Från forskning och patent till gigantisk marknad

För drygt 15 år sedan tog Magnus Wessén och Haiping Cao på Tekniska Högskolan, Jönköping University (JU), patent på en typ av rheogjutning, RheoMetal-processen. Det har sedan lett till täta JU-samarbeten med kinesiska universitet, etablerandet av flera gjuterier i Sverige och Kina, och en högintressant kommersialisering.

RheoMetal-processen, som tillhör klassen semisolidgjutning, gör det bland annat möjligt att gjuta tunnare och att gjuta större gjutgods i mindre maskiner. Anders Jarfors, professor i material och tillverkning – gjutning på Tekniska Högskolan (JTH), gör en jämförelse med glass för att beskriva processen.

– I stället för att hälla ner något helt smält i formen, liknar det mer halvstelnad glass. En av flera konsekvenser blir att du kan gjuta lättare och tunnare, vilket ger både positiva miljöeffekter och ekonomiska värden.

På mitten av 2000-talet tog RheoMetal-processens upphovsmän, JTH-doktoranden Haiping Cao och hans handledare Magnus Wessén, sin nya och patenterade teknik vidare till det lokala näringslivet. Ett samarbete inleddes med Comptech för att kommersialisera processen och Skillingarydsföretaget har varit med på resan sedan dess. Den resan styrdes tidigt mot Kina, inte minst genom att Haiping Cao flyttade tillbaka till sitt hemland och startade verksamhet med just RheoMetal-processen. Med två nystartade gjuterier behövdes stöd från en privat investerare, samt från det regionala styret, vilket ledde till grundandet av ett forskningsinstitut under China Academy of Machinery Sciences and Technology. Institutet har också varit den drivande kraften i samarbetet mellan den lokala industrin och den kinesiska akademin. Skapandet av detta forskningsistitut ledde även till inrättandet av en gästprofessur som idag innehas av Anders Jarfors.

Förutom de nämnda gjuterierna har också Comptech startat företag på plats i Kina, som är inriktade på utveckling och försäljning av utrustning, samt även demogjutning så forskningen har inte bara lett fram till teknikutveckling utan även affärsutveckling

– Rheogjutning kan reducera vikten i olika produkter, vissa tekniska egenskaper blir bättre och eftersom produktionskvaliteten är väldigt hög, upp mot 95 procent, blir det mindre energispill. Det här är väldigt intressant för många företag, inte minst för telekomindustrin och 5G-utvecklingen.

Rheogjutning som ljuspunkt

Hur stor är då potentialen för rheogjutning den närmaste framtiden? En teknik som minskar material åtgången och vikten på produkter, samt reducerar miljöavtrycken är naturligtvis väldigt aktuell, menar Anders Jarfors.

– Vi jobbar mycket med Volvo och de har produkter i lastbilar som rullar i Ryssland och Japan som görs med den här processen.

– Vi har redan realiserat klimatvinster genom förbättrad designgenom RheoMetal-processen där mer än 6 000 ton koldioxid sparas årligen på en telekomprodukt vid ett kinesiskt gjuteri.

Han nämner också ett annat område än telekom- och fordonsbranschen som en framtida kommersialiseringsmöjlighet.

– Uppskattningsvis finns det cirka 15 miljarder lyktstolpar i världen och tänk om man får genomslag med rheogjutning när de ska göra som för LED-belysning. Potentialen är enorm, eftersom man kan tillverka lättare saker som enkelt kan placeras högt upp i luften, och som också medför minskad energiförbrukning och koldioxidbelastning i både tillverkning och under användning.

Anders Jarfors tillägger att det i Kina finns en helt ny generation av produkter för bilindustrin som är i produktion eller har delvis kvalificerats i olika typer av bänktester och är nu under kvalificering på vägarna.

Broms i höga hastigheter

– Jag blev gästprofessor på det institutet och sen knöts vi närmare akademin genom en doktorand, Du Andong, som har varit i Jönköping i år. I samband med det skapade man en gästprofessur för mig som löper till 2023. Det primära uppdraget är att samarbeta med institutet och handleda doktoranden, som utvecklarmetoder och maskiner i Kina och som kom hit med kinesisk finansiering. Att stötta och bredda den här satsningen är väldigt intressant, inte minst med den koppling som finns till näringslivet, säger Anders Jarfors.

Meduppfinnare av RheoMetal-teknologin, Haiping Cao (till vänster), och Anders Jarfors (längst till höger) står med en meddelegat vid denfemtonde upplagan av International Conference on Semi-Solid of Alloysand Composites XV (S2P 2018), 22-24 oktober 2018, Shenzhen, Kina.

På bilden från vänster: Magnus Wessén (meduppfinnare av RheoMetal-tekniken), Per Jansson (vd för Comptech), Anders Jarfors,Anna-Lena Jarfors och Rune Jansson, framför en Rheo- Metal-gjutmaskin iLight Metal Industrial Park i Jiangle-området i Kina.

Ett annat resultat av det täta svensk-kinesiska universitetssamarbetet är uppförandet av en Light Metal Industrial Park, en industripark med komponenttillverkning av lättmetall. Du Andong som doktorerar vid det anrika University of Science and Technology, Beijing, konstaterar att den svenska rheogjutningstekniken drar till sig stort intresse från näringslivet i Kina.

Du Andong som inte bara är inriktad på rheogjutning, forskar även i utökning av temperaturtåligheten hos aluminiumlegeringar.

– Syftet är att hitta lösningar som gör att höghastighetståg kan använda bromsskivor av aluminium. Det skulle kunna reducera skivornas vikt med 40-50 procent, samtidigt som livslängden ökar och produktionstiden minskar. Han menar att gjutprocesserna och det gjutna materialet har en god framtid och ser en stark framtida tillväxt i Kina.

Metallgjutning

Metallgjutning är en process där man häller smält metall i ett tomtutrymme, eller gjutform. Metallen svalnar sedan och hårdnar till den avsedda geometriska formen. Det är ett snabbt och konkurrenskraftigt sätt att förvandla råmaterial till en formad komponent.

Metoder som används vidmetallgjutning kan variera – vissa använder gravitation som tryck, som tvingar den smälta metallen ini gjutkammaren. Andra använder konstgjorda krafter (som mekaniska injektioner eller högtryckskolvar) för att göra jobbet. Halvfast gjutning placerar en process mellan den smälta metallen och gjutmaskinen för att ändra metallens tillstånd från flytande till halvfast. Rheogjutning är en sådan process.

En termisk bild av en form som används för rheocasting. Rheocasting möjliggör gjutning vid lägre temperatur och minskar slitaget på formen.

RHEOMETAL- PROCESSENS FÖRDELAR

• Kortare cykeltid i produktionen.

• Mindre luft instängd under gjutningenvilket ger bättre komponentegenskaper.

• Minskade produktionskostnaderdå mindre maskiner kananvändas.

• Längre livslängd för användagjutverktyg.

• Nya marknader då nya legeringaranvänds som tidigare varomöjliga att gjuta.