Dette pulveret kan bli milliardindustri

Fra utsiden er det ikke mye som tyder på at det anonyme industribygget på Herøya huser det som kan bli et norsk industrieventyr. Men på innsiden utvikles et produkt som allerede er i bruk i glassindustri.

Det er trolig bare begynnelsen, og det hele startet med at et gammelt problem ble løst.

Selskapet ble etablert som følge av arbeid ledet av NTNU-professor Nuria Espallargas, for å gjøre det mulig å sprøyte silisiumkarbid – et av de hardeste stoffene i verden. Det har blitt omtalt som en «game changer».

– Du kan sitere meg på at jeg tror dette produktet vil skape milliardverdier, sa daværende NTNU-rektor Gunnar Bovim til Teknisk Ukeblad i 2018.

Den gangen var selskapet Seram Coatings i pilotfasen, med ni ansatte. I dag er det i ferd med å bli modent.

– Jeg tror Bovim vil ha sine ord i behold, sier Jens Lehrmann, administrerende direktør i Seram Coatings.

Han sier at de planlegger for milliardomsetning, og mener de også skal kunne skape store verdier for kundene sine.

Derfor er sprøyting av silisiumkarbid en nøtt

Men la oss først ta et steg tilbake: Hva er egentlig så stort med å kunne sprøyte silisiumkarbid?

Kort sagt er silisiumkarbid (SiC) et av de hardeste stoffene menneskeheten kan fremstille. På Mohs hardhetsskala har det verdien 9, mens diamant har verdien 10. Det gjør at det er svært motstandsdyktig mot slitasje.

SiC er også lett. Massetettheten er 3,5 gram per kubikkcentimeter. Tilsvarende er aluminium 2,7 og stål 7,7. Et annet materiale som har mange av de samme egenskapene er wolframkarbid, men med en massetetthet på 15,6 gram per kubikkcentimeter er det tyngre enn bly.

Belegg av SiC kan dermed ha en rekke bruksområder om det sprayes på en overflate. Men hvordan dette kan gjøres har vært en nøtt å knekke. For SiC går rett fra fast stoff til gass når det varmes opp. Dermed er det ikke bare å spraye det på en overflate for å få det til å feste seg.

Det er en metode for å få til dette som er utviklet ved NTNU, som ble patentert og nå danner grunnlaget for Porsgrunn-bedriften Seram Coatings, som vi besøker på Herøya.

Enkelt forklart pulveriseres SiC, og bakes inn i en blanding av andre stoffer. Pulveret kan da påføres ved hjelp av termisk sprøyting – en helt standardisert prosess som er svært utbredt i industrien i dag for å belegge materialer med ulike stoffer. Dermed kreves i prinsippet ingen spesialutstyr.

– Hele patentet vårt går på å lage et syltynt nanosjikt rundt SiC-partikler. Har den ikke det, går det rett til gassfase. Nå overlever det, for vi har et varmeskjold som gjør at det funker i termisk sprøyting, sier teknologidirektør Stian Sannes.

Forenkler produksjon av flasker

Produktet Seram Coatings selger er dette pulveret, som kalles ThermaSiC. Det er allerede i bruk hos en produsent av glassflasker.

Her løser ThermaSiC et konkret problem, forklarer Lehrmann.

Produktet er et keramisk materiale, som motstår væting. Det vil si at en polert overflate av stoffet gjør at væske perler seg, omtrent som på en nyvokset bil.

I glassflaskeindustrien forsvinner mellom tre og fire prosent av produksjonen i kvalitetssjekken i prosessen på grunn av slitasje i formene de bruker.

Store deler av kostnadene ved produksjon av flasker er å smelte ned glasset. Flasker som har feil og må kasseres koster derfor produsenten nesten like mye å produsere som en flaske som ikke kasseres.

Flaskene blir til i en støpeform. Denne må smøres med grafitt, og prosessen er manuell. Smøringen skjer med en «dobørste» som børstes i formen med jevne mellomrom. Hensikten er at glasset ikke skal sitte fast i formen.

Etter smøring må de første flaskene kasseres fordi de har forurensing fra grafitt. I tillegg slites formene ut, og må byttes for hver million flaske som er produsert.

