Next-Gen Processing of High-Performance Tool Steels
- Reference number
- ID25-0041
- Project leader
- Krajnik, Peter
- Start and end dates
- 260101-301231
- Amount granted
- 3 250 000 SEK
- Administrative organization
- Chalmers University of Technology
- Research area
- Materials Science and Technology
Summary
Predictive models and simulation tools are necessary for sustainable future machining of advanced tool steels, as they support the industry adoption of new, difficult-to-machine grades. The interplay of material properties (e.g., hardness, strength, and adhesiveness) poses significant challenges for Uddeholm's customers. A better understanding of and ability to predict these behaviors are critical to enabling the broader industry adoption of high-performance steels. TOOL-STEEL project aims to: •"Advance fundamental understanding of tool – workpiece interactions by linking microstructure, tool wear mechanisms, and machinability – laying the scientific foundation for material-aware machining of advanced tool steels. •"Generate high-quality machinability data for advanced tool steels under both lab and industrial conditions. This data will be integrated with the MCutSim digital twin platform, enabling accurate tool wear prediction and process optimization for new steel grades. •"Implement pilots acting as the demonstration facilities and seeds for wider adoption of tool steels. 2 large-scale pilots lead by Uddeholm (for plastic-injection molds and giga-casting) •"Secure competence around machining/abrasive technologies necessary to secure the adoption of tool steels critical mass. By the above, TOOL-STEEL will provide the steel-manufacturer a competence needed to further expand its market niche and lead the way to sustainable steelmaking and tool manufacturing.
Popular science description
Den moderna tillverkningsindustrin har ett ständigt växande behov av verktygsstål med allt högre prestanda som kan motstå de extrema belastningar (värme, mekaniska laster och nötning) som uppstår i plastformning och pressgjutning av aluminium (Giga-casting), vid tillverkning av stora komponenter till fordonsindustrin. Uddeholm, en global ledare inom verktygsstål, leder utvecklingen av dessa avancerade verktygsmaterial. Men eftersom verktygsstålen som används inom applikationsområdena är både mycket hårda och starka, gör det dem svåra att maskinbearbeta till färdiga verktyg. Uddeholms kunders utmaning är att kostnaden för verktygstillverkning blir hög på grund av ökade skärverktygskostnader, dålig ytfinhet och långa ledtider med kvalitetsbrister hos verktygsmakarna. Detta blir ett särskilt stort problem när verktygsmakaren försöker använda nyutvecklade stålsorter de saknar erfarenhet att bearbeta för första gången. TOOL-STEEL projektet har som mål att förbättra kunskapsläget kring maskinbearbetning av avancerade verktygsstål genom att kombinera bearbetningstester med digitala simuleringar, och på så vis möjliggöra en hållbar verktygstillverkning. Projektet kommer generera ny välbehövd kunskap hur unika nyutvecklade verktygsstål beter sig vid maskinbearbetning och slipning/polering till färdig verktygsyta. Informationen integreras med plattformen MCutSim, ett simuleringsverktyg och plattform för Digital Tvilling av maskinbearbetningsprocessen som Chalmers utvecklat. Genom att simulera maskinbearbetningen på förhand, kan verktygsmakarna bättre optimera rätt skärverktyg, reducera antalet skärverktyg, spara elektricitet och snabbare introducera nyutvecklade verktygsstål utan ökad risk. Ur långsiktigt strategiskt perspektiv stöder TOOL-STEEL projektet Sveriges ambition att leda resan mot smart och hållbar tillverkningsindustri. Genom att hjälpa Uddeholm, verktygsmakare och verktygsanvändare samarbeta med digitala verktyg, möjliggör projektet att verktygstillverkningens ekosystem kan fokusera på hållbara verktygsstål med hög prestanda och överlägsen tillverkningskostnad per detalj. Istället för verktygsstål med låg prestanda och hög miljöbelastning som lågprisalternativet faktiskt innebär. Det stärker konkurrenskraften för Svensk tillverkningsindustri, samtidigt som ansvarstagandet bidrar till en mer klimatneutral och resurseffektiv framtid för kommande generationer.