Kategoriarkiv: Fråga Doktorn

Fråga Doktorn (36)

Man ser ofta statyer av brons utomhus, men aldrig av mässing. Varför inte?

Mässing och brons är två material som båda till större delen består av koppar. Det är inte helt lätt att definiera de två grupperna men en tydlig skillnad är att mässing innehåller mer zink. Upp till 40 procent ger en mjuk mässing som kan valsas eller smidas, medan högre zinkhalter ger en gjutbar legering. Med sin gula färg som påminner om guld har mässing ända sedan medeltiden varit ett populärt och flexibelt material för tillverkning av ljusstakar, skyltar, musikinstrument och olika prydnadsföremål.

Brons är samlingsnamnet för ett stort antal legeringar med minst 80 procent koppar och oftast en hel del tenn. Brons är dyrare än mässing men har bättre gjutbarhet. Smältan flyter bra, krymper mycket lite och löser knappast några gaser under processen. Risken för sugningar och porer i gjutgodset är låg och därför har brons länge varit ett favoritmaterial för konstnärer som skapat statyer med hjälp av vaxmodeller och precisionsgjutning.depositphotos_7540575-stock-photo-statue-of-emperor-augustus

På en bronsstaty som står utomhus bildas snart ett överdrag av basiskt kopparkarbonat, en ärg som skyddar den underliggande metallen och ger statyn den patina som vi förknippar med gamla monument. Ärgen är alltid grönaktig men utseendet varierar beroende på miljön, framför allt i närheten av havsvatten som bidrar med klorider. Gamla antika bronsföremål har tack vare ärgens skyddande förmåga kunnat överleva flera tusen år i jord och vatten. Under 1800-talet började kemister experimentera med olika metoder för konstgjord patinering av brons, dels för att kunna reparera skadade arkeologiska fynd och dels för att kunna framställa nygjorda kopior med ”gammalt” utseende.

Zink däremot försämrar korrosionsskyddet i mässing, särskilt vid slitage och belastning samt i fuktiga miljöer. Mässingens ärg skyddar inte metallen på samma sätt och redan fingeravtryck kan ge fula fläckar på ett föremåls yta. I vissa fall sker till och med avzinkning med en porös, spröd kopparyta som resultat. Mässingsföremål passar därför bättre inomhus och i regel eftersträvar man en blank och välskött yta som får putsas ofta eller skyddas med vax eller lack.

UnknownAtt brons behållit sin popularitet som material för statyer beror alltså på flera faktorer, där god gjutbarhet och bra korrosionsskydd är de två viktigaste. Men nästan lika viktigt är nog att vi vet hur en staty ”ska” se ut! Ett mer rationellt val vore väl beständiga material som aluminium eller rostfritt stål. Ärgad brons vinner ändå tack vare att den signalerar tradition, god smak och beständighet.

 

 

 

Annonser

Fråga Doktorn (34)

När man äter räkor och skalar dem så får fingrarna en stark räklukt. Man sätter på vissa ställen fram ett fat med citronvatten för att skölja händerna. Det är inte särskilt effektivt, man kan fortfarande känna en viss lukt. Till och med om man tvättat händerna med tvål och vatten. Jag köpte en ”metalltvål” i en butik med hushållsartiklar, är formad som en vanlig tvål och används likadant. Jag förmodar att det är 18/8 stål. Den tar bort lukten direkt, bättre än både tvål och citron. Jag undrar vad händer och vad har den metallen för magiska egenskaper?

hq720

Att kunna tvätta händerna med tvål och vatten är egentligen rätt märkvärdigt. Få uppfinningar har räddat så många liv som tvålen eftersom den är en förutsättning för god hygien. När tvål tack vare industriella framställningsmetoder blev tillgänglig för alla gick spädbarnsdödligheten ner och det gick lättare att få bukt med olika typer av infektioner. Renlighet förknippas ofta med frihet från lukt, men det sambandet är inte alldeles enkelt. När svett processas av bakterier på kroppen bildas illaluktande men fettlösliga ämnen som löses upp av tvållöddret, och den odör vi vanligen förknippar med en otvättad kropp försvinner.

Men som du själv påpekar finns det andra doftämnen som tvålen inte rår på, bland annat i lök och räkskal. Dessa gasformiga ämnen är inte fettlösliga. De bildas i flera steg från en förening mellan aminosyror och svavelföreningar i löken och ställer bland annat till problem i matlagningen. I vatten bildar de nämligen svavelsyra och hur det känns att få det i ögat vet alla som har hackat lök utan cyklop (själv använde jag länge en gasmask från mellankrigstiden).

Nu råkar det vara så att metalliskt krom har en benägenhet att bilda stabila kemiska föreningar med svavel. Om du skulle ha ett förkromat dörrhandtag på din köksdörr att gnugga fingrarna mot vore alltså problemet löst – doftämnena från räkskalen skulle omvandlas till luktfria kromföreningar. Bor du modernt med plasthandtag är rostfritt 18/8-stål med sitt höga krominnehåll ett bra alternativ. Och om din diskbänk också är av den moderna sorten av granit kan du lugnt hålla tillgodo med din ståltvål – jag kan garantera att den håller lika länge som ditt matlagningsintresse. Men när du har använt den, kom ihåg att luktfri inte är detsamma som ren. För att ta kål på otrevliga bakterier är den vanliga handtvålen fortfarande bäst!

Fråga Doktorn (33)

En antikhandlare sa till mig en gång om föremål av tenn, ljusstakar, fat etc. att utsätt dem inte för kyla under – 11 grader för då förstörs metallen. De får tennsjuka. På Antikrundan i TV har man sagt – 13 grader. Vad händer egentligen?

Som gjutare är vi vana vid att metaller är metaller. De ska vara formbara och leda ström och gärna glänsa som silver, guld eller koppar. Blir de matta och fula på ytan kallar vi det korrosion och förklarar det med kemisk inverkan av syre och föroreningar. Men det finns undantag!

Tenn är en vanlig och relativt billig metall och dessutom en av de tidigast upptäckta. Redan för två tusen år sedan bröts den i Cornwalls gruvor och utgjorde en förutsättning för att tillverka brons. Från medeltiden och fram till 1800-talet var tennföremål eftertraktade hushållsartiklar för den som hade råd och det är ofta dessa antika föremål som råkar ut för det problem du beskriver.

Som metall betraktad har tenn ett par udda egenskaper. Den gnisslar till exempel vid deformation, så kallat tennskrik. Detta ljud uppkommer när metallkornen glider mot varandra och just för tenn samverkar dess stora kornstorlek och andra materialegenskaper till att ljudet blir hörbart för människan. Vill man lyssna på sprickbildning och deformationer i andra metalliska material får man använda olika akustiska mätinstrument, för tennet är ensamt om att vara så högljutt!

tennpestSedan har vi den så kallade tennsjukan, eller tennpesten som den oftare kallas! Den bildas mycket riktigt på ytan av tennföremål som förvaras långvarigt vid temperaturer under +13 °C. Man kunde tro att det är fråga om någon typ av korrosion. Men tenn reagerar endast obetydligt med syre och användes tidigt som korrosionsskydd för både koppar och järn genom att plåtar och föremål försågs med en förtenning, ett tunt yttre tennlager. Den matta ytan vi är vana att se på tennföremål är inget oxidskikt utan en medvetet polerad finish. Och förklaringen till har inte alls med kemi att göra.

Tenn är som sagt en metall, men bara under vissa förutsättningar. När smält tenn får stelna bildas den metall vi känner till, silvervit och glänsande. Den kallas vitt tenn eller β-tenn och om den är helt ren är den stabil ned till +13 °C. Vid lägre temperaturer sker en förändring i atomstrukturen. De metalliska egenskaperna försvinner och istället bildas α-tenn, ett grått, kristallint pulver, som inte leder ström och som är sprött snarare än formbart. Processen går långsamt eftersom atomerna har begränsad rörlighet vid de här låga temperaturerna. Men så småningom bildas gråaktiga, upphöjda fläckar på metallytan. Det är α-tennet som har lägre täthet än metallen och därför kräver mera utrymme.

Uppkomsten av tennpest påverkas av flera faktorer. Temperaturen inverkar kraftigt och över nollpunkten är processen mycket långsam. Fortfarande vid ­-50 °C tar det flera veckor innan angreppen är märkbara. Tillsats av olika legeringsämnen som bly, koppar eller antimon sänker omvandlingstemperaturen och gör metallen mer stabil. Å andra sidan kan mekanisk åverkan eller vibrationer påskynda processen. Och eftersom kontakt med grått tennpulver initierar omvandlingen kan tennpesten faktiskt smitta från ett angripet föremål till ett friskt. Att det gråa tennet uppträder som bölder på metallytan har väl bidragit till att begreppet tennpest fått fäste.

