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.

Lämna ett svar till Carlos Garcia Pando Avbryt svar

E-postadressen publiceras inte. Obligatoriska fält är märkta *

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


Velo3D satsar på end-to-end

Velo3D släpper nu en ny end-to-end lösning för 3d-utskrifter i metall. Med tillhörande programvara ska det vara möjligt att slippa inre stödstrukturer.

Publicerat av: 

CELLINK utmanar cancerceller

Från mänsklig vävnad till fokus på mänskliga cancerceller. – Det viktigaste är att skapa patientnytta världen över, säger Erik Gatenholm, vd för bioskrivarföretaget CELLINK.

Publicerat av: 

De har siktet inställt på metall

3D Systems och GF Machining Solutions ska tillsammans utveckla en ny generation 3d-skrivare. Tillsammans vill de omdefiniera tillverkningsprocessen för komplexa metalldelar.

Publicerat av: 

Ta steget in i framtiden med 3d-utskrivna klackar

Sko eller skulptur? Nu lanseras vad som kanske kan bli morgondagens nya partyskor: 3d-utskrivna och individanpassade ”Myceliumsko”. – Vi konstruerade inte bara en sko utan en historia om kontinuitet och innovation, säger designerparet Ica och Kostika. 

Publicerat av: 

Mammut får tvilling i plast

Materialise har gett sig in på ett 3d-projekt som heter duga. Ta en titt på vad företaget menar är det största projektet med hjälp av SLA-teknik någonsin…

Publicerat av: 

Så hjälper du eleverna att nå de nya läromålen

I juli infördes förändringar i läroplanen för en ökad IT-kompetens i skolan. Konferensen 3dp School, den 16 augusti, ger lärare möjlighet att tanka kunskap om hur 3d-skrivare och digitala verktyg kan hjälpa eleverna att uppnå de nya målen.

Publicerat av: 

Mer matchmaking inom svensk industri

Svensk industri fortsätter att investera tungt i Sverige. Inom 3d-tekniken har detta märkts genom ett flertal nystartade innovationslabb. Nu tilldelas Tillväxtverket 20 miljoner för att göra Sverige världsledande inom hållbar industriell produktion. 

Publicerat av: 

Beställ organ via ny molntjänst

3D-Systems lanserar ny on-demand-tjänst för hälsovårdspersonal. – Vi är dedikerade att fortsätta att expandera våra vårdtjänster för att möta marknadens behov, säger Katie Weimer, vice vd för medicinsk utrustning på 3D Systems.

Publicerat av: 

Arkitektkopia utökar sin
3d-satsning

Arkitektkopia kompletterar och utökar i sin satsning på 3d-utskrifter. – Vår målsättning är långsiktigt att bli marknadsledare inom valda kundsegment, säger Arkitektkopias vd Gunnar Duintjer.

Publicerat av: