Katse kobolttia pidemmälle

Sandvikin tutkimusryhmä on saanut rahoitusta tutkiakseen, onko koboltti mahdollista korvata yhtiön kallioporanterissä.

Sandvik panostaa voimakkaasti innovointiin, ja noin 2 600 yhtiön 39 000 työntekijästä tekee tutkimusta noin 50 T&K-keskuksessa maailmanlaajuisesti. Kaksi näistä tutkijoista on materiaaliasiantuntija Ida Borgh ja Sandvik Groupin asiantuntija Susanne Norgren. He ja muut alan toimijat ovat jo vuosia yrittäneet löytää ratkaisua koboltin korvaamiseksi tai vähentämiseksi yhtiön kallioporanterissä.

Kallioporanteriä on erikokoisia, ja pienempi malli näyttää kruunulta, joka on varustettu puolella tusinalla pallomaisella insertillä. Vuodesta 1945 Sandvik on valmistanut kallionporaukseen sementoidusta kovametallista valmistettuja inserttejä, joissa kovaan volframikarbidiin sekoitetaan kobolttia, joka toimii ikään kuin sitovana liimana, jolloin syntyy erittäin kova komposiitti, jolla kalliota voidaan porata vaikuttavalla nopeudella.

"Halusimme tutkia, onko mahdollista saavuttaa samanlainen suorituskyky, jos koboltti korvataan lujalla teräksellä", Borgh sanoo. Vuoden 2022 alussa julkaistiin kestäviä metalleja koskeva tutkimushankehaku. Tämä heijasteli autoteollisuuden siirtymistä sähköautoihin ja sitä kautta lisääntyvää koboltin kulutusta maailmassa, jota käytetään autojen akuissa ja muissa sovelluksissa. Aika oli kypsä rahoituksen hakemiseen.

Susanne Norgren

Ruotsin innovaatiovirasto VINNOVA hyväksyi 7 miljoonan Ruotsin kruunun tutkimushankkeen kolmeksi vuodeksi yhteistyössä KTH Royal Institute of Technologyn ja Boliden Mineralsin, ruotsalaisen monikansallisen kaivos- ja metalliyhtiön, kanssa.

"Olemme erittäin ylpeitä rahoituksen saamisesta ja yhteistyöstä KTH:n kanssa, mikä tarkoittaa, että voimme nopeuttaa kehitystyötämme akatemian ja heidän hiljattain kehittämiensä mallinnusmenetelmien avulla", Norgren sanoo. "Myös se, että loppuasiakas Boliden on mukana hankkeessa, on erittäin tärkeää materiaalin jatkosuunnittelussa."

KTH vastaa Sandvikin vaatimuksiin perustuvasta materiaalien mallintamisesta käyttäen heidän hiljattain kehittämäänsä menetelmää, jolla voidaan optimoida uusia lujia teräslaatuja, joita voidaan mahdollisesti käyttää sideainefaasina sementtikarbideissa.

Ida Borgh

"Menetelmä on ainutlaatuinen ja huippuluokkaa", Borgh sanoo, "Yhdessä teollisuuskumppanien materiaali- ja sovellustietämyksen kanssa tämä muodostaa vahvan kumppanuuden". Sandvik Mining and Rock Solutions valmistaa uusia sementtikarbidilaatuja materiaalimallinnusehdotusten perusteella. Testaamme ja analysoimme uusia materiaaleja laboratoriossamme, joka on suunniteltu kallioporaussovelluksia varten. Poranteriä testataan myös yhdessä Bolidenin kaivoksessa. Näin ollen meillä on koko arvoketju katettuna hankkeessa."

Tärkeää kestävyyden kannalta

Hanke sai vahvan tuen organisaation sisällä. Sementtikarbidien tutkimus- ja kehityspäällikkö Annika Kaar huomauttaa, että kyseessä on tärkeä alue yrityksen kestävän kehityksen kannalta. "Sandvik on jo vähentänyt koboltin kysyntää kierrättämällä käytettyjä poranteriä", hän sanoo. "Jos tämä tutkimushanke onnistuu, se tasoittaa tietä tuleville koboltittomille poranterille". Tällä on myönteinen vaikutus kestävyyden näkökulmasta ja se vähentää toimitusketjun haavoittuvuutta."

Tutkijat ovat valtavasta haasteesta huolimatta optimistisia. Lujitetun teräksen pohjalta voi hyvinkin tulla perusta koboltin korvaamiseksi. "Haluamme käyttää erikoisefektiä teräksen suorituskyvyn lisäämiseksi", Borgh sanoo. "Tämä on äärimmäisen vaikeaa. Kukaan ei ole aiemmin tehnyt mitään vastaavaa."

Annika Kaar

Hanke alkoi lokakuussa 2022. "Teemme kenttäkokeita vuonna 2025", Kaar sanoo. "Se on jännittävää, ja olemme innokkaita etenemään. Rakastamme innovaatioita."