Samverkansprojekt kring energisnåla kalla magneter

2021-02-05

Europeiska regionala strukturfondsprogrammet för Småland och Öarna och Region Kronobergs län har beslutat bidra till ett nytt samverkansprojekt mellan Uppsala universitet, Linnéuniversitetet och ett kluster av teknikföretag i Småland. Projektet på ca 19 miljoner kronor har som mål att utveckla miljövänliga och energisnåla supraledande magneter där forskning, teknisk utveckling och innovation kan kombineras till global konkurrenskraft.

vertikalkryostat
Toppen av den fem meter djupa termos (vertikalkryostat) som ska användas för att kyla ner magnetprototypen till -270 grader Celsius under testerna i FREIA-laboratoriet.
Foto/bild: Mikael Wallerstedt

Den tekniska utvecklingen står inför ett teknikskifte från ”varma” normalledande magneter till ”kalla” supraledande magneter. Normalledande ”varma” magneter använder vatten eller luftkyld kabel, medan supraledande ”kalla” magneter utnyttjar en supraledande effekt som skapas vid nedkylning med flytande helium. Dessa supraledande magneter, som ställer extremt höga krav på konstruktion och tillverkning, möjliggör mycket högre strömtäthet än normalledande magneter. Därför kan de vara mycket mindre i storlek men samtidigt uppnå ett högre magnetfält med en minskad total energiförbrukning.

Tekniken är mogen

För att möjliggöra en utveckling och tillverkning av dessa magneter krävs innovationssamverkan mellan forskning och näringsliv. Projektet – Kompetens- och teknikspridning om kalla magneter för tillgång till en breddad internationell marknad – som nu fått finansiering från den Europeiska regionala utvecklingsfonden (ERUF) och Region Kronobergs län hoppas kunna kombinera kompetenser inom forskning, ekonomi, teknik och innovation för att kunna konkurrera på en global marknad.

Teorin och tekniken med supraledande magneter är relativt mogen, men än så länge finns inte någon etablerad tillverkning i Sverige. Projektet ska använda ny tillverkningsteknik för att producera en innovativ ny typ av magnetisk konstruktion (Canted Cosine-Theta design) som kan användas för att styra laddade partiklar som elektroner och protoner. De medverkande företagen i Småland har nödvändig baskompetens för att, med viss kunskapsutveckling inom teknik och företagsekonomiska modeller, kunna lära sig att tillverka supraledande magneter. Här kan Uppsala universitet och Linnéuniversitetet stå för kompetensutvecklingen.

Behöver varandra

Olof Karis
Olof Karis, professor vid Institutionen för fysik och
astronomi och projektets ledare.
foto: Mikael Wallerstedt

Deltagarna i projektet kompletterar varandra och tillhandahåller tjänster eller tillverkar delar som är relevanta för projektet – en förutsättning för tillväxt och kompetensutveckling.

– Projektet syftar till att förstärka kunskap, kompetens och innovationsförmåga i en småländsk företagsgruppering och därmed på sikt näringslivet i Kronobergsregionen. Uppsala universitet, Linnéuniversitet och den småländska företagsgrupperingen kombinerar sina unika kompetenser, säger Olof Karis, professor vid Institutionen för fysik och astronomi och projektets ledare. Vi behöver industriella partners för att kunna utveckla forskningen. Och företagen behöver oss för kompetensutveckling.

Prototyp det första steget

Inom projektet tror man att supraledande magneter blir ett alltmer viktigt verktyg inom vetenskap, medicin och industri i framtiden. Första steget mot målet är att tillverka en prototyp för forskningsanläggningen CERN i Schweiz. Prototypen ska tillverkas med miljövänligare metoder och teknologi än redan etablerad tillverkning.

– De här supraledande magneterna avser CERN använda för uppgradering av deras stora accelerator. Även andra stora forskningsanläggningar är redan intresserade av dessa magneter. I framtiden kan vi använda dem också för t.ex. cancerterapi inom sjukvården, tror Roger Ruber, forskare vid institutionen för fysik och astronomi och tekniskt ansvarig i projektet.

Förhoppningen är att projektet kommer att stå för den första fullständiga utvecklingen av den här typen av magneter i Sverige.

– Vi kommer att erbjuda industrin möjlighet att behärska den erforderliga tekniken, säger Olof Karis. Supraledande magneter har definitivt stor potential att vara ett paradigmskifte för tillämpningar där starka magneter behövs. De kommer att dessutom att vara miljövänligare alternativ!

Anna Malmberg

SAMVERKANSPARTNERS I PROJEKTET

Uppsala universitet tillhandahåller FREIA-laboratoriet som är en forskningsinfrastruktur av nationellt intresse med tekniska resurser och personal för aktiviteter som ligger i gränslandet mellan grundforskning och industrisamverkan. FREIA-laboratoriet kommer att utveckla magneten och testa den i det supraledande tillståndet vid – 270 grader Celsius för att bekräfta dess egenskaper i det supraledande tillståndet.

Linnéuniversitetet är mycket aktivt inom ekonomi och teknik. Institutionen för maskinteknik har ett fokusområde i produktutveckling där man utvecklar nya teorier inom produktutveckling och produktdesign. Inom ekonomi studerar man entreprenörskap, ledning och organisering. Institutionen för ekonomistyrning och logistik studerar effektivisering av processer i försörjningskedjor.

Scanditronix Magnet AB är specialist på att utveckla och tillverka normalledande ’varma’ elektromagneter för användning i partikelacceleratorer. Magneterna används för att styra och påverka partikelstrålen i acceleratorerna. Scanditronix Magnet uppgift blir att ta hand om upphandling, tillverkning och montering av alla delar till i den supraledande magneten.

Ryd-Verken AB är specialist på verktygstillverkning, avancerad bearbetning och pressning. Här finns stora avancerade bearbetningsmaskiner som behövs i det här projektet. Ryd-Verken kommer i det här projektet att utföra den avancerade bearbetningen av de en meter långa magnetspindlarna med tredimensionella spår för supraledande kabel.

Vattenskärningsteknik i Vislanda AB är specialist på så kallad abrasiv vattenstråleskärning. Företaget har sedan starten kontinuerligt investerat i den senaste tekniken och i utrustning för högsta möjliga precision vilket är nödvändigt för att klara de höga kraven i projektet.

Fler nyheter