Exmet löser amorf metall

exmetAktiebolaget Exmet med vd Mattias Unosson i spetsen grundades 2009. Fundamentet för företaget är kommersialiseringen av två patent som löser en femtio år gammal metallutmaning med modern teknik.

För 50 år sen upptäckte forskare i USA att om man kylde vissa metallegeringar väldigt snabbt så hann inte atomerna fixera sig i de prydliga mönster som uppstår då metallföremålet svalnar, som vanligtvis är en långsam process. Dessutom minimeras de kristallkorn som uppstår i kristallina material, vilket är bra för hållfastheten.

– Ju mindre korn desto högre hållfasthet, säger Mattias Unosson. I amorft stål är kornen obefintliga och då får man maximal hållfasthet.

Det som sker när metallegeringar snabbt kyls ner från smält form är alltså att atomerna inte hinner ordna sig i mönster, i kristallin form. Denna oordning påminner om ett bollhav. Eller mer vetenskapligt – amorft tillstånd.

Två utmaningar
När de amerikanska forskarna på 1960-talet upptäckte detta amorfa tillstånd i metallegeringar ansågs det ett genombrott. Tillverkningsmetoden gick ut på att man använde en stor ”tombolatunna” som kunde kylas med vatten. Tunnan snurrade och man sprayade på metall i tunna skikt som kyldes omedelbart. Metoden heter melt spinning och blev snabbt en produktionsstandard för amorfa metaller.

– Men tillverkningsmetoden hade två viktiga begränsningar säger Mattias Unosson. Det första var att man bara kunde få fram tunna lager av amorf metall. Det andra att man bara kunde tillverka enkla geometrier.

På 1980-talet utvecklades ”recept” på hur man kunde blanda atomslag för att minska den kritiska kylhastigheten och därmed mängden kylning. Men att få fram större amorfa metallprodukter än de tunna skikt som man hittills kunnat producera var en svårare nöt att knäcka. Fram tills Exmet, det vill säga.

– Lösningen är att använda AM-teknik där man smälter lite material åt gången med kontrollerad värme, säger Mattias Unosson. Kylningen är viktigt, men i första hand handlar det om optimala processparametrar. Man ska inte värma mer än nödvändigt och snabbt komma upp till smält material och snabbt ner i temperatur innan det bildas kristaller.

Inte vara dyrt
Alla legeringar kan inte bilda amorf struktur. Men den metallpulvermix som Exmet arbetar med måste blandas till så att man vet att det glasbildar, det vill säga att vätskan fryses. Företaget har valt att börja att arbeta med billiga järnbaserade legeringar som dessutom ger goda egenskaper.

– Inget av materialen ska vara dyrt eller svårt att få tag på, så inga sällsynta jordartsmetaller eller toxiska metaller, säger Mattias Unosson.

Amorf metall är rostfri och ger goda mekaniska egenskaper som hög hållfasthet. Traditionellt framtaget konstruktionsstål ligger i genomsnitt på 300 megapascal, men går att få upp till 2000 megapascal. Titan, som ofta används med EBM-teknik, ligger på 900-1000 megapascal. De idag kända amorfa metallerna har en hållfasthet på upp till 5000 megapascal. De järnbaserade amorfa metaller som Exmet arbetar med ligger på 4000 megapascal.

Amorf metall är även mjukmagnetisk. När du magnetiserar och avmagnetiserar något som är gjort i amorf metall blir förlusten mycket låg. Den är även mer elastisk, vilket betyder att du kan mata in och få tillbaka runt tio gånger mer mekanisk energi i amorft stål jämfört med kristallinstål.

Mot kommersialisering
De två patent som ligger i aktiebolaget beskriver tillverkningsmetoden och det är denna som ska kommersialiseras.

– Vi har två affärsmässiga mål: licensiering av tillverkningsmetoden till företag och att sätta upp egen tillverkning för specifika produkter, säger Mattias Unosson. Vilken blandning vi ska ha av dessa är en strategisk fråga som vi arbetar med.

feathersI dagsläget arbetar två grupper arbetar med att utveckla tillverkningsmetoden. Den första gruppen är är ordnad i Vinnova-projektet ”Förbättrad fjäderprestanda – mekaniska fjädrar av amorft stål” och bedrivs vid Mittuniversitetet i Östersund. Här använder man en Arcam-maskin som kör elektronstråle, så kallad EBM-teknik. En av de egenskaper som amorft stål ger är hög elasticitet, något som undersöks i Vinnova-projektet med positiva resultat.

– I preliminära designer på en fjäder har vi gått från en standardfjäder på två kilo, till 0,2 kilo i den optimerade fjädern av amorft stål, med samma effekt, säger Mattias Unosson.

Den andra gruppen arbetar på ett företag utanför Sverige som använder en lasermaskin.

– Forskningen i båda grupper har fram till nu handlat om processoptimering. EBM och laserbaserad teknik måste ställas in optimalt för användning med vårt material.

 

 

Publicerat av: 

Dela artikeln

En kommentar till “Exmet löser amorf metall”
  1. Very clarifying article on the topic.

Kommentera

E-postadressen publiceras inte. Obligatoriska fält är märkta *

Denna webbplats använder Akismet för att minska skräppost. Lär dig hur din kommentardata bearbetas.


Anatomic Studios prisas med Årets Språngbräda – väntas ha en stabil tillväxt

Den svenska designstudion Anatomic Studios, som 3d-printar skal för benproteser, prisades nyligen med Årets Språngbräda av organisationen Connect Sverige. – Priset betyder mycket för oss, säger Emelie Strömshed, designer på Anatomic Studios.

Publicerat av: 

Protech installerar metallskrivare

Protech som nyligen släppte nyheten om att de lägger till Xact Metal i sin produktportfölj har nu installerat en 3d-skrivare för metall från varumärket, i modellen XM200C, på sitt kundcenter i Järfälla.

Publicerat av: 

Strondl: ”Potentialen är betydligt större”

I dag står Sverige för 25 procent av den globala marknaden för metallpulver som används för additiv tillverkning. Men endast få delar är i produktion hittills och potentialen är betydligt större, menar Annika Strondl från forskningsinstitutet Swerim.

Publicerat av: 

Hp öppnar utvecklingscenter

Tre fotbollsplaner. Så stort är Hp:s nya utvecklingscenter för additiv tillverkning. Här ska bland annat deras senaste satsning på 3d-skrivare för industrin få frodas.

Publicerat av: 

Ikea satsar vidare på 3d-print

Inför Ikeas event Democratic Design Days, presenterade företaget sin syn på hållbarhet. På listan fanns bland annat 3d-print som en punkt. Nyligen släppte de även nyheten om tre nya additivt tillverkade produkter…

Publicerat av: 

Artec 3D utökar med ny programvara

Artec 3D släpper en uppgradering av sitt 3d-skanningsprogram Studio 13. Det nya programmet kommer med en rad nya funktioner som ska förbättra databearbetning för användaren.

Publicerat av: 

Tryckmässa tar grepp om additiv tillverkning

Tryckmässan Drupa i Düsseldorf den 16–26 juni 2020, får ett speciellt konferensprogram om additiv tillverkning. – Additiv design och tillverkning skapar kreativitet inom flera industrier, säger Rainer Gebhardt, projektledare på VDMA Additive Manufacturing Association.

Publicerat av: 

Desktop Metal och Indo-MIM växlar upp

Desktop Metal ingår partnerskap med indiska Indo-MIM. Enligt Desktop Metals vd och medgrundare Ric Fulop, kommer samarbetet ge deras kunder möjlighet att gå från prototyper till fullskalig produktion av metalldelar.

Publicerat av: