Åtta nya fullskaleprojekt inom Metalliska material

Inom det strategiska innovationsprogrammet Metalliska material satsas nu över 80 miljoner kronor i projekt i utlysningen ”Bärande idéer för stärkt konkurrenskraft – Fullskaleprojekt”. Det är åtta projekt som nu har beviljats stöd från den svenska innovationsmyndigheten Vinnova. Projekten är uppföljande fullskaleprojekt till de genomförbarhetsstudier som beviljades ekonomiskt stöd i den tidigare utlysningen "Bärande idéer för stärkt konkurrenskraft – Genomförbarhetsstudier".

Syftet med utlysningen har varit att stimulera, utveckla och prioritera ”bärande idéer", bereda plats för mer utmanande hypoteser och ansatser och samtidigt erbjuda en möjlig­het för innovationsområdets företag att i en sammanhållen process efterfråga, styra och förhålla sig till ett antal idéer under utveckling.

Fullskaleprojekten som har beviljats i denna utlysning kommer att vidareförädla bärande idéer som har utvärderats i genomförbarhetsstudier och där visat potential att kunna resultera i signifikant förbättrade varor, tjänster, processer, organisationer, affärsmodeller eller externa relationer.

De beviljade projekten är:

ALigHT II – “Alloy development for High Temperature applications using the high entropy concept; part II”: Förstudieprojektet ALigHT lyckades framgångsrikt använda High-Entropy-Alloy (HEA) konceptet genom att modifiera den kommersiella superlegeringen IN718. Jämfört med referenslegeringen lyckades projektet öka den specifika hållfastheten från rumstemperatur upp till 750°C med ökningarna 21 procent vid 25°C, 36 procent vid 650°C och 14 procent vid 750°C. Inte bara styrkan ökade, intressant nog förbättrades duktiliteten också. Även om resultaten från förstudien är lovande, så behövs en djupare förståelse för HEA-konceptet för kunna avgöra om projektet verkligen utnyttjat potentialen fullt ut, och det är den förståelsen som är målet med fullskaleprojektet ALigHT II.

ALigHT II har en total budget på 8 miljoner kronor, varav 3,6 miljoner kommer från Vinnova.

DENSE – ”Heltäta PM-stål via nya processvägar”: Projektet ska etablera nya processvägar för heltäta PM-stål som bygger på kombinationen av ny formtillverkning för kallisostatpressing (CIP) och dess tillämpning för att nå relativ täthet som möjliggör sintring till sluten porositet. Efterföljande hetisostatpressning (HIP) kan då skapa full täthet utan kapsling.

DENSE har en total budget på 10,7 miljoner kronor, varav 4,5 milj9oner kommer ifrån Vinnova.

FINBEAM – ”Fullskaleprojekt: Integrerad Bearbetningsmodellering”: Flera separata insatser som drivits inom modellering idag har sammanförts i genomförbarhetsstudien och samarbete etablerats mellan högskolor, institut, mjukvaruutvecklare och metallföretag. Modellering av varmbearbetning har identifierats som den största utmaningen och blir fokus för detta fullskaleprojekt. Grundläggande modellering av samverkan mellan deformation, temperatur och mikrostruktur, avancerad karakterisering av termomekaniska egenskaper och materialmodeller som implementeras i finit elementkod kommer att ingå i projektet.

FINBEAM har en total budget på 19 miljoner kronor, varav 7,8 miljoner kommer från Vinnova.

HIP-Carb – ”Hetisostatisk pressning av PM-komponenter med atmosfärskontroll”: Att tillverka metallkomponenter via pulvermetallurgisk teknik (PM) är en resurseffektiv metod som ger färdig form med få processteg. Goda egenskaper uppnås om komponenten förtätas med hetisostatisk pressning (HIP), och idag är det möjligt att även härda komponenten genom snabbkylning. Den bärande idén med detta projekt är att även inkludera atmosfärskontroll i detta förlopp. Exempelvis uppkolning ger komponenten en hård och slitstark yta vilket möjliggör nya applikationer. Med atmosfärskontroll är det även möjligt att undvika oxidbildning vid HIP och därmed undviks efterbearbetning.

HIP-Carb har en total budget på 5,1 miljoner kronor, varav 2,3 miljoner kommer från Vinnova.

MIREL-FCW – ”Minimerad risk för frisättning av farliga ämnen från svetsrök vid rörtrådssvetsning av rostfria stål”: Den bärande idén är att minimera farliga särdrag hos partiklar från svetsrök och frigjorda metaller av stor betydelse för hälsan under svetsning av rostfria stål. Genomförbarhetsstudien avslöjade alarmerande resultat avseende frigörande av canserogent sexvärt krom Cr(VI) i simulerade lungmiljö för svetsrök bildad vid MAG svetsning med flussfylld rörtråd. Frigjorda nivåer låg betydligt högre än för andra tillsatsmaterial.

MIREL-FCW har en total budget på 4,7 miljoner kronor, varav 2,1 miljoner kommer från Vinnova.

PREMA-2 – ”Försmält mangan-aluminium legering”: Aluminiumindustrin använder olika manganinnehållande legeringar, så kallade förlegeringar, för produkter innehållande mangan. Förlegeringarnas består av försmälta legeringar eller briketter med ren manganmetall och rent aluminium i varierande proportion. Oavsett förlegering så är innehållet av mangan baserat på jungfruliga material. Detta fullskaleprojekt har som mål att demonstrera och verifiera resultaten från den föregående genomförbarhetsstudie avseende mangan-aluminiumlegering baserad på sekundära material.

Genom uppskalade pilotförsök kommer två olika manganoxid innehållande restmaterial att undersökas; upparbetad batterimassa från alkalibatterier och anodslam från zinkproduktion. Mängden producerad legering kommer att ökas väsentligt jämfört med det tidigare arbetet. Detta skapar möjligheten att verifiera funktion för legeringen vid ett flertal driftförsök förutom försök i laboratorieskala som också kommer att genomföras.

PREMA-2 har en total budget på 10,5 miljoner kronor, varav 4,7 miljoner kommer från Vinnova.

SuperICME 2.0 – ”Integrated Computational Materials Engineering för superlegeringar 2.0”: Det centrala i projektet är ICME (Integrated Computational Materials Engineering) vilket är en sammankoppling av materialmodeller i olika längdskalor; CALPHAD (Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry) vilket är ett lingua franca för att beskriva termodynamiken för ett system och superlegeringar vilka är högpresterande legeringar utformade att ge erforderliga egenskaper vid höga temperaturer med bibehållande av karaktärsdrag som hållfasthet, kryp- och korrosionsmotstånd.

De tekniska utmaningarna för projektet är homogenisering, förgrovning av härdande fas (gammaprim) och interdiffusion i beläggningar, vilka alla kommer att korreleras och modelleras mot relevanta materialegenskaper.

SuperICME 2.0 har en total budget på 6,6 miljoner kronor, varav 3 miljoner kommer från Vinnova.

VariAOD2 – ”Variabel dyshöjd i AOD konverter, steg 2”: AOD processen har sedan slutet på 60-talet varit den dominerande processen inom rostfri ståltillverkning. Processen bygger på att en blandning av inertgas och syre injiceras från sidan av konverterkroppen i ett antal steg. Det första steget har högst andel syre och med varje efterföljande steg så sänks denna andel och andelen inertgas ökar. Syftet med stegen är att bibehålla ett lågt partialtryck av CO i bubblorna för att inte oxidera krom. Ett alternativ till AOD processen är VODC processen som är en AOD med vakuum under de senare stegen. Syftet med vakuum är att ytterligare sänka partialtrycket av CO. VODC är en relativt dyr investering och det är oklart vad de löpande underhållskostnaderna blir. Processen försvårar dessutom möjligheten att tillsätta skrot i konvertern, vilket kan vara ett problem.

I detta projekt undersöks de praktiska möjligheterna att förflytta dysorna i konvertern samt vilken effekt detta har på konverterprocessen under en hel kampanj. Vidare svarar numeriska modeller och experiment i pilotskala på om högre placerade dysor leder till en effektivare AOD process. Avslutningsvis så undersöks möjligheten att sänka badhöjden över dysorna genom att vinkla konvertern, samt vilken effekt det har på processen.

VariAOD2 har en total budget på 15,4 miljoner kronor, varav 6 miljoner kommer från Vinnova.