Har man väl fått sitt tennföremål angripet av tennpest finns inte mycket att göra. Det kan vara klokt att försiktigt putsa bort α-tennet så angreppet åtminstone avstannar för en tid. Få tillbaka det metalliska β-tennet kan man inte med mindre än att man smälter om hela föremålet och jag är rädd att det inte skulle vara populärt hos Antikrundans experter. Som gjutare kan jag dock tipsa om att den rena metallen smälter redan vid 232 °C så det räcker i normalfallet gott med en hyfsad gasbrännare och en silikonform. Lycka till och skicka gärna en bild på resultatet!

Fråga Doktorn (32)

Jag har hört att man börjat DNA-märka kopparkablar för att minska stölderna på järnvägsnätet. Hur fungerar det?

Kopparstölderna i Sverige ökade kraftigt för ett par år sedan, då världsmarknadspriset på koppar sköt i höjden. Järnvägen, elbolagen och olika fastighetsägare drabbades hårt. Det var inte bara det faktiska metallvärdet som kostade utan hela verksamheter stördes. Avklippta signalkablar med mera orsakade 2012 svenska tågresenärer 32 000 förseningsminuter, har någon räknat ut. Och när ett helt kyrktak försvinner över natten är det naturligtvis en förlust även för kulturarvet. Totalt ligger samhällskostnaden för kopparstölder på uppemot en halv miljard per år.

kopparAtt öka bevakningen är förstås ett sätt att minska stölder av attraktiva metaller. Men tänk om det gick att märka kopparn på ett lämpligt sätt, så att märkningen följde med skrotet genom handelskedjan?

DNA-märkning är en metod som de senaste året fått stor uppmärksamhet. Försäkringsbolag visar på sina hemsidor hur man kan köpa en liten burk med vätska som man sedan penslar på sin dator, fyrhjuling eller motorsåg. Vätskan påminner om nagellack men är i själva verket en ofärgad polymeremulsion som torkar in på föremålets yta. Det fina är att varje flaska innehåller en unik DNA-sekvens, antingen en ”riktig” sekvens från växtriket eller en som är syntetiskt framställd. Genom att topsa föremålet och skicka sekvensen på analys kan man sedan spåra ägaren. Dessutom innehåller de flesta produkterna även ”mikropunkter”, små kiseldioxidkorn som är märkta med en sifferkod. Där räcker det med ett mikroskop för att få svar.

kopparskrotFör att polisen snabbt ska kunna hitta märkningen innehåller vätskan dessutom fluorescerande färg. Man behöver alltså inte dränka hela föremålet i märkvätska utan det räcker att välja ut ett par smarta ställen att detektera lite i skymundan, ett skruvhuvud kanske eller en skarv. Det är ju inte meningen att märkningen ska nötas bort när man använder sina prylar.

För att återgå till din fråga stämmer det att både järnväg, elbolag och kyrkogårdsförvaltningar för närvarande testar metoden och på vissa håll sägs kopparstölderna helt ha upphört. Visst har världsmarknadspriset samtidigt gått ner men effekten av märkningen är ändå tydlig. Att klippa eller fragga materialet förstör inte märkningen och en fiffig bieffekt är att den faktiskt smittar av sig även på verktygen som använts att hantera stöldgodset. Vad som händer om man smälter ned märkt koppar har jag inte hittat några uppgifter om men även om DNA:t knappast överlever smälttemperaturen borde rimligen de små kiseldioxidkornen göra det. Frågan är dock om polisen har resurser nog att analysera slaggrester i smältverket.

Ett mer radikalt sätt att minska kopparstölderna är förstås att ersätta kopparen med andra metaller och material. Danska järnvägen experimenterar dels med aluminiumkablar och dels med vad man kallar bimetall, vilket helt enkelt är koppar legerat med lika stor mängd järn. Ledningsförmågan är fortfarande tillräcklig men skrotvärdet lågt eftersom det krävs ordentliga smältverk för att separera ut kopparn från materialet. Av samma skäl får ju statyer och andra utomhusföremål av brons oftast vara ifred för tjuvarna, och att polisen Helsingborg i november 2015 faktiskt beslagtog en hel porträttbyst av Hjalmar Branting i samma material får nog betraktas som rätt udda.

Fråga Doktorn (31)

När jag växte upp verkade saker som elektriska verktyg och hushållsapparater hålla hur länge som helst medan samma produkter i dag har en betydligt kortare livslängd. Vad beror det på? Borde inte den tekniska utvecklingen tvärtom kunna skapa produkter som håller ännu längre?

