SDU-teknologier skal ruste skibe og droner til ekstreme forhold

Den 17. juni 2013 var containerskibet MOL Comfort på vej gennem Det Indiske Ocean, da der opstod en revne midt i det 316 meter lange skrog. Skibet knækkede i to, og begge dele sank senere med tusindvis af containere om bord.

Ulykken blev et ekstremt eksempel på de enorme kræfter, som påvirker et skib på havet. Bølger og last får hele skroget til at bøje og vride sig, men besætningen har ikke nødvendigvis et direkte mål for, hvor tæt konstruktionen er på sine grænser.

Det skal teknologien TorsionTrack være med til at ændre. Ved hjælp af optiske sensorer kan systemet måle skibsskrogets bøjning og vridning i realtid og give besætningen et konkret mål for belastningen.

TorsionTrack er en af to teknologier fra Det Tekniske Fakultet på SDU, som nu bliver udviklet til forsvarsmarkedet i samarbejde med Normark Defence og selskabet Omni Capabilities. Den anden er TargetHeat, der gør det muligt at 3D-printe komponenter med integreret opvarmning – eksempelvis konstruktioner omkring batterier, som kan holde droner flyvende i ekstrem kulde.

Begge teknologier blev for nylig præsenteret som teknologidemonstratorer på DALO Industry Days på fællestanden med Normark Defence og Omni Capabilities, hvor den danske og internationale forsvarsindustri mødes i Herning. DALO Industry days er blevet Skandinaviens største udstilling af forsvarsmateriel og steg fra 800 udstillere i 2025 til 1250 udstillere i dette års udgave gennemført for første gang i Herning Messecenter.

– Det er vigtigt for os at vise, at forskningen kan omsættes til noget konkret. Vi har nu fungerende demonstratorer, som viser, at teknologierne kan udvikles til løsninger for industrien, siger professor Morten Hartvig Hansen fra SDU Centre for Industrial Mechanics.

Et fælles mål for skibets belastning

TorsionTrack blev oprindeligt udviklet til at måle bøjning og vridning i store vindmøllevinger. Morten Hartvig Hansen og den daværende SDU-forsker René Lyne Eriksen (nu udviklingschef hos Newtec Engineering) fik idéen for omkring otte år siden, da de diskuterede, hvordan man kunne foretage målingerne hurtigt og præcist.

Systemet anvender en lysfølsom sensor og to modulerede lyskilder. Hver lyskilde udsender lys med sin egen frekvens, så systemet kan adskille deres positioner og beregne både bøjning og vridning. Målingerne foretages direkte og kræver derfor ikke efterfølgende behandling af kamerabilleder.

I den maritime udgave monteres systemet mellem skibets tværgående skotter. Det måler de vinkler, der opstår, når sektioner af skroget bevæger sig i forhold til hinanden. Målingerne kan foretages op til 50 gange i sekundet.

– Forestil dig et skib i hårdt vejr. Kaptajnen ved af erfaring, at hastigheden måske skal sænkes, eller at kursen skal ændres i forhold til bølgerne. Med TorsionTrack kan besætningen få et tal på skærmen, der viser den faktiske deformation af skroget, mens den sker, forklarer Morten Hartvig Hansen.

Det kan give forskellige besætningsmedlemmer et fælles og mere objektivt grundlag for at vurdere, hvor hårdt skibet kan sejles. Dataene kan kobles til en digital tvilling af et nyt skib eller vises direkte på broen som mål for bøjning og vridning.

Systemet kan også anvendes, mens et skib lastes. Fordelingen af tung last påvirker skrogets deformation, og målingerne kan derfor hjælpe med at placere lasten hensigtsmæssigt i forhold til den planlagte rute.

Efter en sejlads kan dataene desuden bruges til at vurdere behovet for inspektion og vedligeholdelse.

– Hvis et skib har krydset Atlanten i meget hårdt vejr, kan målingerne indikere, at der er behov for en grundig inspektion. Har belastningen været lav, kan man måske undgå at tage skibet unødigt ud af drift. Det handler både om sikkerhed og om at anvende tid og ressourcer bedre, siger Søren Lei, Head of Business Development hos Omni Capabilities.

Den nuværende demonstrator er samlet i transportable kasser, så systemet kan bringes om bord og monteres på et eksisterende skib. Der arbejdes både med en løsning, som kan eftermonteres, og med en version, der kan integreres, når nye skibe bygges.

Teknologien kan også få anvendelser uden for den maritime sektor. Det samme princip kan f.eks. bruges til at overvåge belastningen af broer og andre lange konstruktioner.

Komponenter, der kan varme sig selv

Hvor TorsionTrack registrerer belastninger, skal TargetHeat løse problemer, der opstår, når militært udstyr anvendes i ekstrem kulde.
Teknologien er udviklet af Bartosz Gackowski, postdoc ved SDU Centre for Industrial Electronics. Den bygger på en særlig hybridmetode til 3D-print, hvor elektrisk ledende materiale placeres præcist inde i en komponent af plast. Når der sendes strøm gennem materialet, udvikler komponenten varme.

– Vi kan programmere præcist, hvor det ledende materiale skal placeres, og hvor varmen skal opstå. Plasten omkring det ledende materiale beskytter samtidig mod kemiske påvirkninger og omgivelserne, forklarer Bartosz Gackowski.

Han begyndte at udvikle metoden under sit ph.d.-forløb i Singapore, hvor han undersøgte nye måder at fremstille kompositmaterialer på. Traditionelle metoder kan levere meget stærke materialer, men kræver blandt andet forme, ovne eller autoklaver og kan derfor være både tids- og energikrævende.

Gennem 3D-print ville Bartosz Gackowski i stedet placere de forskellige materialer præcis dér, hvor deres egenskaber var nødvendige. Efter sin ankomst til SDU videreudviklede han metoden med støtte fra Fabrikant Mads Clausens Fond og byggede en mere præcis printer, som kunne arbejde med flere materialer og fremstille større komponenter.

Teknologien er blandt andet blevet testet ved temperaturer ned til minus 60 grader.

En af de første mulige use-cases på droner er temperering af batterier og elektroniske komponenter omkring dem. Batterier mister ydeevne i ekstrem kulde og skal derfor holdes inden for et bestemt temperaturområde. Med TargetHeat kan varmen printes direkte i strukturen omkring batteriet og på sigt printes direkte på battericellerne for optimal temperering og dermed effekt og holdbarhed.

Teknologien kan også bruges i bevægelige dele omkring dronens gimbals, kameraer og sensorer. Frost og overisning kan få mekaniske komponenter til at bevæge sig dårligere eller helt svigte. På længere sigt kan princippet muligvis også anvendes til at forhindre is på dronevinger og propeller.

– Den store fordel er, at løsningen kan tilpasses den konkrete opgave. Man bestemmer selv, hvor materialet og opvarmningen skal placeres. Samtidig kan komponenterne fremstilles lokalt og automatisk, så man bliver mindre afhængig af lange og sårbare forsyningskæder, siger Bartosz Gackowski.

Fra forskningsidé til forsvarsmarked

Normark Defence har indgået licensaftaler med SDU om teknologierne og har bidraget til at identificere anvendelserne inden for forsvarssektoren, undersøge markedet og modne løsningerne.

TorsionTrack er længst i udviklingen og foreligger nu som en fuldt fungerende teknologidemonstrator. Arbejdet med TargetHeat begyndte senere, men her er der også fremstillet en første demonstrator, som dokumenterer det grundlæggende princip.

Den videre kommercialisering skal ske gennem selskabet Omni Capabilities, som er etableret som et selvstændigt selskab med fokus på fire udvalgte teknologier fra Normark Defences innovationsaktiviteter. Selskabet skal blandt andet finde partnere, der kan hjælpe med den videre udvikling, produktion, certificering og markedsføring.

– Opgaven for Normark Defence er at finde lovende teknologier på universiteterne og undersøge, om de kan løse konkrete problemer i forsvarssektoren. Derefter hjælper vi i Omni Capabilities med at udvikle dem fra teknologi demonstratorer til løsninger, der kan testes, produceres og bringes på markedet, siger Søren Lei.

SDU-forskerne kan samtidig fortsætte forskningen bag teknologierne.

– Som forskere skal vi først og fremmest udvikle og modne teknologien. Samarbejdet giver os mulighed for at gøre det, vi er gode til, mens Normark Defence og Omni Capabilities sørger for funding af udviklingsarbejdet, projektledelse, hele go-to-marked strategierne og eksekvering i praksis. På den måde kan en idé fra universitetet ende som en løsning, der bliver anvendt i virkeligheden, siger Morten Hartvig Hansen.