Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Effektivisering av samtillverkning vid presshärdning: En fallstudie vid Gestamp HardTech R&D
Luleå University of Technology, Department of Business Administration, Technology and Social Sciences.
Luleå University of Technology, Department of Business Administration, Technology and Social Sciences.
2019 (Swedish)Independent thesis Advanced level (professional degree), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Efficiency improvement of co-production during press hardening : A case study at Gestamp HardTech R&D (English)
Abstract [sv]

Den globala fordonstillverkningen har under de senaste decennierna ökat rejält, vilket i sin tur har lett till en ökad efterfrågan av presshärdade produkter. Inom presshärdningstillverkningen är det av stor vikt att producera högkvalitativa produkter; dels för att vara konkurrenskraftig men också för att produkterna har en direkt påverkan på bilarnas säkerhet. Utöver att producera produkter med hög kvalitet måste ledtider och kostnader hållas nere eftersom det är en hård konkurrens på presshärdningsmarknaden. I de större presshärdningslinjerna finns det möjlighet att samtillverka två eller flera produkter, men då tillverkningsmetoden kräver noga kontroll av materialets temperatur samt att produkternas egenskaper påverkar processtiderna är det en utmaning att avgöra vilka produkter som bör samtillverkas.

Syftet med studien var därför att ta fram en optimeringsmodell som ur ett kostnadsperspektiv effektiviserar samtillverkningen samtidigt som begränsningar och kvalitetskrav uppfylls. Studien genomfördes i form av en fallstudie vid Gestamp HardTech, och för att kunna uppnå syftet delades studien upp i tre underfrågor som undersökte följande: vilka faktorer som påverkar produkternas kvalitet; vilka processbegränsningar som finns vid samtillverkning samt vilka kostnader och kostnadsdrivare som finns vid presshärdningstillverkning. När dessa tre frågor var besvarade användes linjärprogrammering för att ta fram en optimeringsmodell.

Resultatet från undersökningen visade att den mest kritiska faktorn som påverkar produkternas kvalitet är materialets temperatur. För att undvika sprickbildningar i legeringen krävs tillräckligt lång uppvärmningstid för att materialet ska övergå till fasen austenit. Om materialet istället värms för länge bildas ett interdiffusionsskikt. Detta skikt får inte vara för tjockt då det begränsas av kundernas kvalitetskrav; därför är det viktigt att inte värma materialet för kort eller lång tid. För att uppnå önskad hållfasthet är materialets temperatur innan formning tillsammans med nedkylningstiden direkt avgörande. När det gäller processbegränsningar är dessa i princip samma som vid individuell presshärdningstillverkning, det vill säga produkternas dimensioner får inte överskrida de mått som linjerna klarar av. Utöver dessa finns det även begränsningar rörande förhållandet mellan produkternas mått för att möjliggöra en samtillverkning. De exakta kostnaderna som finns vid presshärdning fick vi tyvärr inte ta del av på grund av sekretess samt att de varierar mellan länderna, men det framkom att kostnaderna till stor del beror på materialutnyttjande, cykeltid och investeringskostnader.

Optimeringsmodellen som togs fram kan användas för att räkna ut det mest kostnadseffektiva alternativet vid samtillverkning givet ett antal produkter och produktionslinjer. Vid optimeringen tar modellen hänsyn till alla kvalitetskrav, processbegränsningar och kostnader som framkommit inom studiens avgränsningar. För att modellen ska vara möjlig att använda på olika produktionsorter kan användaren enkelt ändra restriktionerna och/eller kostnaderna för att dessa ska stämma överens med aktuell produktionsfabrik. När modellen validerades mot ett verkligt fall indikerade resultatet att besparingar kan uppnås givet kostnaderna vi studerat.

Abstract [en]

During the last decades, the global vehicle manufacturing has increased significantly, which in turn has led to an increased demand for press hardened products. In the press hardening industry, it is of great importance to produce high-quality products; partly to be competitive, but also because the products have a direct impact on the cars' safety. Besides producing highquality products, lead times and costs must be kept down as there is a fierce competition on the press hardening market. In the larger press hardening lines, it is possible to co-produce two or more products, but since the method requires careful control of the temperature of the material and that the properties of the products' affect the process times, it is a challenge to determine which products that should be co-produced.

The purpose of the study was therefore to develop an optimization model that, from a cost perspective, improve the efficiency of the co-production while meeting the restrictions and quality requirements. The study was conducted through a case study at Gestamp HardTech, and in order to reach the purpose, the study was divided into three sub-questions which examined the following: which factors affect the quality of the products; which process limitations exist during co-production, and which costs and cost drivers exist during press hardening. When these three questions were answered, linear programming was used to develop an optimization model.

The result from the literature study showed that the most critical factor that affects product quality is the temperature of the material. To avoid cracks in the coating, the material requires a minimum time in the furnace to enable a phase conversion to austenite. For instance, if the material is heated under a too long time, the inter diffusion layer will increase. The maximum thickness of the inter diffusion layer is limited based on customer requirements, which shows the importance of the material heating operation. To achieve wanted material strength, the material temperature before the forming and the cooling time are of direct importance. The production limitations are, in principle, the same for both individual and co-production. It will say that the product dimensions are not allowed to exceed the limitations of the production lines. Furthermore, there are some limitations that restrict some combinations of products based on the relationship between the products’ dimensions. The exact costs that exist during press hardening are something that we do not have access to due to confidentiality. What we can see is that the manufacturing cost is based on material utilization, cycle time and investment costs.

An optimization model was produced to be able to calculate the most cost-effective alternatives for co-production based on a given number of products and production lines. The model does take into consideration all the quality requirements, manufacturing limitations, and costs that have been located whit the limitations of the study. To be able to use the model in different countries and regions, the user of the model can easily change the costs and limitations to better fit the specific manufacturing plant. Based on the validation of the model in a real case, it indicates that the model can result in decreased costs based on the limitations of the study.

Place, publisher, year, edition, pages
2019.
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:ltu:diva-74786OAI: oai:DiVA.org:ltu-74786DiVA, id: diva2:1327867
External cooperation
Gestamp HardTech
Educational program
Industrial and Management Engineering, master's level
Supervisors
Examiners
Available from: 2019-06-25 Created: 2019-06-20 Last updated: 2019-06-25Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text in DiVA

Search in DiVA

By author/editor
Törndahl, OskarÖman, Philip
By organisation
Department of Business Administration, Technology and Social Sciences
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 27 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf