Peter.Nayström@swerea.se
Energi och Miljöråd Peter Göttfert
FoU-projekt Branschprojekt Utbildningsprojekt www.gjuteriforeningen.se
En resurs för svensk industri Vad är vi? Vi är ett ledande forskningsinstitut inom områdena material-, process- och produktionsteknik samt produktframtagning. Vad gör vi? Vi arbetar på vetenskaplig grund för att skapa industrinytta. Vilka är vi? Vi präglas av hög integritet, teknisk nyfikenhet, helhetssyn och laganda.
Our offer Nära samarbete med kund Forskning i fokus Spetskompetens och lång erfarenhet Test- och demonstrationsanläggningar Nationella och internationella nätverk Projekt för hållbar utveckling Benefi cial research by Sw erea a selection of good examples 2013
Fem dotterbolag med kompletterande verksamheter
FoU vid
Några aktuella projekt vid Swerea SWECAST 3D-printing - Swerea 3 D - Sandformar - Pressgjutverktyg Energibesparing genom effektivare beredning Röde Orm en långsiktig satsning för stål Använd avfall som en resurs - Swerea Industriell Återvinning - Från spill till guld - Gör kärnsand av överskottssand
Dagens Industri nr 2 2015, bilaga
Swerea 3D 3 3D-printing at Swerea Swerea 3D 3 uses the joint knowledge of Swerea within material science and production technology to develop the additive manufacturing area. Allocated 18 MSEK Sten Farre, Swerea 13
3D-printing av sandformar Sammarbete mellan: - ExOne - Karlebo - Swerea SWECAST
3D-printing of sand principle (inkjet)
S-Max sandprinter
Filling the build box with parts (Tetris)
3D-printing of sand moulds and cores Aerospace Magnesium housing Main core
3D-printing of sand moulds and cores Cooling channels and cable channels moulded directly
Courtesy Volkswagen, Germany Water jacket core
ADDING Next generation tools by ADDitive manufacturing (Förstudie) Markus Börrisson Swerea SWECAST AB Jönköping
Projekt ADDING ADDING är ett delfinansierat Vinnovaprojekt där syftet är att titta på applicerbarheten genom additiv tillverkning (AT) eller 3D-print inom pressgjutningsindustrin. Projektet är på 1 år och löper mellan 20140801 20150701. Projektmedlemmar: Swerea SWECAST Ankarsrum Die Casting Richardssons Verktygsservice VBN Components Jönköpings Tekniska Högskola Mittuniversitetet Östersund
Syfte och frågeställning Denna förstudie syftar att undersöka om Additiv tillverkning är tillämpbar inom pressgjutindustrin: Vilken bearbetningsmetod går att använda? Materialegenskaper, skiljer dessa sig mot traditionellt verktygsstål? Kan verktygsinsatser skrivas ut i metall och applicera i en pressgjutprocess med tanke på vilka temperaturer och tryck som finns idag? Livslängd på verktyget med hjälp av conformal cooling Miljöpåverkan och materialutbytet, hur ser detta ut mot dagens sätt att tillverka pressgjutverktyg?
Tillvägagångsätt Metallpulvret skrivs ut lager på lager med en lagertjocklek på bara någon tiondels µm. Maskinen använder sig av en laserstråle för att smälta metalpulvret. Detta tillverkningssätt gör det möjligt att skapa geometrier som ej tidigare varit möjliga med traditionell teknik. Verktygsinsatserna kommer sedan att färdigställas och monteras till ett komplett verktyg hos Richardssons verktygsservice för att slutligen skickas till Ankarsrums Die Casting för gjutförsök. Gjutförsöken sker i pressgjutningsmaskiner med smält aluminium.
ENERGI
Energibalans i ett sandgjuteri Råvara 10 o c Luft 20 o c Sand 35-40 o c Luft 20 o c El Smältugn Smälta 50-60% 1) Avgjutning Formsvalning Uppslagning Förbränning bindemedel Gods 25-30% 1) 600-200 o Godssvalning Gods.% Förluster 40-50% Kylvatten Frånluft Strålning Luft 25-30 o c Vattenånga Sand 25-30% 1) 100-300 o Luft Luft Vatten Sandkylare Luft Luft 35-40 o c 1) Andel värmeenergi jämfört med tillförd energi i smältugn
Energibesparing genom effektivare beredning - UNESGju Utbildning: Nyckeln till Energieffektivisering i Svenska Gjuterier
Huvudmålen Ta fram utbildningsmaterial med metodik för implementering av utbyteshöjande åtgärder Ta fram en implementeringsplan för de gjuterier som deltar i projektet Hålla utbildning för gjuteripersonal efter projektets slut Sänkt energiförbrukning hos deltagande gjuterier
Tre huvudvägar att spara energi Mindre energikrävande ugnar samt bättre varmhållningsugnar Bättre hantering av skänkar och smälttransporter Utbyteshöjande åtgärder genom optimering av ingjutsystem, matare och komponentoptimering
Projektets effektmål Projektet syftar till att sänka energianvändningen hos gjuterier genom utbyteshöjande åtgärder. Detta genom att med utbildning hjälpa gjuterier att utnyttja den senaste kunskapen på området.
Konkreta delmål (några av dem) Samla in ett exempel på utbyteshöjande åtgärder från samtliga deltagande gjuterier som kan användas till utbildningsmaterialet. Ta fram en implementeringsplan för deltagande gjuterier som på två års sikt ska uppnå en sänkt energiförbrukning med minst 10%. Implementeringsplanen ska innehålla utbildningsbehov (validering). Utbildningspaket ska tas fram för att utbilda gjuteripersonal, konstruktörer och ledningsgrupp. Minst 20 deltagare på första utbildningen vid projektets slut.
Röde Orm en långsiktig satsning för bättre stålgjutgods Åsa Lauenstein, Swerea SWECAST asa.lauenstein@swerea.se
Röde Orm en långsiktig satsning för stål Treårigt forskningsprojekt 2012-2014 om gashalter och renhet vid stålgjutning Sju deltagande svenska stålgjuterier i samarbete med Swerea SWECAST Målen med projektet var att 1. Se hur processdata påverkar renheten i stålet Enkel och pålitlig mätmetodik Inverkan av gashalter i stålsmältan Koppling till mekaniska egenskaper 2. Utvärdera metoder att åstadkomma ett renare stål Optimerad och kontrollerad desoxidation Argonspolning
Gashalter och renhet vid stålgjutning Vattenånga från omgivande luft Syre från omgivande luft Gashalter vid gjutförlopp. Syre- och vätehalterna uppmättes i ugnen, kväveproverna togs ur skänken vid avgjutningen. Seghärdningsstål i HFugn, 1000 Hz.
Antal partiklar/mm2 Röde Orm: Argonspolning Spolning av smältan med lans i pilotskala minskar antalet oxidiska partiklar och inneslutningar 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Före/efter Ar-spolning 1 2
Swerea Industriell Återvinning - Använd avfall som en resurs
Möt slutanvändarnas krav på sekundära råmaterial
Det Swerea vill med satsningen på industriell återvinning Erbjuda industrin verktyg för att snabbt kunna möta framtida miljökrav Öka svensk industris användning av ekonomiskt och miljömässigt fördelaktiga råvaror genom tillämpad forskning inom återvinning Strategiskt placera svensk industri i en ledande position inför de kraftigt ökade avfallsströmmarna Maximera och säkerställa Sveriges och Europas självförsörjning av råvaror genom ökad förädling av restprodukter
SWEREA INDUSTRIELL ÅTERVINNING Gemensamt projekt Alla instituten inom Swerea arbetar för ökad återvinning inom sina respektive områden. Nu satsar Swerea för att bli en ledande FoU aktör genom det nystartade projektet Industriell återvinning. Arbetet fokuserar på den del av värdekedjan där avfall och restprodukter uppkommer till dess att de har materialåtervunnits. Genom att sammanfoga våra branschöverskridande kompetenser kan vi skapa nya innovationer och heltäckande lösningar.
Viktiga parametrar för sekundära råvaror Pris Pris i jämförelse med traditionella råvaror (ex.vis jungfruliga råvaror). Tillgång Stabil tillgång på sek. råmaterial. Produktkrav Rena råvaror borgar för kvalitet. Processkrav Återvinnande processens möjligheter och begränsningar. Industriell återvinning
Produktkrav Pris Små halter av föroreningar kan ge drastiskt försämrade produkt-egenskaper. Exempel: Koppar/Nickel/Krom kan påverka hållfasthetsegenskaperna i stålkonstruktioner. Radioaktiva element smittar. Industriell återvinning
Processkrav Fukt Vatten och oljerester explosion, väte i metall Oxiderade material Metalloxider och liknande Försämrade metallutbyten Formkrav Styckestorlek För fint eller för grov Ökad mängd stoft respektive osmält metall Fiberlängd viktig vid återvinning av fibrer Föroreningselement Zink och alkalier (natrium, kalium ) Stora process störningar/arbetsmiljöproblem Industriell återvinning
Masugnsprocessen Processkrav Masugnens syfte är tillverka järn från oxidiska järnbärare. Finkorniga material följer med gasströmmen. Zink och alkalier (natrium, kalium) reduceras/förångas i nedre delen och kondenserar i övre delen En intern loop som ger processtörningar. Industriell återvinning
Induktionsugnen Processkrav Induktionsugnar används för omsmältning av metaller. Fukt eller oljerester i innestängda utrymmen kan explodera. Zink förångas och försämrar arbetsmiljön. Metalloxider kan svårligen återvinnas. Industriell återvinning
Möjligheter finns också Förorening eller värdemetall? Genom sortering av restprodukterna kan värdet ökas. För många stålverk är koppar en förorening, men är en värdemetall för vissa gjuterier. Tvärtom kan mangan vara en förorening för gjuterier, men en önskvärd för stålverk. Sortera det metalliska materialet efter legeringsinnehåll för att undvika att värdefulla legeringsämnen blir till föroreningar.
