Intresset för sömlösa stålrör med stora ytterdiametrar i förhållande till tunna väggtjocklekar har ökat tillsammans med att högre hållfasthet i olika stålsorter tillkommit. Detta gör det möjligt att tillverka lättare, billigare och mer materialeffektiva stålprodukter med samma eller högre hållfasthet som tidigare. Denna nya utvecklingsriktning medför förändringar och utmaningar i en av företaget Ovakos produktionslinor i Rörverk 5 Hofors, vilket de har behov av att samarbeta med maskinkonstruktionsföretaget BEKAB för att utvärdera och utveckla. I Ovakos produktionslina i Rörverk 5 finns en del av ett asselvalsverk som kallas för "förreducerare". Denna del av asselvalsverket ser Ovako ett stort intresse i att utvärdera och utveckla för att bättre anpassas till den nya utvecklingsriktningen.  En känd utmaning hos förreduceraren sen tidigare är att den från början är framtagen för att reducera ner ett kvalitetsproblem hos rörprodukterna som kallas för trattbildning. Projektet fördjupar sig därför inom trattbildning för att bättre förstå grunden till förreducerarens nuvarande design för att därefter genomföra en redesign av förreduceraren. I en nulägesanalys av nuvarande förreducerare framkommer ett flertal olika produktionsutrustningsproblem med tillhörande kvalitetsproblem hos rörprodukterna. Projektet väljer därmed att fokusera på de produktionsutrustningsproblem som ger störst effekt för förreduceraren om de löstes. Detta resulterar i ett nytt produktkoncept av förreduceraren i form av en visuell 3D-CAD-modell med tillhörande hållfasthetsberäkningar och materialoptimering. Studien behandlar ämnen som design, konstruktion, produktutveckling, hållfasthet samt materialoptimering. / The interest in seamless steel tubes with large outside diameters in relation to thin wall thickness has increased along with the strength improvements in various steel grades. This makes it possible to produce lighter, cheaper and more material-efficient steel products with the same or greater strength as before. These new development directions bring changes and challenges in one of the company Ovako's production lines in Tube Mill 5 Hofors, which they need to cooperate with the design agency BEKAB to evaluate and develop. In Ovako's production line in Tube Mill 5 there is a part of an assel mill called "förreducerare". Ovako sees a lot of interest in evaluating and developing this part of the assel mill in order to better adapt to the new development directions. A well-known challenge of the existing reduction equipment is that it was initially developed to reduce a quality issue with the tube products called funnel formation. The project therefore immerses itself into the funnel formation in order to better understand the foundations of the current design of the reduction equipment and to then implement a redesign of the reduction equipment. A situation analysis of the current reduction equipment reveals a number of different production issues with their accompanying quality issues in the tube products. The project thus chooses to focus on the production issues that would have the greatest impact on the reduction equipment if they were resolved. This results in a new product concept of the reduction equipment in the form of a visual 3D-CAD-model with associated strength calculations and material optimization. The study covers topics such as design, engineering, product development, material strength calculations and material optimization.

In the application as conductor materials, metals such as copper or aluminum represent the state of the art. This applies for example to high-voltage lines, motor windings or the infrastructure in cities. However, metals, and especially copper, are expensive and heavy. Graphene-based conductor materials (GCMs) represent a cost-competitive and highly conductive alternative to metallic conductors. GCMs are mechanically flexible, lightweight and corrosion-resistant. But in order to fully exploit the potential of their electrical conductivity, a systematic material optimization is required. In this thesis, the electrical conductivity of GCMs is investigated in simulations and experiments. Using a simplified model of a GCM, the theoretical maximum value of the conductivity is derived mathematically. Furthermore, the dependence of the conductivity on microscopic material parameters is quantified. For a deeper insight, finite element simulations are used to study more realistic as well as defective geometries. The meaningful modeling of physical parameters as statistical distributions requires structures with tens of thousands of graphene flakes. To this end, an efficient network model is designed and implemented. The network model is further used to compare results with the literature, to consider surface contacts and to perform an exemplary material evaluation. From the simulation results, specific guidelines for the production of highly conductive GCMs are derived. In order to validate the simulations and to evaluate the potential of GCMs experimentally, a process chain for the preparation of graphene films is set up. Liquid graphene or graphene oxide dispersions are chosen as the starting materials, since large amounts of graphene can be processed in this way. The sizes of the graphene flakes are varied via centrifugation. Hydriodic acid is employed and evaluated as a reducing agent, as is thermal treatment. Scanning electron microscopy, Raman microscopy and an eddy current measurement of the conductivity are used for material characterization. Two studies on the dependence of the electrical conductivity on microscopic parameters are experimentally realized. The results show good agreement with the prediction by the network model and thus support the previously established theoretical description. / In der Anwendung als Leitermaterialien werden nach dem Stand der Technik Metalle wie Kupfer oder Aluminium eingesetzt. Dies betrifft beispielsweise Hochspannungsleitungen, Motorwicklungen oder die Infrastruktur in Städten. Insbesondere im Fall von Kupfer handelt es sich um ein teures und schweres Material. Graphen-basierte Leitermaterialien (GCMs, engl. graphene-based conductor materials) stellen eine potentiell günstige und hoch leitfähige Alternative dar, die metallische Leiter ersetzen kann. GCMs sind mechanisch flexibel, wesentlich leichter als Metalle und korrosionsbeständig. Um das Potential ihrer elektrischen Leitfähigkeit voll auszuschöpfen bedarf es jedoch einer gezielten Materialoptimierung. In der vorliegenden Arbeit wird die elektrische Leitfähigkeit von GCMs systematisch in Simulationen und Experimenten untersucht. Mit einem vereinfachten Modell eines GCMs wird der theoretische Maximalwert der Leitfähigkeit mathematisch hergeleitet. Weiterhin wird die Abhängigkeit der Leitfähigkeit von mikroskopischen Materialparametern quantifiziert. In Finite Elemente Simulationen werden realistischere sowie defektbehaftete Geometrien betrachtet und die Erkenntnisse aus dem analytischen Modell erweitert. Die sinnvolle Modellierung von physikalischen Eingangsgrößen als statistische Verteilungen erfordert Strukturen mit mehreren Zehntausend Graphenplättchen. Zu diesem Zweck wird ein effizientes Netzwerkmodell konzeptioniert und implementiert. Mit dem Modell werden darüberhinaus Ergebnisse mit der Literatur verglichen, Oberflächenkontakte betrachtet und eine beispielhafte Materialbewertung durchgeführt. Weiterhin werden konkrete Richtlinien zur Herstellung von hochleitfähigen GCMs abgeleitet. Um die Simulationen zu validieren und das Potential von GCMs experimentell zu bewerten, wird eine Prozesskette zur Herstellung von Graphenfilmen aufgebaut. Dabei werden flüssige Graphen- oder Graphenoxiddispersionen als Ausgangsmaterial gewählt, da in dieser Art große Mengen Graphen verarbeitet werden können. Mittels Zentrifugierung werden die Größen der Graphenplättchen variiert. Iodwasserstoffsäure wird als Reduktionsmittel eingesetzt und bewertet, ebenso wie eine thermische Materialbehandlung. Zur Materialcharakterisierung werden Rasterelektronenmikroskopie, Raman-Mikroskopie und eine Wirbelstrommessung der Leitfähigkeit eingesetzt. Zwei Studien zur Abhängigkeit der Leitfähigkeit von mikroskopischen Parametern werden experimentell realisiert. Die Ergebnisse zeigen gute Übereinstimmung zur Vorhersage durch das Netzwerkmodell und untermauern so die zuvor beschriebenen Wirkzusammenhänge.