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.


Voxeljet: ”Tio gånger snabbare”

Voxeljet tar ett stort steg mot en produktionssystem som kan ersätta konventionell serieproduktion. – VJET X-IOB är tio gånger snabbare än våra nuvarande 3d-skrivare, säger Voxeljets vd Jimmy Reeves. 

Publicerat av: 

Fler bettskenor med 3d-teknik

Align Technology investerar ytterligare i 3D Systems SLA-teknik för att printa fler bettskenor. Bettskenor som hittills lett till behandlingar av 5,8 miljoner människor globalt.

Publicerat av: 

Tre av fyra satsar på 3d-teknik

Ricoh redovisar ljusa siffror för 3d-marknaden i ny undersökning. Tre av fyra små och medelstora företag kommer använda 3d-tekniken under mitten av 2020-talet. 

Publicerat av: 

HP lanserar 3d-skrivare för metall

HP lanserar nu sin första 3d-skrivare för metall, HP Metal Jet. Enligt tillverkaren ska den kunna skriva ut delar 50 gånger snabbare och till en lägre kostnad än andra binder-jetting system. 

Publicerat av: 

Sveriges största fullfärgsprintade stadsmodell

På torsdag invigs Landskrona stads nya 3d-utskrivna stadsmodell. – Så vitt vi känner till är den Sveriges största offentliga fullfärgsprintade stadsmodell, säger Felix Heuman från 3d-studion Holygon, som står bakom modellen.

Publicerat av: 

Protech lanserar nya kolfiber och PEKK material

Protech, som är svensk återförsäljare av Stratasys 3d-skrivare, har lanserat nya material för FDM-skrivaren Fortus 380mc Carbon Fiber Edition. – Man kan få marknadens starkaste utskrivna modeller med kolfiber, säger Protechs Evald Ottosson.

Publicerat av: 

3d-printad käke förändrade patients liv

Tandläkaren Noran De Basso har med hjälp av digitala verktyg och 3d-skrivare skapat en ny helkäke till en patient. – Utan tekniken skulle han inte kunna få ett hundra procentigt resultat, säger Noran De Basso.

Publicerat av: 

3D Systems växlar upp med Figure 4 Standalone

3D Systems släpper 3d-skrivaren Figure 4 Standalone SLA 3D printer, anpassad till produktionsplattformen Figure 4. –  Det tar bara minuter att skriva ut istället för timmar, säger Vyomesh Joshi, vd, 3D Systems.

Publicerat av: 

QR-kod kan säkra utskriften

Hur kan företag och designers försäkra sig om att deras 3d-filer inte kopieras och sprids? Forskare från New York university har hittat en ny lösning baserad på användning av QR-koder.

Publicerat av: