Metalliska Material

Projektinitiativ #30: SimIndProc-Stöd vid datorsimulering av industriella processer

Idag finns kraftfulla datorprogram, s k multifysikprogram, för processimulering, till exempel värmeledning, gasströmning, vätskeströmning, elektromagnetism, kemiska reaktioner och kombinationer av dessa. Hinder för användning av dessa program inom industrin är ofta hög inköpskostnad, svårigheter att hitta/frigöra lämplig simuleringsansvarig, stor investering i att lära sig programvaran och svårigheter att i detalj klarlägga programmens möjligheter och begränsningar att simulera de egna processerna. Förutom rätt programvara fordras bra indata, ofta inte enkelt att ta fram, för att lyckas med simuleringen. Slutligen måste man genomföra mätningar i processen, inte heller det enkelt i många fall, för att veta om simuleringarna varit framgångsrika.

2 januari, 2017 • 4 minuters läsning

Jesper Oppelstrup presenterar initiativ #30 på programkonferensen Metalliska Material 2017

För att minska ovanstående hinder startade vi, doc. Anders Salwén (då på Swerea KIMAB) och prof. Jesper Oppelstrup (då på Numerisk Analys, KTH), för ett antal år sedan ett samarbete och har genomfört ett antal projekt med flera olika företag om simulering av industriella processer med kommersiella eller egenkonstruerade datorprogram. T ex är programsystemet COMSOL Multiphysics väl lämpat för modellering och vi samarbetar fortlöpande med programleverantören Comsol, Inc., om olika modellerings- och problem-formulerings-idéer. Det finns dock ingen kommersiell bindning till Comsol.

Samarbetet har fungerat som tänkt och vi, AS (Innoxinetix AB) och JO (NEOKO AB) – vill därför erbjuda våra tjänster, gärna i samarbete med andra forskningsutövare, till företag, som överväger att datorsimulera någon av sina av processer.

AS har lång erfarenhet av utvecklingsarbete i och med materialindustrin. JOs insatser gäller bedömning av kommersiella programs huvudkarakteristika, matematisk och numerisk modellutveckling samt implementering. Vid vårt samarbete kunde en del av implementerings- och simuleringsarbetet ofta utföras av examensarbetare eller doktorander, vilket sänkte kostnaden.

Vi kan vara bollplank vid upphandling av programvara, ta ansvar för inledande simuleringar eller genomföra större modellerings- och simuleringsarbeten, innan företaget känner sig moget att ta över ansvaret.

Exempel på samarbeten ges nedan. Detaljer som företagsnamn, projekttid och kostnad ges av naturliga skäl inte. Om något är särskilt intressant kan vi eventuellt, efter kontakt med aktuell uppdragsgivare, ge sådan information.

1. Reaktiv gastransport: Modellering av oxidreaktion av vätgas i porösa kroppar i en kontinuerlig ugn. Laboratoriemätningar genomfördes på enstaka kroppar och på ugnen.
Reduktionsmodellen behöver tillgång till experimentella data för kinetiken för oxidreduktionsprocessen. De gjorda mätningarna kunde inte ge alla kinetiska parametrar vilket omöjliggjorde en slutlig validering genom jämförelse mellan simulering och experiment, men för övrigt kunde allt väsentligt modelleras.

2. Supersoniskt gasflöde i en gasatomiseringsdysa: Här simulerades gasflödet i Swerea KIMABs gasatomiseringsdysa utan smältstråle. Simuleringarna visade att ett backflöde uppstod på grund av en ca 0.1 mm hög kant nära mynningen för smältstrålen. Detta förklarade de observerade påfrysningsproblemen. Simuleringarna visade också hastighetsgradienter i gasflödet, vilka anses styra storleken på de bildade metalldropparna.

3. Gaskylning av komponenter efter värmebehandling: Simuleringen genomfördes med ett kommersiellt datorprogram med en förenklad behandling av gasströmning. Svalningsdata för komponenterna kan etableras med hjälp av termoelement, som följer med komponenterna genom ugnen, men det är dyrt, och blev inte gjort. Därmed kunde inga säkra slutsatser dras om beräkningarnas tillförlitlighet.

