Magnetostriktiva material kan få stor betydelse som läges- och vibrationsgivare.

Ett annat användningsområde är i vibratorer för ultraljudstvätt. Feredyn i Uppsala är ett av de tre företag i världen som utvecklar materialet.

Magnetostriktiva material är det tungvrickande namnet på legeringar som utvidgar sig när de utsätts för ett magnetfält. Om magnetfältet alstras av en elektrisk ström kan man därför få en mycket enkel koppling mellan styrelektronik och mekanisk rörelse.

I de flesta maskiner är elektroniken bara ett hjälpmedel för den mekanik som ska göra det egentliga jobbet. Mellan elektroniken och mekaniken finns det ett elektromekaniskt gränssnitt som oftast är en motor som följs av en mekanisk, hydraulisk eller pneumatisk överföring. Ofta har den både glapp och dödgång.

Med magnetostriktiva material skulle man kunna bli kvitt större delen av de krångliga gränssnitten mellan elektroniken och den mekaniska rörelsen.

Än finns det väldigt få kommersiella tillämpningar för tekniken, men många prototyper är under utprovning. Orsaken är att de magnetostriktiva materialen knappt har kommit ur utvecklingsstadiet. Idag finns bara tre företag i världen som tillverkar magnetostriktiva material. Ett är amerikanskt, ett japanskt och det tredje är Feredyn Europe i Uppsala.

Det är ett litet företag: en VD och en ingenjör i Uppsala samt en säljare som är stationerad i Padua i Italien. Lokalen i Uppsala är ett mellanting mellan en fabrik och ett forskningslab med apparater som skulle glädja en dr Frankenstein.



Samarbetar med Lund


Magnetostriktiva material har en begränsning. Det kan inte användas för frekvenser över 5 kHz på grund av att virvelströmmarna blir för stora. Därför utvecklar Feredyn ett nytt kompositmaterial tillsammans med materialforskare vid Lunds Tekniska Högskola.

- Vi vill komma upp till frekvenser i ultraljudsområdet, långt över 20 kHz, säger Lars Sandlund, VD för Feredyn Europe.

- Nu tangerar vi 60 kHz, men målet är att komma upp till frekvenser på över 1 MHz.

En tillämpning vore aktuatorer till ultraljudstvättar med hög effekt. Tekniken skulle kunna göra rent hus med farliga lösningsmedel och tvättvätskor som till exempel används för att tvätta kretskort, anser Lars Sandlund.

- Kretskort är bara ett exempel. I själva verket är det väldigt vanligt att man tvättar av alla möjliga detaljer och komponenter som har bearbetats på något sätt.



Exakta givare


En annan tillämpning är att köra tekniken baklänges. Då skulle en magnetostriktiv komponent kunna användas som en mycket exakt läges- eller vibrationsgivare utan rörliga delar.

Vid Feredyn undersöker man också om det går att framställa magnetostriktiva material i form av en tunn film med tjockleken 10 μm.

Filmen skulle kunna fästas på änden på en ljusledare och fungera som en magnetfältsgivare.

En mer fantasirik idé är att använda materialet i en ny typ av elmotor i mikroformat. Motorn uppfanns 1986 av Lothar Kiesewetter i Berlin och den vidareutvecklas nu av ett företag i Vancouver i Kanada.

Det finns en marknad på en miljard dollar för tillämpningar som idag bygger på annan teknik än magnetostriktion.

- Det borde gå att erövra en god del av den marknaden med produkter som bygger på magnetostriktiva material. Sverige har faktiskt ett utomordentligt bra utgångsläge. Dels finns vi, dels finns det mycket duktiga forskare på området på LTH, KTH, på universitetet här i Uppsala samt hos ABB.

Per Stymne



Sällsynt material som utvidgar sig 1,4 - 2 promille


Det material som Uppsalaföretaget Feredyn tillverkar kallas för terfenol-D och är en legering med formeln Tb0.27Dy0.73Fe2. Tb står för terbium och Dy för dysprosium och båda är av sorten sällsynta jordartsmetaller.

Den här legeringen utvidgar sig 1,4 - 2 promille när man lägger på ett lämpligt magnetfält. Utvidgningen kan styras mycket exakt av magnetfältet. Dessutom är energitätheten hög, 14 000-25 000 J/m3, vilket innebär att materialet kan utveckla en stor kraft. De magnetostriktiva materialen lämpar sig därför eminent för aktuatorer, komponenter som alstrar små vibrationer med stor kraft.

Materialet terfenol-D utvecklades ursprungligen av den amerikanska flottan som ville göra kraftiga ultraljudssonarer för undervattensbruk.

Sonarerna skulle "belysa" föremål under havsbottnen. Med hjälp av hydrofoner och databehandling skulle man sedan kunna skapa sig en bild av havsbottnen och det otyg som eventuellt kunde finnas på den.

Idén har vidareutvecklats av bland andra ABB för tillämpningar där man vill kunna se vad som finns under havsbottnen. I många av de här utrustningarna sitter det Feredyntillverkade stavar av terfenol-D.

Men amerikanerna tog bara patent på legeringen terfenol-D i USA. Därför kan Feredyn sälja samma legering så länge som de håller sig borta från USA.