Ser bortom kobolt

En forskargrupp inom Sandvik har fått finansiering för att undersöka om det är möjligt att ersätta kobolt i bolagets bergborrkronor.

Sandvik satsar stort på innovation och cirka 2.600 av företagets 39.000 anställda bedriver forskning vid ett 50-tal FoU-center över hela världen. Två av dessa forskare är Ida Borgh, materialspecialist, och Susanne Norgren, expert på Sandvik Group. I flera år har de och andra inom branschen försökt hitta en lösning för att ersätta eller minska användningen av kobolt i företagets bergborrkronor.

En bergborrkrona finns i olika storlekar, och en mindre modell ser ut som en krona försedd med ett halvt dussin sfäriska skär. Sedan 1945 har Sandvik tillverkat skär av hårdmetall för bergborrning, där hård volframkarbid blandas med kobolt, som fungerar som ett bindemedel och skapar en extremt hård komposit som kan borra genom berg med en imponerande hastighet.

"Vi ville undersöka om det är möjligt att uppnå en liknande prestanda om vi ersätter kobolt med ett höghållfast stål", säger Borgh. I början av 2022 utlystes en ansökningsomgång för forskningsprojekt om hållbara metaller. Bakgrunden var bilindustrins övergång till elbilar och det därmed ökade trycket på världens tillgång till kobolt, som bland annat används i bilbatterier. Tiden var mogen att ansöka om finansiering.

Susanne Norgren

Sveriges innovationsmyndighet VINNOVA beviljade ett forskningsprojekt på 7 miljoner kronor under tre år i samarbete med Kungliga Tekniska Högskolan och Boliden Minerals, det svenska multinationella gruv- och metallföretaget.

"Vi är mycket stolta över att ha fått finansieringen och för samarbetet med KTH, vilket innebär att vi kan accelerera vår utveckling med hjälp av akademin och deras nyligen utvecklade modelleringsmetoder", säger Norgren. "Att dessutom ha slutkunden Boliden med i projektet är av yttersta vikt när det gäller att vidareutveckla materialet."

KTH kommer att ansvara för materialmodellering utifrån Sandviks krav, med hjälp av deras nyutvecklade metod som kan optimera nya höghållfasta stålsorter, som potentiellt kan användas som bindemedelsfas i hårdmetall.

Ida Borgh

"Metoden är unik och ligger i framkant", säger Borgh. "I kombination med material- och applikationskunskap från industripartners bildar detta ett starkt partnerskap. Sandvik Mining and Rock Solutions kommer att tillverka nya hårdmetallsorter baserat på förslagen i materialmodelleringen. Vi kommer att testa och analysera de nya materialen i vårt laboratorium, som är utformat för bergborrningstillämpningar. Borrkronorna kommer också att testas i en av Bolidens gruvor. Det innebär att vi täcker in hela värdekedjan i projektet."

Viktigt för hållbarheten

Projektet fick starkt stöd inom organisationen. FoU-chefen för hårdmetall, Annika Kaar, påpekar att detta är ett viktigt område för företagets hållbarhetsarbete. "Sandvik har redan minskat sitt behov av kobolt genom att återvinna använda borrkronor", säger hon. "Om detta forskningsprojekt blir framgångsrikt banar det väg för framtida koboltfria borrkronor. Detta kommer att ha en positiv inverkan ur ett hållbarhetsperspektiv och minska sårbarheten i leverantörskedjan."

Forskarna är optimistiska, trots den enorma utmaningen. Ett höghållfast stål kan mycket väl bli en bas för att ersätta kobolt. "Vi vill använda en specialeffekt för att öka stålets prestanda", säger Borgh. "Det här är extremt svårt. Ingen har gjort något liknande tidigare."

Annika Kaar

Projektet startade i oktober 2022. "Vi kommer att göra fälttester 2025", säger Kaar. "Det är spännande och vi är ivriga att gå vidare. Vi älskar innovation."