Tillverkningen av de flesta bruksprodukter – det kan vara bromsskivor i bilar eller termostater till värmeelement – kräver skärande bearbetning som exempelvis svarvning, borrning eller fräsning. Till bearbetningen används speciellt anpassade verktyg – skärplattor, som fästs i en verktygshållare av någon form. Dessa verktyg slits ut olika fort beroende på vilket material som ska bearbetas och hur man bearbetar det.
Exotiska och ovanliga material
På avdelningen för Industriell produktion vid Lunds universitet leder doktoranden Mike Olsson ett projekt med mål att höja kompetensen inom sydsvenska tillverkningsföretag för tillverkning av komponenter i ovanliga och exotiska material så att de kan tillverka avancerade komponenter som inte så många kan tillverka idag. Mike Olsson förklarar varför:
– Sverige bidrar med flera hundra miljoner kronor per år till forskningsanläggningen CERN i Schweiz. I samband med det får Sverige också tillverka och sälja komponenter i försöksutrustningar dit för motsvarande summa. Men det gör vi inte, vi levererar för en mycket mindre summa och oftast bara enklare komponenter, med risk för att våra företag blir utkonkurrerade av exempelvis låglöneländer.
Komponenter till ESS och MAX IV
Idag finns dessutom forskningsanläggningarna ESS och MAX IV i Lund. John Weisend, gruppledare för Specialiserad teknisk service på ESS, berättar att när ESS är i full drift kommer man att ha stor nytta av att det finns regionala företag som tillverka komponenter till uppgraderingar, reparationer, service och underhåll.
Han påpekar dock att de höga krav som ställs på prestandan hos acceleratorn och olika instrument på ESS ofta innebär att komponenterna som byggs måste vara mycket precisa när det gäller exempelvis yt-finish och passform avseende toleranser.
Mike Olssons projekt inriktar sig därför på tillverkningsföretag i Skåne och Blekinge som skulle kunna leverera denna typ av komponenter. För att tillverka de avancerade komponenterna till forskningsanläggningarna, krävs alltså både exakthet och att företagen börjar använda material som är nya för dem, material med höga krav bland annat på renhet.
– Företag vi jobbar med har datorstyrda tillverkningsmaskiner där man kan programmerar in rörelser och hastigheter samt hur mycket som ska avverkas per gång etc. Inom projektet kan vi hjälpa dem både att få fram rätt verktyg och att anpassa programmering av tillverkningsmaskinen så att rätt kvalitet uppnås på tillverkade komponenter.
Vi ser det som en överlevnadsstrategi att lära oss hantera svårare och svårare tillverkningsprocesser.
De nya materialen är svårbearbetade
Ett av problemen är att alla de nya, rena materialen, såsom ren koppar, volfram, niob, tantal och molybden, har speciella egenskaper som gör dem speciellt svårbearbetade.
– När man svarvar ett material så får man en ”spåna”, förklarar Mike Olsson. Med mjuka material som exempelvis koppar och niob, bryts inte spånan sönder i småbitar utan kan bli en lång spåna som kan trassla in sig och börja kleta på ytan eller skada denna. Volfram är istället väldigt sprött och ytan kan bli väldigt dålig, det sliter också mycket på verktygen.
Om företagen själva ska prova sig fram till vilka verktyg som fungerar bäst och hur deras bearbetningsmaskiner ska programmeras för optimal produktion så blir det mycket kostsamt.
Det skulle ta lång tid och bli mycket spill innan ett företag kommer fram till hur de bäst ska hantera det specifika materialet. Flera av materialen är dessutom mycket dyra, exempelvis kostar volfram 1100 kr/ kg och niob 2500 kr/ kg.
Företagen vill inte köpa in material för dyra pengar och sedan göra fel, menar Mike Olsson och fortsätter:
– Istället är det vi som gör testerna! Vi samlar in erfarenheter från olika håll och testar olika verktyg för de olika materialen för att se om vi uppnår de krav som t.ex. ESS och MAX IV ställer. Detta är kunskap som vi också har nytta av i vår forskning. Men, just nu jobbar vi på att korta ned tiden för testprocessen så att förtagen bara behöver sätta av 1-2 dagar till detta.
Regionala företag är med
Examec är ett av de företag som snart kommer att prova på att bearbeta olika material vid sina egna maskiner. De har under flera år levererat komponenter till forskningsanläggningar som CERN och nu ska de i första hand testa processparametrar för bearbetning av högren koppar för att tillverka kaviteter som man använder i olika partikelacceleratorer, berättar företagets VD Mats Ohlsson.
– Vi ser det som en överlevnadsstrategi att lära oss hantera svårare och svårare tillverkningsprocesser – processer som man inte är lika duktiga på i lågkostnadsländerna.
Mats Ohlsson tror att ett fortsatt tätt samarbete mellan universitet och tillverkningsföretag kan resultera i intressanta nya produkter och applikationer.
– Rent generellt tror jag att det finns utvecklingspotential i Sverige, avslutar Mats Ohlsson.
