Utredning av tillverkningsinducerade avvikelser i fiberförstärkt komposit genom blandningsexperiment : En fallstudie enligt DMAIC vid ABB Composites

Sammanfattning: Tillämpningen av fiberförstärkt polymerkomposit har senaste decenniet ökat kraftigt inom flertalet högteknologiska branscher. Trots framgången är förekomsten av tillverkningsinducerade avvikelser fortfarande en utmaning. Avvikelserna försämrar materialets mekaniska egenskaper och förkortar dess livslängd, vilket orsakar kassationer, miljöbelastningar och försvårad produktetablering för industriaktörer. ABB Composites i Piteå står inför en liknande situation. Företaget producerar cylindriska isolatorer i fiberförstärkt komposit till högspänningsindustrin, och behöver utreda förekomsten av en specifik avvikelse, som under senaste tre åren medfört omfattande kvalitetsbristkostnader. Produkten tillverkas genom vakuuminjicering där en hartsblandning impregnerar en glasfiberform, för att sedan övergå från flytande till fast form genom en exoterm reaktion. Hartsblandningens reaktionsförlopp har länge misstänkts påverka avvikelsernas förekomst, men har inte bekräftats, på grund av flera svårkontrollerade egenskaper. Examensarbetets syfte har därför varit att utreda om hartsblandningens egenskaper påverkar förekomsten av tillverkningsinducerade avvikelser vid tillverkning av cylindriska isolatorer. Arbetet har bedrivits som ett Sex Sigma-projekt enligt problemlösningsmetodiken DMAIC. Ett blandningsexperiment med sex komponenter genomfördes i laborationsmiljö där en datagenererad design med 36 delförsök tillämpades, varav sex stycken egenskaper hos hartsblandningen undersöktes. Experimentet påvisade att samtliga egenskaper var möjliga att styra genom att förändra proportionerna av ingredienserna. Däremot visade sig flera av egenskaperna vara korrelerade och kan därav inte justeras oberoende av varandra. Kunskapen användes till att utveckla och testa två nya varianter av hartsblandningen vid tillverkning av cylindriska isolatorer. Resultatet bekräftade att hartsblandningens egenskaper signifikant påverkar förekomsten av tillverkningsinducerade avvikelser. En viss kombination av egenskaperna som kännetecknade ett långsamt reaktionsförlopp minskade förekomsten av avvikelser på isolatorerna med 99.3 procent i jämförelse med den ordinarie hartsblandningen. Förbättringen förväntas medföra betydelsefulla besparingar, ökad konkurrenskraft och förhöjd kvalitetsmedvetenhet för ABB Composites. Examensarbetets kunskapsbidrag anses också betydelsefullt för kompositindustrin i strävan mot fortsatt reducering av tillverkningsinducerade avvikelser.