2024-01-10

Framtidens stålpulver är helt fossilfritt

SSAB:s Gunnar Broberg kontrollerar 3D-skrivaren, en SLM 280. Foto: SSAB

Om additiv tillverkning med metall ska bli en hållbar produktionsteknik på allvar krävs pulver med ett betydligt lägre koldioxidavtryck. Därför gör den svenska industrikoncernen SSAB en satsning på fossilfritt stål för användning inom bland annat AM.

Stålindustrin är en av de sektorna som släpper ut mest koldioxid i dag och står för 7 procent av alla utsläpp globalt. SSAB är känt för sina höghållfasta stål och företaget siktar på att bli först i världen med att erbjuda fossilfritt stål på marknaden 2026 och att i stort sett ta bort koldioxidutsläppen från den egna verksamheten kring 2030.

Jesper Vang. Foto: SSAB

År 2020 inleddes en satsning på produktion av stålpulver för additiv tillverkning. I Oxelösund anlades en pilotanläggning med gasatomiseringsenhet som smälter stålet, som sedan finfördelas till pulver med hjälp av en inert högtrycksgas. Året efter hade SSAB lyckats ta fram det första egenproducerade höghållfasta stålpulvret med väldigt goda resultat, bland annat när det gällde rundhet och storleksfördelning på kornen men också de unika egenskaperna i det printade materialet. Utvecklingen av produktionsanläggningen fortsatte med 3D-skrivare för stålpulver samt sikt- och paketeringsutrustning.

– Vi såg att det fanns en lucka i marknaden, en perfekt match mellan tekniken och vårt materialstål, att det var ett segment som passade våra produkter bra, säger Jesper Vang, chef för SSAB:s affärsområde Powder Technology om satsningen på AM.

Tre olika nivåer

SSAB har tre nivåer när det gäller tillverkningen av stålpulver: konventionellt pulver som görs på internt skrot med grön energi och CO2-neutral gas, SSAB Zero som är baserat på återvunnet externt stålskrot samt SSAB Fossil-Free som baseras på järnmalm och produceras med den så kallade hybrit-teknologin där restprodukten endast blir vatten i stället för koldioxid. Både Zero och Fossil-free är stål som produceras utan koldioxidutsläpp och de har samma kvalitet och egenskaper som konventionellt stål.

I november 2023 lanserades officiellt det första pulvret för additiv tillverkning, SSAB AM Engineering. Det är ett gasatomiserat låglegerat pulver för additiv tillverkning av höghållfasta tekniska komponenter. Ett pulver som är särskilt lämpad för L-PBF (Laser-Powder Bed Fusion) och Direct Energy Deposition (DED eller LMD). Planen är att SSAB AM Engineering, som redan har låga CO2-utsläpp, kommer att finnas även som Zero och Fossil-free i framtiden. Och fler AM-pulver är på gång, under 2024 är planen att kunna släppa ett par stålsorter till som det nu görs sluttester på.

Hög efterfrågan på stålpulver

Jesper Vang började sin tjänst i april 2023, men säger att han är imponerad av den kompetensresa som SSAB gjort inom additiv tillverkning sedan starten.

– SSAB hade redan grundkunskapen när det gällde stål, det handlade mer om vad som var möjligt med tekniken. Nu har vi nått en nivå där vi med gott självförtroende kan säga att vi producerar högpresterande precisionspulver som vi är väldigt nöjda med. Jag skulle säga att våra produkter är väldigt konkurrenskraftiga inom flera applikationsområden och dessutom kan egenskaperna styras av själva AM-processen, säger Jesper Vang.

SSAB:s stålpulver. Foto: SSAB

Han säger att SSAB har en bred flora av kunder, bland annat inom fordonsindustrin, tung industri och skogsindustrin. Det kan handla om applikationer som till exempel verktyg och strukturella komponenter.

– Vi ser en hög efterfrågan på stålpulver och har flera pågående kundprojekt. I produktutvecklingen har vi utgått ifrån de kunderna som vi samarbetar med, vilka applikationsbehov de har och utvecklat material utifrån det.

Ett exempel på det är Epiroc som SSAB inledde ett samarbete med under 2022 gällande användning av fossilfritt stål för en gruvtruck. Förra året utökades samarbetet till tillverkning av reservdelar och komponenter med AM. Ett första steg var att ta fram en prototyp av ett hydraulblock till en bergborr, med målet att kunna tillverka även detta i fossilfritt stålpulver.

Planerar ytterligare anläggning

Varför är det viktigt att nå en fossilfri produktion?

– Vi följer SSAB:s generella plan om fossilfrihet omkring 2030. LCA-analyser inom additiv tillverkning visar också att det är pulvret som står för en av de största utsläppen inom AM, så det hade betytt jättemycket för branschen att kunna erbjuda stålpulver som är fossilfritt och fritt från koldioxidutsläpp, men också etablera tekniken som hållbar på allvar. Just nu har vi svårt att möta efterfrågan på Zero och fossilfritt pulver eftersom det än så länge är så exklusivt, men målet är såklart att kunna göra det.

Hur ser framtiden ut för SSAB:s AM-satsning?

– Vi ser en stor potential med våra produkter och planerar att bygga ytterligare en produktionsanläggning för AM i Oxelösund innan 2030. Det finns fördelar med läget, som närheten till råmaterialet, laboratorium och logistiklösningar. I dag är vi åtta personer som jobbar inom AM hos SSAB, men på sikt kommer vi att behöva rekrytera fler.

– Jag skulle vilja passa på att lyfta frågan om kompetensförsörjningen i branschen där industrin och akademin måste jobba i symbios. Vi som företag kan supporta genom att bistå vid exjobb och liknande, vilket vi också gör, och universiteten och högskolorna måste också göra sin del för att attrahera nya studenter tillsammans med industrin. Vi har som tur är inte haft problem att hitta kompetenta medarbetare tack vare att vi leder den gröna omställningen inom stål och därför är en attraktiv arbetsgivare, men det är en viktig fråga för hela branschen, avslutar Jesper Vang.

Fakta: Hybrit-teknologin

Traditionellt sett har stål tillverkats i masugn med kol som reduktionsmedel för att avlägsna syre från järnmalmen, en process som släpper ut enorma mängder koldioxid. SSAB har tillsammans med LKAB och Vattenfall utvecklat hybrit-teknologin som gör det möjligt att producera fossilfritt stål och ersätta den traditionella masugnsmetoden. Väte används istället för kol i järnmalmsreduktionsprocessen, vilket innebär att restprodukten endast är vatten i stället för koldioxid. Koks ersätts med fossilfritt genererad el samt grönt väte.