Sveriges första titanpulverfabrik igång: ”Vi har fyllt titangapet”

2020-01-03 06:00  

Av titanstänger på 35 kilo blir det metallpulver i fraktioner på 500 mikrometer och mindre. Sandvik har driftsatt sin nya fabrik för finkornigt pulver i titan och nickellegeringar.

Sandvik har tillverkat metallpulver i mer än 40 år, och har ett brett materialprogram för 3d-printing.

Man har dock inte framställt titanpulver tidigare, trots att Sandvik är Sveriges enda titantillverkare.

En ny anläggning som öppnade i Sandviken i oktober breddar företagets utbud av metallpulver till att omfatta i princip alla förekommande legeringsgrupper. Där ligger också en egen forskningsenhet för metallpulver och additiv tillverkning som kan skräddarsy material.

– Vi har fyllt titangapet, säger Mikael Schuisky, forsknings- och verksamhetschef på Additive Manufacturing-divisionen inom Sandvik.

Titanpulveranläggningen öppnade i oktober 2019. Foto: Pernilla Wahlman

Världsmarknad för metallpulver väntas öka stort

Fabriken är ett tillskott till Sandviks satsning på additiv tillverkning i metall. Bakgrunden är att efterfrågan på metallpulver för additiv tillverkning förväntas öka avsevärt, för att uttrycka det försiktigt.

– Värdet av additivt tillverkade slutkomponenter på världsmarknaden var två miljarder dollar 2018. Det beräknas till tio miljarder dollar 2022, och 15 miljarder dollar 2025. Och det är i titan och nickellegeringar vi ser den största tillväxten, säger Mikael Schuisky.

Fördelarna med metall-AM är många: det ger större designfrihet, underlättar masstillverkning i små serier, och öppnar för print on demand.

– Att ha reservdelar digitalt i stället för fysiskt är något som många tittar på i dag. Och pulver ger inget onödigt materialsvinn, det du stoppar in är det du får ut i produkter, säger Mikael Schuisky.

Sandvik är sedan länge Sveriges enda titantillverkare. Nu är man även Sveriges första tillverkare av titanpulver. Foto: Pernilla Wahlman

Så här investerar Sandvik i 3d-printing

Och Sandvik har gått in i satsningen på hög växel. Centret för additiv tillverkning i Sandviken invigdes 2015, och sedan dess har man även etablerat ett AM-center för hårda material i Västberga i Stockholm.

Där har Sandvik bland annat utvecklat processer för världens första 3d-printade diamantkomposit (förenklat beskrivet: diamantpulver blandat med polymer och härdas med UV-ljus i lager på lager, samt efterbehandlas i en process som bevarar de extremt hårda egenskaperna).

Så sent som 2017 började man diskutera att bygga en titan- och nickelpulverfabrik i anslutning till AM-centret i Sandviken, och i höstas stod den klar.

– Så projektet har gått ruggigt fort. Samtidigt kan man ju inte bara beställa en färdig titanpulverfabrik, det finns ingen som bygger sådana. Det har varit en hel del tankearbete för att säkerställa en effektiv fabrik med processer i världsklass, säger Martin Mueller.

Titanstänger i 35-kilosklassen i väntan på att omvandlas till pulver i fraktioner från 500 mikrometer och nedåt.  Foto: Pernilla Wahlman

”Vi kommer närmare fullständig automation”

Tankearbetet gäller inte minst att få till en hög och stabil automationsgrad.

– Det har varit utmanande att få alla maskiner på plats, och få dem att prata med varandra på ett bra sätt. Den processen pågår fortfarande, men vi kommer närmare och närmare fullständig automation. Och det underlättas ju när man får bygga upp en verksamhet från scratch på det här viset, säger Malin Björk, produktionsledare för pulververksamheten.

Titanpulver tillverkas genom så kallad atomisering med gas, där en högtrycksgasström sönderdelar materialet till sfäriska partiklar.

