Världens hårdaste stål printas i 3d-skrivare

I en liten lokal i utkanten av Uppsala har VBN Components på några år utvecklat några av världens hårdaste stållegeringar. Nu lanserar företaget sitt senaste material i serien Vibenite, ett stål som når 72 på rockwellskalan (hrc). Ett vanligt stål för de ändamål företaget riktar in sig på ligger i dag kring 67 hrc.

Endast ett par stegs skillnad kan göra att ett material ökar sin livslängd i en industrimiljö med det tredubbla.

- Vi har jobbat som galningar för att få till det. Vårt förra material har en hårdhet på 70. Det låter inte som ett så stort steg, men i applikationer är det en enorm skillnad mellan 70 och 72, säger Ulrik Beste, utvecklingsansvarig.

Målet är att få ett material som är mycket nötningståligt och värmetåligt för att använda till exempel till skär- och fräsverktyg för metallbearbetning i verkstadsindustrin.

Ett exempel är en fräs för tillverkning av kugghjul, som just nu rullar hos Volvo Construction Equipment i Eskilstuna. Ett annat är borrkomponenter, där företaget har ett utvecklingsprojekt med LKAB Wassara.

Läs mer:

I VBN:s verkstad står flera 3d-skrivare för metall, och det är den tekniken som har banat väg för att utveckla materialet. I vanliga fall tillverkas ett fräsverktyg av ett stålämne, en stång, som måste bearbetas mycket för att få den form det ska ha. Men med 3d-skrivare får man den önskade formen direkt.

- Ingen har velat ha ett så här hårt material tidigare, eftersom det inte går att forma genom att skära och fräsa i det. Men vi går direkt från metallpulver till nära färdig form, säger Ulrik Beste.

Han och vd Martin Nilsson startade företaget tillsammans med en tredje grundare 2008. De har en bakgrund som civilingenjörer och arbetat på flera industriföretag som Atlas Copco Secoroc, ABB och Erasteel Kloster.

- Jag har tittat på kanske 10 000 ytor som är nötta, säger Ulrik Beste, som har doktorerat hos Sandvik.

Föremålen tillverkas i 3d-skrivare i lager som är någon tiondels millimeter tunna, där en laserstråle smälter metallpulver i en temperatur kring 1 500 grader. Att få ett färdigt föremål tar många timmar.

- Folk tycker att det går så långsamt. Men de jämför med fel saker. För att tillverka ett vanligt verktyg pressas metallpulver ihop och materialet smids och valsas. För varje steg behöver glödskal och sprickor skäras bort. Sedan är det logistikdelen för stången, med transport och lager. I verkstaden där man gör verktyg av stången sker en skärande bearbetning, där man skär bort fint material som precis är tillverkat, säger Ulrik Beste.

Med en 3d-skrivare på företaget kan alla stegen hoppas över. Kunden skickar en digital ritning, sen kan föremålet tillverkas.

- Vi har ett eget litet stålverk här, säger Martin Nilsson.

Nästan två tredjedelar av materialet försvinner vid traditionell tillverkning och bearbetning, enligt VBN Components beräkningar. Med en 3d-skrivare går mindre än 2 procent förlorat.

Läs mer:

3d-tekniken gör också att det går att få fram mer komplicerade geometrier, som skulle vara mycket svårt att skapa på något annat sätt, som kanaler och spår inne i föremålet. Den funktionen kan också användas för att göra delar lättare i vikt. Det sparar material, är en fördel vid transporter och underlättar hanteringen i fabriker där det kan bli många lyft.

Förutom att vara hårt måste stållegeringen vara värmetålig och seg, så att den klarar av tuffa industrikrav. Ett mycket hårt material riskerar att bli väldigt sprött. VBN:s material är segare än hårdmetall, och har fördelen att det kan tillverkas i 3d-skrivare.

- Vi har höjt halten av legeringsämnen. Den additiva tillverkningen gör också att materialet smälter ihop på ett bättre sätt. Vårt material är mycket värmetåligt, och har en förhållandevis hög seghet. Tunna saker kommer att knäckas, men vi bygger inte tunna pinnar i det här materialet, säger Ulrik Beste.

De första åren hade grundarna kvar sina tidigare jobb. Nu är de fyra anställda. Företaget tar emot kunder från Sveriges och Europas verkstadsföretag vid köksbordet en trappa upp ovanför verkstaden. Ett 50-tal företag finns bland de kunder man diskuterar med.

- Vi får förfrågningar från överallt nu. Tyskland, Frankrike, Sverige. Vi har världens flow just nu, säger Ulrik Beste, utan att kunna berätta om konkreta affärer.

Samtalen är annorlunda jämfört med för bara några år sedan, när tekniken var ung.

- Vi är ute och plogar banan. Det vi gör nu är en revolution inom materialområdet. Nu när vi träffar stora företag igen säger de att de inte fattade tidigare vad vi sysslade med. Nu vill de inleda samarbeten, säger han.