Metalliska Material

Projektinitiativ #59: 3D analysis of component performance

The increasing demand for high performance cast iron components in applications e.g. requiring increased combustion pressures to safeguard reduced emissions in combustion engines, gives rise to increased thermal and mechanical loads. High performance components are realized by an improved understanding of the active damage and deformation mechanisms.

7 februari, 2017 • 4 minuters läsning

Therefore, characterization of the graphite and the matrix microstructure is needed in Swedish foundry industry to ensure component performance. The common way to do this characterization is to take a sample and analyze it in two dimensions. There are clear limitations to this as local variations are often present in cast materials. Furthermore, even if static testing, fatigue testing and thermo-mechanical testing promote some understanding of the damage and deformation mechanisms, deeper understanding is only possible for in situ analyzes in three dimensions. This can be accomplished using tomography methods.

The basic approach of this project initiative is to investigate whether it is possible to quickly describe the material microstructures in three dimensions in order to get a far safer description. The uniqueness of this effort is to investigate various concepts for time effective characterization of the microstructure in cast iron (grey, ductile and compacted) in three dimensions. Here 3D information for the quantification of pore and graphite fraction of the cast irons will be compared with classical microscopy 2D data. Additionally, the potential for in-situ tomography of damage and deformation mechanisms to elucidate the grain structure and the elastic strains of individual grains will be considered. It is envisioned that correlating observations at different length scales can achieve a deeper understanding of the material properties.

For the analysis of strains in the interior of the materials full-field methods, like digital volume correlation (DVC), can be used based on the volume images. For future larger research projects, the viability of utilizing synchrotron light available at MAX IV in Lund will be investigated for applications requiring improved spatial and temporal resolution of the 3D analyses.

The presented initiative is important for the competitiveness of Swedish automotive and foundry industries. Since the methods used in the feasibility study are generic the results of the project ought to be of interest for e.g. the steel industry and additive manufactured materials.

Namn Torsten Sjögren
Organisation RISE Research Institutes of Sweden

Kommentar #1

Advanced 3D characterization techniques can provide deeper understanding of material properties, and may thereby lead to higher component performance levels. From a more extensive knowledge of cast materials, we may also define a set of key material parameters that could be monitored and enable the development of more relevant on-line methods for quality control.
A possible further extension of the proposed project initiative would therefore be to relate the knowledge of cast materials obtained from the proposed 3D characterization studies to more relevant on-line measurement techniques for quality control.

Namn Bertrand Noharet
Organisation Swerea KIMAB

Kommentar #2

A very important initiative to increase the understanding of cast iron microstructures, and how they influence the final properties. We know that 2D not is enough to fully understand the behavior and therefore 3D and DVC is a very interesting approach. The influence of defects on the mechanical properties is also interesting, as well as defect detection and quality.

Namn Lennart Elmquist
Organisation Swerea SWECAST

Kommentar #3

Full 3D-analysis of the microstructure of cast irons, including graphite classification, identification of defects and pores as well as the possibility to monitoring crack growth are very interesting for companies such as Scania.

First it could replace or complement the time consuming and partly subjective 2D-analysis done using classical microscopy. Today conventional 2D microscopy in connection with analysis software is used to characterize cast irons on a daily basis in companies such as Scania and the following classification of the irons are done according to relevant ISO-standards. The process is however time consuming and to some extent also subjective and dependent on the choice of measuring spots done by the metallurgist. Further, usually a single 2D slice of the specimen is analysed and used to characterize the entire specimen giving large uncertainties regarding the microstructure of the rest of the specimen where different solidification and cooling rates may give large differences in the microstructure. The possibility to use 3D scanning computed tomography and full field analysis methods such as DVD (Digital Volume Correlation) would eliminate the drawbacks with the 2D- characterization methods used today. Instead a 3D analysis would give a much more objective and correct characterization of the structure of the specimen.

Secondly it could be used as an very important research tool when analysing damage and crack propagation in different types of fatigue problems. The possibility to reveal the growth of microcracks and the changes of the microstructure during different stages of the fatigue process would enhance the knowledge and improve our possibilities to design more durable components.

Namn Jessica Elfsberg
Organisation Scania CV 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.