Möjligheter finns också Masugnsprocessen Genom preparering kan materialåtervinning möjliggöras. Finkorniga oljehaltiga material kan blandas med olja och injiceras. Oxidiska metalliska restmaterial kan briketteras och materialåtervinnas.
Möjligheter finns också Zink Zinkbelagt skrot kan ytrenas och förvärmas med klorinnehållande restprodukter, exempelvis ASR (fluff) eller liknande material. Resultaten blir: - Zinkklorid som råvara för zinkframställning - Förvärmt skrot, som minskar energibehovet i ståltillverkningen.
Möjligheter finns också Destruering / återvinning Metallurgiska reaktorer kan även användas för sönderdelning av miljöfarliga kemikalier. Kolväteinnehållande gaser kan sedan nyttjas för energiåtervinning
Slutligen Behov Kretsloppen sluts alltmer. De bästa råmaterialen (primära och sekundära) kommer att: - Minska i tillgång och/eller - Öka i pris Ett behov att raffinera sekundära råvaror. Kunskap Genom kunskap och utveckling av processernas och produkternas egenskaper kan nya möjligheter skapas.
I de gränsöverskridande lösningarna finns ofta de stora genombrotten
Från Spill till Guld Huvudutmaning: Minska mängden outnyttjat produktionsspill genom ny teknik och återanvändning
Från Spill till Guld Ingår i VINNOVAs program Utmaningsdriven Innovation Huvudutmaning: Konkurrenskraftig produktion Pågår 2014-05-15-2016-08-25 Projektledare Boel Wadman, Swerea 24 projektpartners: 3 3 2 Institut U&H Företag 16 Industriförening
Från Spill till Guld Ökad återanvändning Pulverlack I nya produkter Metall Återanvändning av metallrester från gjutning och plåtformning Från Spill till Guld MÄKLARTJÄNST PROJEKTLEDNING AFFÄRSMODELL NYTTIGGÖRANDE Textil Spårbarhet och återvinning av textilt spill
Referensgrupp: Jernkontoret Naturvårdsverket Kemikalieinspektionen Ökad återanvändning SPF Scania BT Products Axalta Powder- Coatings Swerea IVF Pulverlack I nya produkter Byggelit SPF JABA Group Swerea IVF IKEA Metall Återanvändning av metallrester från gjuteri och plåtformning Global Castings Guldsmedshyttan AB Holsbyverken /Älmhults Husqvarna Sjöstrands Kohlswa gjuteri Plåtforum Swerea SWECAST Swerea MEFOS Swerea IVF MÄKLARTJÄNST PROJEKTLEDNING AFFÄRSMODELL NYTTIGGÖRANDE Ragn-Sells Off2Off Swerea IVF Lunds Universitet Textil Spårbarhet och återvinning av textilt spill Swegmark of Sweden Re:newcell Kemikaliegruppen Swerea IVF Textilhögskolan i Borås Kinnarps Ragn-Sells
Mål AP2/6 Mäklartjänst Skapa ett kvalificerat beslutsunderlag för Hur långt är det motiverat att driva en mäklartjänst för industriella restprodukter Hur en sådan tjänst bör vara uppbyggd Dess kostnad Dess lönsamhet Dess nyttovärde för samhället (miljö, resursförbrukning, svält/undernäring) Förstå kunder och leverantörer Plocka ut delmängd av viktiga slutsatser Roadmap
Gör kärnsand av överskottssand Projektet slutredovisas före sommaren 2015
ny sand till kärnor sätts till systemet bentonit och sot sätts till systemet formsand formsand kärnsand formsand kärnsand blandning av form- och kärnsand lämnar systemet
återvunnen sand till kärnor sätts till systemet återvunnen bentonit och sot sätts till systemet formsand ny process: separera sand sot bentonit formsand kärnsand formsand kärnsand blandning av form- och kärnsand lämnar systemet
Helhetssyn Urslagning/Separering Mekanisk rening av sanden till kärnsandskvalitet Återföring av bentonit och stenkol Återvinning av finmaterial/överskottstoft Miljö Livscykelanalys Ekonomi
Gemco testutrustning återvinningsutrustning avstoftning
Miljöpåverkan 100% 80% 60% 40% Alternativ 1 Alternativ 2 Alternativ 3 20% 0%
Tack för uppmärksamheten! peter.naystrom@swerea.se