland i Sverige.

– Våra samarbetspartners finns inom alla delar av näringslivet. Av de omkring 6 000 företag som Fraunhofer-organisationen årligen samarbetar med är 60 procent små och medelstora företag, 30 procent stora företag och 10 procent företagsgrupper, berättar Frank Treppe, divisionschef för strategi och internationella affärer på Fraunhofer-Gesellschaft samt medlem i styrelsen för Fraunhofer-Chalmers Centre (FCC).

FCC på Chalmers Tekniska högskola i Göteborg bildades 2001 och är i dag en fast del av den tyska forskningsorganisationen. Inriktningen ligger framförallt på att utveckla olika lösningar inom modellering, simulering och optimering med hjälp av avancerad matematik. Sedan starten har de 70-talet medarbetarna på centret genomfört över 500 projekt på uppdrag av närmare 200 företag.

– FCC är en ”success story”. Den samarbetsmodell som FCC representerar är någonting som vi gärna ser kommer till användning på fler ställen runt om i världen, säger Frank Treppe.

FCCs uppdragsgivare representerar ett brett spektrum av olika branscher. Över 60 procent av uppdragen kommer från tillverkningsindustrin, men flera andra branscher finns också representerade i projektportföljen, som till exempel läkemedel, skog, papper och förpackning, elektronik, energi samt informations- och kommunikationsteknologi.

– Våra matematikbaserade lösningar ger företagen ofta en dubbel effektivisering – dels förkortad tid i utvecklingsarbetet, dels bättre utnyttjandegrad och cykeltid i tillverkningen, förklarar Johan S Carlsson, som är föreståndare för FCC.

Bland annat har FCC utvecklat en teknik för optimering och automatisk robotprogrammering som i dag används av de flestai första hand fordonstillverkare. 2017 belönades den med Hannovermässans förstapris inom robotik.

Men FCC är inte det enda exemplet på kopplingar mellan företag och forskning på Chalmers. På högskolan finns en lång tradition av samarbete med näringslivet framgår det av de vetenskapliga artiklar som publicerats i internationella tidskrifter. Av alla artiklar som Chalmers’ forskare publicerade mellan 2012 och 2015 har hela 10,9 procent tagits fram tillsammans med representanter för industrin, visar en mätning från forskningsinstitutet CWTS Leiden förra året. Det är flest bland svenska universitet och innebär en tiondeplats globalt.

-Men FCC är ändå i flera avseenden unikt – både genom sin storlek och speciella struktur. Kombinationen av hög akademisk standard och samarbete med en stor, internationell aktör saknar sin motsvarighet här i Sverige, understryker Stefan Bengtsson, rektor på Chalmers.

I slutet av maj arrangerades en stor konferens på Chalmers i samarbete med Tysk-Svenska Handelskammaren, bland annat för att lyfta fram att centret numera är en permanent del av Fraunhofer-Gesellschaft. På konferensen medverkade representanter för fyra olika företag som samarbetar med FCC.

Utveckling av papperskartong

Tillsammans med Stora Enso och Albany International har FCC utvecklat nya matematiska metoder och algoritmer som gör det möjligt att simulera tillverkningen av papperskartong. Produktutvecklingen, som tidigare baserades på erfarenhet och testning, har nu kunnat flytta in i en datormiljö där det komplexa sambandet mellan skogsråvara, pappersmaskin och produktens egenskaper genom simulering kan analyseras och optimeras.

Det bidrar i sin tur till att stärka konkurrenskraften hos den svenska skogsbaserade industrin genom förbättrade produkter som utvecklas snabbare till lägre kostnad.

Bättre vägar genom simulering

Förra året genomförde FCC en förstudie tillsammans med NCC i syfte att utveckla förmågan att simulera transport, utbredning och kompaktering av bergmaterial i vägar, så kallad ballast. Vägkroppens livslängd och kvalitet påverkas i hög grad av de olika lager av obundna bergmaterial som är basen för det asfaltlager som utgör själva körbanan.

Det har länge varit känt att bland annat segregeringseffekter och ofullständig packning kan resultera i förtida försämringar av vägen med stora underhållskostnader som följd. I förstudien kunde olika källor till variation i partikelstorlek och bärighet demonstreras genom simulering, så kallad diskret element metod (DEM). Simuleringen visade på stora möjligheter att optimera de olika processer som på olika sätt hanterar bergmaterialet, vilket annars skulle vara mycket kostsamt att genomföra med fysikaliska experiment.

Efter den genomförda förstudien skickades en ansökan för fullskaligt projekt till Vinnovas strategiska innovationsprogram InfraSweden2030 tillsammans med NCC, Volvo Construction Equipment, Dynapac och Chalmers IMS samt med FCC som koordinator. Konsortiet fick ansökan beviljad i april och projektet ska genomföras från maj 2018 till mars 2021.

Slangar och kablar i BMW

I samarbete med BMW och Fraunhofer ITWM (Institute for Industrial Mathematics) har FCC utvecklat nya simuleringsbaserade metoder och algoritmer för avancerad slang- och kabeldragning i trånga utrymmen i fordonen. Att automatiskt kunna generera optimerade designlösningar för den typen av flexibla komponenter gör det möjligt att integrera dessa komponenter betydligt tidigare i den virtuella designprocessen. På så sätt förkortas beredningstiderna och en stor mängd valideringar som tidigare gjorts med hjälp av fysiska prototyper kan helt undvikas. Dessa metoder har implementerats i en ny modul i programvaran IPS och används idag som en naturlig del i designprocessen av flexibla komponenter på BMW.

Samarbete FCC och Scania

Scania strävar ständigt efter att förbättra sin produktionsberednings- och produktionsprocess. Sedan tio år har Scania deltagit i olika forskningsprojekt tillsammans med FCC där syftet har varit att utveckla enkla, snabba och pålitliga simulerings- och visualiseringsprogram.

Virtuell målning och ergonomisimulering är några exempel på områden där företagen har samarbetat. FCC och Scania jobbar tillsammans med att förbättra dessa områden, men finner även nya möjligheter genom att kombinera funktionalitet.

För närvarande driver FCC och Scania, tillsammans med övrig fordonsindustri, bland annat forskningsprojekt som går ut på att kombinera simulering av robot och simulering av människa samt möjliggöra simulering av produktionsmiljöer där människa och robot samarbetar tätt.

Det långvariga samarbetet mellan parterna har även medfört att olika specialvarianter har utvecklats efter företagets behov. Ett sådant exempel är ett tvättsimuleringsprogram, en variant av målningssimulering.

Scania använder även programvaran IPS för att simulera och verifiera kablar och plaströr. Scania har kommit en bit på sin digitaliseringsresa och sin effektivisering av produktionsberedningsprocessen. Men flera utmaningar står för dörren, där Scania tar aktiv hjälp från akademin, däribland FCC.

 

http://www.handelskammer.se/nyheter/fcc-lankar-samman-sverige-och-tyskland