En 35 kilo tung titanstång sänks roterande ner i en induktionsspole som smälter den elektroniskt.

– Titan är så pass reaktivt, så man måste ha en beröringsfri smältprocess, förklarar Martin Mueller, chef för pulververksamheten i Sandviken.

Spolen smälter titanet induktivt. Materialet är så pass reaktivt, att en beröringsfri smältprocess är nödvändig. Foto: Pernilla Wahlman

Titan atomiseras med argongas

Argongas tillsätts under högt tryck för att atomisera det smälta materialet, som stelnar på sin väg ner genom behållaren under induktionsspolen. Därefter avskiljs gasen och pulvret samlas i botten av behållaren.

Det siktas i en vibrerande trumma för att delas upp i olika fraktioner, från 500 mikrometer och neråt. Slutligen snurras materialet i en blandare för att varje batch, omgång, ska bli homogen. Hela processen från stång till homogeniserat pulver tar ungefär 25 minuter.

Man har separerade kedjor för titan respektive nickellegeringar i varsin produktionshall, främst för kvalitetssäkringens skull.

– När man jobbar med så här reaktiva material blir ju dessutom säkerhetsfrågorna extra viktiga och komplicerade, och dialogen med försäkringsbolagen ställer en del extra krav, säger Martin Mueller.

Överblivet material smälts ner och återanvänds, och ett värmeåtervinningssystem ska minska energiförbrukningen med 50 till 60 procent.

Mikael Schuisky, forskningschef på AM-divisionen, Malin Björk som är produktionsledare på pulversidan, och Martin Mueller, som ansvarar för pulver-verksamheten på Sandvik. Foto: Pernilla Wahlman

”Vi kan fördubbla produktionen”

Sandvik vill dock inte gå ut med hur mycket pulver fabriken producerar i dagsläget.

– Vi har tillräcklig volym i dag, och vi kan utan svårighet fördubbla den om det skulle behövas, säger Martin Mueller.

Kunderna ser man främst inom flyg- och rymdteknik, medicinska implantat och i viss mån fordonsindustrin.

– Personligen tror jag även på sportutrustningssektorn. De vill ofta ha lättare, starkare och mer rosttåliga produkter, samtidigt som de är mer pris-okänsliga, säger Martin Mueller.

En gemensam nämnare för köparna är att de vill ha en väldigt exakt kemisk sammansättning i legeringarna, och också är väldigt noga med kornstorlekarna.

– Även spårbarheten är viktig för kunderna, särskilt inom aerospace och medical. Och vi har full spårbarhet eftersom vi själva sköter hela kedjan från titansvamp till färdigt pulver, säger Martin Mueller.

Metallpulver, Sandvik. Foto: Pernilla Wahlman

Tillverkar aluminiumpulver i Storbritannien

Men Sandviks utvecklingsarbete och investeringar på det här området sker inte enbart i Sverige. Även på anläggningen i brittiska Neath pågår en rad satsningar för att möta efterfrågan på pulver till 3d-printing.

I början av 2019 driftsattes ett nytt atomiseringstorn för aluminiumpulver i Neath, och just nu sker upprampningen av ytterligare ett AM-pulvertorn på samma anläggning för maråldringsstål, rostfria stål och kobolt-kromlegeringar.

– Vi räknar med att ta det nya pulvertornet i Neath i drift under januari 2020. Det blir ett efterlängtat tillskott på en het tillväxtmarknad, säger Martin Mueller.

Ny fabrik tillverkar titan- och nickelpulver

Sandviks nya pulverfabrik har lokaliserats till Sandviken, i anslutning till företagets center för additiv tillverkning, och med tillgång till titan från Sandviks egen försörjning.

Här tillverkas finkornigt metallpulver i titan och nickel inom affärsområdet Sandvik Materials Technology. 

Sandvik har investerat omkring 200 miljoner kronor i anläggningen.

Tommy Harnesk

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt