lunduniversity.lu.se

Mechanical Engineering

Faculty of Engineering, LTH

Denna sida på svenska This page in English

Tre vägvisare till framtidens tillverkning

2018-06-19

Jan-Eric Ståhl, professor i Industriell produktion, trivs på verkstadsgolvet och med samarbeten som kan resultera i att svensk industri behåller och stärker sin konkurrenskraft i världen. Här lyfter han tre forskningsprojekt som ger en vink om hur Sverige kan vara en föredömlig exportnation – och på alla kontinenter konkurrera med produkter som utmärks av hög säkerhet men låg miljöbelastning.

Se filmen!

1

Blyfri mässing

I många svenska hem ställer de boende in värmen på elementen med hjälp av en termostat från AB Markaryds Metallarmatur, MMA.

Forskningsprojektet Lead-Free Brass har tagit fram metoder för att kostnadseffektivt producera ett likande reglage i blyfri eller lågblyad mässing, och dessutom ta fram en handbok för företag som vill tillverka blyfria mässingkomponenter.

Användningen av bly har genom åren minskat på de flesta områden, men till komponenter i mässing till armaturer och andra hushållsnära produkter används ännu upp till cirka 3,5 procent bly.

– Om bly ska fasas ut också här måste de alternativa materialen vara lätta att bearbeta och bli överkomliga i pris. I den riktningen rör vi oss nu, säger Fredrik Schultheiss, biträdande universitetslektor vid Industriell produktion.

Under arbetet med blyfri mässing föddes idén om att återanvända på ett smart sätt. Materialspillet, till exempel i form av spånor, återvinns redan idag men måste då fraktas långa sträckor mellan fabriken som tillverkar komponenter och materialleverantören som står för omsmältning.

Ett andra forskningsprojekt – EvoChip – har tagit vid, där forskarna vid Industriell produktion och MMA nu arbetar tillsammans med stöd från Mistra Innovation.

– Genom att kompaktera skärspånorna och sedan varmsmida går det förhoppningsvis att få tillräckligt goda materialegenskaper och samtidigt skapa ett kretslopp i fabriken där man kan spara energi och undvika många och långa transporter, säger Fredrik Schultheiss.


FAKTA | Lead-Free Brass

Finansiär: Mistra Innovation (2014–2016) och Produktion2030/Vinnova

Resultat: Minskade tungmetallsutsläpp från nya installationer. Omkring 50 ton bly om året behöver inte längre fraktas till fabriken i Markaryd.

Akademisk projektledare: Fredrik Schultheiss vid Avdelningen för Industriell produktion, LTH

Samarbetsparter: AB Markaryds Metallarmatur, Oerlicon Balzers Sandvik Coating AB, Högskolan i Halmstad, Chalmers och LTH.

2

Sågspån i smörjmedel

När metaller ska skäras eller formas används smörjmedel – och för morgondagen finns skäl att önska att dessa tillverkas i så ”rena” och klimatbesparande former som möjligt.

Ett gott tecken är det då att flera svenska företag intresserar sig för en ny metod där vegetabiliska oljor – gjorda på exempelvis raps – används. Inom forskningsprojektet Eco-nanoLub ska ett miljövänligt smörjmedel baserat på nanopartiklar av grafit tas fram.

I projektet bereds sågspån genom så kallad grafitisering – där amorft kol omvandlas till grafit. Sågspånen hettas upp utan syretillförsel till över 1 500 grader, en temperatur där kolatomer börjar arrangera sig i kristallform.

Genom att skilja ut nanopartiklar och blanda dem med en vätska (så att de blir ofarliga) – och sedan blanda med exempelvis rapsolja går det att få fram egenskaper som är mycket intressanta i bearbetningsprocesser.

Syftet med projektet är dubbelt: Rest- eller biprodukter från industrin ska kunna återvinnas och miljövänliga smörjmedel utvecklas.

– Med det nya smörjmedel som vi testat här i labbet och nu tar till tillverkningsföretaget Willo AB i Växjö kan vi minska användandet av fossil energiråvara och gå mot en miljöanpassad, hållbar produktutveckling, säger forskaren Oleksandr Gutnichenko.

I M-husets produktionslaboratorium arbetar hans forskarlag också med en ny teknik för att ”spraya” på smörjmedlet, så att ytterst små mängder olja behöver användas.


FAKTA | Eco-Nanolub

Finansiär: Mistra Innovation (2016–2018)

Resultat: Projektet ska utveckla och industriellt implementera system för miljömässigt hållbara olje- och vattenbaserade kyl- och smörjmedel med tillsatser av kol-nano-additiv för ökad prestanda. Applikationsområdena är plåtformning och skärande bearbetning.

Akademisk projektledare: Oleksandr Gutnichenko vid Avdelningen för Industriell produktion, LTH

Samarbetsparter: Accu-Svenska AB, Svenska Tanso AB, AB Karl Hedin och Willo AB.

3

Kritiska råvaror – den nya flintan

Svarvar, fräsar, borrar och sågar. Utan skär- och formverktyg skulle svensk industriexport knappast alstra välstånd som den gör idag.

Under det senaste halvseklet har hårdmetall, det vill säga en komposit bestående av volframkarbid och kobolt, dominerat som verktygsmaterial inom tillverkningsindustrin.

Kobolt (som hämtas ur gruvor främst i Demokratiska republiken Kongo) och volfram (som till övervägande del produceras i Kina) klassas som kritiska råvaror för hela EU. EU konsumerar cirka 15 gånger mer av dessa råvaror per år än vad de egna tillgångarna ger.

I det internationella forskningsprojektet Flintstone 2020 (som leds och koordineras från LTH och fått sitt namn av den sten eller mineral som under cirka 12 000 år var människans  ohotat främsta verktygsmaterial) söker forskarna efter framtidens hållbara – och tillgängliga – material.

Inom projektet har omkring 45 nya materialsystem studerats, och av dessa väljs de bästa ut för mer ingående studier. 

– Ett intressant resultat har vi fått genom vår exjobbare Rebecka Lindvalls skarpa förstudie om verktygsmaterial för titanbearbetning. Den har redan väckt nyfikenhet hos företag, berättar Volodymyr Bushlya, docent vid Industriell produktion.

Hans forskarlag söker egentligen efter ersättningsmaterial i två ”spår”:

– Kubisk bornitrid är billigare än diamant men nästan lika hård. Den klarar av att bearbeta bland annat härdat stål. Syntetisk diamant – utan kobolt i vårt fall – kan användas för att 
skära  i aluminiumlegeringar, koppar och titan. När vi bestämde oss för att ändra bindemedel och se vilka som kunde fungera som ersättnigningsmaterial till volfram och kobolt var industrin omedelbart intresserad av samarbete.

FAKTA | Flintstone

Finansiär: EU:s satsning Horizon 2020 (2016–2020)

Resultat: Omkring 230 olika varianter av verktygsmaterial för bearbetning av i första hand austenitiska material tillverkas med olika bindemedel och under olika processförhållanden. Prestandan jämförs med etablerade verktygsmaterial på marknaden. Innovativa, hållbara tekniska lösningar för att ersätta kritiska råvaror ska tas fram.

Akademisk projektledare: Volodymyr Bushlya vid Avdelningen för Industriell produktion, LTH

Samarbetsparter, bland andra: Sandvik Mining and Constructions, Element Six, Seco Tools AB och ISM Kiev.