4. Längdutvidgning av valsämnen före valsning: Noggrann mätning av längdutvidgningen av valsämnen har blivit möjlig med UWB-radar-teknik. Ur dessa data kan man, genom jämförelse med provstavar under kontrollerade förhållanden, extrahera ämnestemperaturer. Med denna teknik skapades ett verktyg för valsningsoperatören att avgöra när ämnet skulle tas ut för valsning. Projektet pågår eventuellt fortfarande, men utan vår eller Swerea KIMABs medverkan.

5. Pressningskrafter för styrpinnar i t ex motorblock: Med olika modeller för friktion simulerades de krafter som behövs för inpressning av styrpinnar vid olika geometrisk utformning av styrpinnar och förborrade hål. Ingen slutsats har kunnat dras än på grund av att utvärderingen av presskrafter har försenats hos företaget av prioritetsskäl.

6. Stelningskrympning mm. i stränggjutning: Två-dimensionella och rotations-symmetriska simuleringsmodeller utvecklades på Swerea KIMAB som pilot-projekt för simulering av komplett stränggjutning inkluderande effekter av strålning och stelningskrympning på värmeöverföringen mellan skal och kokill. Resultaten, som var bland de första med komplett koppling mellan stelnat skal, smälta, och kokill, rapporterades i ett EU-projekt med Swerea KIMAB. Projektet valde en annan simuleringsplattform och därmed blev våra modeller aldrig validerade i 3D.

7. Topologisk optimering av förstyvningselement i fartygsskrov: En topologisk optimering genomfördes med COMSOL, som visade hur förstyvningselementet kunde bära och fördela lasten. Därmed kunde dess detaljer utformas för litet materiallspill och enkel tillverkning.

8. Strömning i roterande kanal: Utveckling av beräkningsmodeller för och formoptimering av utloppskanal för snabbt roterande maskin. Projektet pågår.

Erfarenheterna från Reaktiv gastransport skulle kanske kunna utnyttjas vid utredning av järnmalmsreduktion med vätgas.

Namn Anders Salwén
Organisation InnoXinetix AB

Nyhet

Välkommen till TripleM!

TripleM är en ny journalistisk plattform för metall-, mineral- och gruvindustrierna. Vi följer tekniken, affärerna, forskningen och människorna som formar branschen, allt med ett nordiskt perspektiv, nyfikenhet och en ambition att förklara hur branscherna hänger ihop.

Mats Janson 10 september, 2026 • 2 minuters läsning

Idén bakom TripleM bottnar i det faktum att metaller finns överallt i våra liv. Och att kunskapen, arbetet och vägvalen bakom dem trots det sällan får det utrymme de förtjänar.

TripleM ska därför vara en plats för alla som arbetar i branschen och för dem som vill förstå den bättre. Vi vill inte bara berätta att en investering görs eller att en teknik utvecklas, utan också varför det spelar roll för produktionen, människorna och samhället runt omkring. Samtidigt är branscherna som vi bevakar stora och spretiga. Därför erbjuder vi möjligheten att skräddarsy vilken typ av nyheter och uppdateringar man vill ta del av.

Flera av oss som är med och lanserar TripleM har arbetat inom metall-, mineral- och gruvindustrierna med journalistik, kommunikation och affärsutveckling. Rent redaktionellt vill vi vara nära branschen och självständiga i vår bevakning. Samarbetspartner bidrar med kunskap, perspektiv och kontakter, men redaktionen bestämmer vad vi bevakar och publicerar. Vår uppgift är att ställa frågor, kontrollera uppgifter och skilja resultat från löften.

Sajten är vårt första steg med intervjuer, fördjupningar och forskningsbevakning. Under hösten växlar vi upp med poddar och nyhetsbrev, en bit i taget för att varje del ska bli genomarbetad och användbar. Längre fram vill vi även skapa fler möjligheter för människor i branschen att mötas och utbyta kunskap.

Nu vill vi gärna höra från dig vad som behöver förklaras bättre? Vem borde vi träffa? Vilka frågor saknar du i bevakningen?