Små beløp blir store summer

– Hver flaske er et lite beløp, men det skalerer seg veldig opp. Dette er en industri med lave marginer, og det er høyt volum, sier Lehrmann.

– Det produseres mellom 700 og 800 milliarder flasker i året i verden. Det koster omtrent 1,50 kroner å produsere en flaske. Hvis du ganger opp det med fire prosent, så sier det seg selv at dette er interessant for industrien som helhet, sier han.

Fabrikken som nå bruker ThermaSiC produserer en million flasker hver dag. Løsningen, som innebærer å belegge innsiden av formene med produktet, sørger for at formene ikke må smøres, og at ingen flasker må kastes på grunn av forurensing av glasset.

Det har med egenskapene produktet å gjøre. Flytende glass er en væske, og den fester seg ikke til materialet.

Det samme gjelder flytende metall. Stål belagt med ThermaSiC kan løse flere problemer, og Seram Coatings har blinket seg ut industrikunder som jobber med galvanisering. Enten det er spikre eller stålplater som skal galvaniseres med aluminium eller sink, er det en utfordring av flytende metall fester seg steder man ikke ønsker det.

Da kan selskapets belegg redusere problemet. Seram Coatings samarbeider også med Norsk Hydro og HyCast for å se på anvendelser innen smeltet aluminium.

Skal teste tynnere bremseskiver til tog

At materialet er hardt har gjort at de også har et testprosjekt med produsenter av togbremseskiver. Disse er i dag dimensjonert for å slites ned over tid. Det koster togoperatørene penger, i og med at de må betale for tonnkilometer. Tynnere bremseskiver kan spare mange tonn.

Ved å belegge skivene med ThermaSiC kan de gjøres tynnere og lettere. Et testprosjekt skal etter planen kjøres i Sør-Europa senere i år.

Selskapet har også et prosjekt med den europeiske romfartsorganisasjonen ESA om å teste ThermaSiC i rom- og luftfart. At materialet er lett og slitesterkt åpner for mange bruksområder også der.

Men tilbake til flaskene. Det finnes mange materialer som kan påføres som et belegg, og som avviser væske. Kan de ikke bare bruke teflon eller noe lignende i glassformene?

– Dette er et genuint stort problem i glassindustrien generelt. Mange kloke hoder har testet ut det ene og det andre. Det er høye temperaturer, og så langt har ikke den teknologiske verdenen funnet et svar på problemstillingen. De står der fortsatt med dobørsten med grafittbelegg, sier teknologidirektør Sannes.

Han sier at deres tester viser at det norske produktet unngår hele problemstillingen. Noe mer utviklingsarbeid må gjøres for å kvalifisere løsningen fullt ut.

Flasker finnes i handelen

– Men kjernepunktet er demonstrert i den forstand at denne flasken er produsert med vårt produkt, sier han, og holder opp en whiskyflaske produsert for en større whiskyprodusent, og som finnes i butikkhyller i dag.

Motstandsdyktighet mot slitasje er også et viktig poeng. Flytende glass sliter mye på metalloverflater, og påvirker overflaten kjemisk.

– Du kunne hatt teflon, men da ville du hatt problem med temperatur. Tradisjonelle belegg som wolframkarbid tåler ikke temperaturene, og har ikke de rette kjemiske egenskapene. Med ThermaSiC blir det ingen klebing, og flasken sitter ikke fast i formen, sier han.

– Hvor lenge holder belegget seg, og kan det legges på mer når det trengs?

– Du ønsker jo alltid at ting skal vare til evig tid. Men siden termisk sprøyting er en standardprosess i industrien så er det enkelt å legge på mer når det er behov, sier Sannes.

Vil inn i flymotorer

Seram Coatings ser for seg at ThermaSiC kan brukes på en rekke andre områder i fremtiden. For eksempel bremseskiver på biler når det nå kommer skjerpede krav til partikkelutslipp fra bremser, eller som belegg på turbiner i jetmotorer.

Veien frem til at ThermaSiC kan brukes i fly er et lengre løp. Kvalifiseringstiden er lang, og brukes av SiC må typisk være en del av grunndesignet i for eksempel en flymotor.

– Det er tross alt mennesker involvert. Detter et fly ned så er det ikke så hyggelig. Sånn sett er det litt mer uskyldig med en flaske, sier Sannes.