På Saab AB i Linköping tillverkas varje år tusentals komponenter till flygplan i en mycket högteknisk produktion. Men de flesta delarna i kompositmaterial görs för hand.
Kvinnor och män klädda i vita rockar och bomullsvantar tejpar lager efter lager av en impregnerad kolfibertejp på olika formverktyg. Och det krävs ofta många lager för att få tillräcklig styrka.
Hantverket är slående. På fabriken för kompositdetaljer finns få automatiserade tillverkningssystem. I stora, ljusa och öppna utrymmen står ställningar där verktygen för de olika delarna finns monterade. Handpåläggarna står antingen ensamma eller två och två och bygger upp del för del. Med jämna mellanrum innesluts verktyget i en stor plastfilm och ett vakuum läggs på för att pressa ut alla eventuella luftfickor som kan ha bildats mellan tejplagren.
På ett balkverktyg lägger en av de anställda metodiskt på lager efter lager av den svarta kolfibertejpen, ett prepreg-material. Det tar cirka en dag att bygga upp den drygt en och en halv meter långa balken, som senare ska monteras på ett JAS 39 Gripen. På vissa detaljer, som en vingsida, krävs det uppåt 150 lager tejp för att uppnå tillräcklig tjocklek. En sådan del kan ta upp till fyra dagar för två personer att färdigställa.
Den mest avancerade materialtekniska forskningen och utvecklingen äger rum i rymdindustrin. Därefter kommer det militära flyget, följt av det civila. Så beskriver de på Saabs utvecklingsavdelning utvecklingen, vilken till vissa delar kan förklaras av priskänsligheten inom de olika områdena. En låg priskänslighet leder till att fler nya, och från början ofta dyra, material kan användas.
För flygindustrins del har det bland annat inneburit att olika kompositer, främst baserade på kolfibrer, används i allt större utsträckning. Till exempel så har JAS 39 Gripen en viktsandel av hela 25 procent kolfiberkompositer. Men utvecklingen har tagit sin tid. Den första kompositdetaljen tillverkades redan 1970, det var ett trimroder som monterades på en SK 60.
En av de få automatiserade processerna ses i ena änden av fabrikslokalen. På ett långt, långt bord läggs ett lager svart kolfibertejp upp och sugs fast med vakuum. Därefter åker en skärande robot över bordet och olika förprogrammerade delar skärs ut. Tejpen kostar hundra kronor per kvadratmeter så det gäller att utnyttja tejpen så bra som möjligt. Verkstadschefen Per-Olof Johansson berättar att de idag använder mellan 75 och 77 procent, resten blir spill. Men målet är ett 85 procentigt utnyttjande.
- Varje procent minskat spill är värt flera hundratusen kronor per år, påpekar han.
Försök har gjorts där spillet huggs i småbitar och används som fyllmedel i andra applikationer. Men det mesta bränns för energiproduktion, det är ju trots allt kol.
Kompositavdelningen ligger i en vit byggnad i ena änden av Saabs område. Just utanför går ett staket och på andra sidan, bara några meter bort, ligger CSM Materialteknik AB. Där bedrivs mycket av den materialtekniska forskning som ligger till grund för Saabs olika konstruktioner.
Både Saab och CSM är, jämfört med internationella konkurrenter, småföretag. Till fördelarna hör möjligheten till ett nära geografiskt samarbete över disciplingränserna. En nackdel är att det är svårt att ta stora investeringar i utvecklingsprojekt vilket innebär att de sällan är först med en ny teknik.
- Men vi är mycket bra på att applicera tekniska nyheter snabbt, berättar Morgan Troedsson, avdelningschef för polymera kompositer på CSM.
På väg in i tillverkningslokalen på Saabs fabrik för kompositstrukturer måste ytterkläderna bytas ut mot mörkgröna överdragsrockar och skosulorna torkas av på en klibbig matta så inget damm följer med in i lokalen. Allt material som används inne på fabriken kontrolleras noggrant så att inga smutspartiklar finns. Föroreningar som hamnar mellan lagren i kompositmaterialet kan påverka hållfastheten negativt, bli till en brottanvisning, vilket kan få ödesdigra konsekvenser för flygplanet.
Lokalen är ljus och mycket luftig. Temperaturen hålls på 20 grader och luftfuktigheten mellan 35 - 55 procent. En av anledningarna till den jämna luftfuktigheten är att polymera material som epoxi drar åt sig fukt. Om luftfuktigheten varierar fås en ojämn fukthalt i materialet vilket bland annat påverkar härdningsprocessen och materialegenskaperna hos den färdiga kompositen.
Den viktigaste delen i tillverkningen av en kompositdetalj är härdningsprocessen. I fabrikslokalens ena ände står tre stora gröna autoklaver. De ser ut som liggande jättelika tunnor, med en längd på drygt åtta meter och en diameter på över tre meter. Den detalj som ska härdas förs in i autoklaven som stängs enligt konstens alla regler för att åstadkomma rätt miljö inuti. Därefter pumpas ett övertryck upp, ibland upp till sex bar, och temperaturen ökas sakta. För epoxikompositer ofta till cirka 180 grader. Den maximala uppvärmningshastigheten är två grader per minut. Datorer styr hela härdningen och processen följs mycket noga.
Härdningsprocessen specialdesignas för varje detalj som tillverkas. Det är minst lika viktig som själva valet av komposittyp. Under härdningen får ett polymermaterial en stor del av de slutliga egenskaperna och om inte härdningsprocessen sköts mycket noggrant får man olika materialegenskaper varje gång.
Eftersom de kompositstrukturer som Saab tillverkar sitter på flygplan så kräver säkerhetsaspekterna att sluttesterna av varje detalj blir ännu mer omständliga än för många andra produkter. Varje detalj måste kontrolleras millimeter för millimeter för att upptäcka eventuella defekter i konstruktionen.
Ute på fabriken hänger en stor landningsställslucka till Airbus A 340 lodrätt i en ställning. På varje sida sitter en liten ultraljudssändare respektive mottagare som millimeter för millimeter letar efter luftfickor. En landningslucka tar ett par dagar att gå igenom.
1997 upphörde Saab, av ekonomiska skäl, ganska abrupt med tillverkningen av de två civila flygplanen Saab 2000 och det mindre Saab 340. Då stod plötsligt fyra stora hangarliknande byggnader alldeles tomma inne på området. De hade byggts speciellt för den tillverkningen och enligt Per-Olof Johansson infann sig först en nästan förlamande känsla. Men nu ser allt betydligt ljusare ut. Saab har mer och mer blivit delaktiga i tillverkningen av de civila Airbus-flygplanen. Det nya projektet, Airbus A380, ett mycket stort flygplan för uppåt 600-700 passagerare, drar snart i gång utveckling och tillverkning och Saab befinner sig i slutförhandling för tillverkning av vissa delar.
- Det innebär att vi inom ett par år troligen kommer att ha fyllt tillverkningslokalerna, säger Per-Olof Johansson förhoppningsfullt.
Utvecklingen mot mer och mer produktion för det civila flyget pågår ständigt. För två år sedan stod Gripen för två tredjedelar av Saabs tillverkning av kompositstrukturer.
Idag är det hälften och om ett år beräknas Gripen bara stå för cirka 35 procent. I samband med det ökar priskänsligheten och materialtekniken får nya krav på sig. Det gäller då inte bara att konstruera för extremt bra prestanda, prislappen kommer bli allt viktigare.