Välkommen till TripleM, vi ser fram emot att lära känna dig!

Tipsa oss!
Har du tips, idéer och tankar kring vad vi på TripleM ska skriva om?
Här hittar du kontaktuppgifter.

Nyhet

Slites kalktillstånd står fast

Heidelberg Materials har fått ett lagakraftvunnet tillstånd för fortsatt och utökad kalkstensbrytning i Slite under 30 år. Högsta domstolen tar inte upp överklagandena. Därmed är tillståndsfrågan avgjord, men bolagets planerade CCS-anläggning är fortfarande pausad i väntan på en finansieringslösning.

Redaktionen 10 september, 2026 • 2 minuters läsning

Högsta domstolen meddelade den 7 september att den inte beviljar prövningstillstånd för överklagandena av Heidelberg Materials täkttillstånd i Slite på Gotland.

Mark- och miljööverdomstolen hade redan i november 2025 beslutat att inte pröva överklaganden från bland andra föreningen Urbergsgruppen och ett antal markägare. När ärendet inte heller tas upp av Högsta domstolen står mark- och miljödomstolens ursprungliga avgörande fast och vinner laga kraft.

Tillstånd för 30 års brytning

Mark- och miljödomstolen vid Nacka tingsrätt beviljade tillståndet i maj 2025. Det gäller i 30 år och omfattar fortsatt och utökad brytning av kalk- och märgelsten i File hajdar-täkten samt märgelsten i Västra brottet.

Heidelberg Materials får också uppföra anläggningar för sortering, krossning och transport av materialet samt leda bort inläckande dag- och grundvatten från täkterna. Kalkstenen används som råvara vid bolagets cementfabrik i Slite.

Tillståndet innehåller ett stort antal villkor om bland annat yt- och grundvatten, naturvärden, buller, vibrationer, damning och kemikaliehantering. Domstolen beviljade även Natura 2000-tillstånd och dispens från vissa bestämmelser i artskyddsförordningen.

Domstolen bedömde att täktverksamheten inte äventyrar den allmänna dricksvattenförsörjningen eller vattenuttag ur enskilda brunnar i täkternas närhet. Om verksamheten ändå skadar brunnar inom det fastställda påverkansområdet ska Heidelberg Materials ordna en alternativ dricksvattenförsörjning.

Bolaget ska investera 1,5 miljarder

Heidelberg Materials uppger att omkring 1,5 miljarder kronor ska investeras i skydds- och kompensationsåtgärder för vatten och natur på Gotland.

I åtagandena ingår enligt bolaget insatser som ska stärka dricksvattenförsörjningen. De planerade åtgärderna beräknas fördubbla den lokala kapaciteten för dricksvatten. Ett kontroll- och uppföljningsprogram ska användas för att följa effekterna och vid behov justera åtgärderna tillsammans med tillsynsmyndigheterna.

Investeringens storlek och den beräknade fördubblingen av dricksvattenkapaciteten är uppgifter från Heidelberg Materials. Effekterna har ännu inte uppnåtts utan är beroende av att åtgärderna genomförs och fungerar som planerat.

CCS-projektet är fortfarande pausat

Det långsiktiga täkttillståndet är en förutsättning för Heidelberg Materials planer på att bygga en anläggning för avskiljning och lagring av koldioxid, CCS, vid cementfabriken.

HD-beskedet innebär däremot inte att CCS-projektet har återstartat eller att finansieringen är klar. Utvecklingsarbetet är fortfarande pausat medan bolaget arbetar vidare med finansieringsfrågan.

Heidelberg Materials står fast vid ambitionen att genomföra satsningen. Enligt bolagets egen beräkning skulle anläggningen kunna minska Sveriges samlade klimatutsläpp med upp till fyra procent. Uppgiften är en prognos och inte ett uppmätt resultat.

Tillståndet undanröjer därmed den rättsliga osäkerheten kring den långsiktiga råvaruförsörjningen till cementfabriken. Det återstår fortfarande ett separat investerings- och finansieringsbeslut innan CCS-planerna kan förverkligas.