För inte alltför länge sedan gjorde de flesta människor en enkel koppling mellan livslängd och kvalitet. Bra grejer var sådana som höll länge, medan saker som gick sönder snabbt var skräp. Detta faktum drev naturligtvis på materialutvecklingen, eftersom hållbara material borde ge hållbara produkter. Vi uppfann slitstarka tyger, glaserad keramik, rostfritt stål, gummi som inte torkade, målarfärg som inte bleknade. Tungt, tjockt och hårt var entydigt positiva begrepp. Och om delar av en produkt eller maskin visade sig vara svaga länkar såg vi till att de blev utbytbara så att produkten kunde repareras och leva vidare.

Fortfarande byter vi däck på bilen när de är utslitna och vi renoverar våra hus. Men många av oss har för länge sedan slutat laga våra kläder eller reparera enklare hushållsapparater. Vi köper nytt istället. Det här handlar inte bara om att massproducerade saker är så billiga att vi har råd att köpa nytt, eller att reklamen påverkar oss att vilja byta upp oss till en senare modell. En minst viktig anledning är att vi vet alla komponenter i en modernt designad produkt går sönder samtidigt.

Ta en ny bil! Vi förväntar oss ett antal problemfria år men håller oroligt utkik efter de första tecknen på förfall. När verkstadsbesöken väl har börjat tenderar de nämligen att fortsätta. Titta på dina skor! Om sulorna ser slitna ut kommer strax snörena att gå av. Total makeover eller slänga och köpa nytt, det är valet.

För tillverkaren å sin sida är det en fråga om sunt förnuft. Varför slösa resurser på att framställa alltför hållbara saker? Bättre att ge konsumenten rätt kvalitet till ett lägre pris. Ett exempel är villaägarens häcksax. Kanske är den inte gjord för att hålla för mer än hundra timmars drift. Den som tar en sådan häcksax och erbjuder sig att klippa grannar, vänner och släktingars häckar kommer kanske redan på en säsong uppröras över att den inte håller. Men den stora majoriteten köpare kommer nöja sig med att ägna två timmar per år för att trimma sina egna häckar och därmed blir produktens livlängd väldigt lång räknat i år.

Det här kallas planerad produktföråldring och kritiseras ofta av konsumenterna. En konspiration! Varför lurar man på oss skräp som inte håller? Bättre var det förr, med symaskiner som höll i hundra år. Vilket slöseri att producera saker som måste slängas!

a

Men den som säger så är kvar i det gamla tänkandet där kvalitet och livslängd var samma sak. Idag pratar vi om hållbarhet i ett vidare sammanhang, och då måste vi se de större perspektiven. Gamla bilar hade sämre avgasrening, äldre kylskåp drog mer energi och förra generationens motorsågar var tyngre och vibrerade mer. Hållbarhet är inte bara att grejerna håller. Det handlar också om vad som händer med miljön och oss själva när vi använder dem.

Mitt eget hjärta klappar extra för Husqvarnas gröna symaskiner, bulliga kylskåp från trettiotalet och bilar som en äkta gentleman kan kliva i och ur utan att ta av sig cylinderhatten. Men jag inser att de passar bäst på museum och att även tekniska prylar har ett bäst före-datum som vi gör klokt i att respektera.

Fråga Doktorn (30)

Jag har fått veta att jag har lågt blodvärde, alltså lider av järnbrist, vilket är ganska komiskt med tanke på att jag är gjuteriarbetare. Men hur långsökt är det egentligen att försöka höja blodvärdet genom att få i sig en järntacka? / Anemisk

cast-iron-646708_960_720Kära Anemisk!

Visst skrattar man åt tanken du skulle tugga i dig tackjärn – till att börja med skulle tänder och matstrupe ta stryk. Det järn kroppen behöver är inte heller den metalliska varianten utan den som är kemiskt upplöst, alltså ett järnsalt av någon form. Möjligen kunde du svälja ett par mycket små exemplar hela och låta magsyran bryta ner dem kemiskt, men med tanke på att den processen utvecklar både vätgas och värme känns det inte som något att rekommendera. Att äta rost vore mindre riskfyllt men ganska meningslöst, eftersom järnet i rost redan har oxiderat för mycket och inte längre kan tas upp av kroppen.

En vuxen människas kropp innehåller knappt fem gram järn vilket inte låter så mycket. Men svårigheten ligger i att få kroppen att behålla det järn man stoppar i sig. I genomsnitt behåller vi mindre än tio procent av det järn som finns i maten vi äter. Det förbrukas sedan i rask takt och lämnar kroppen, vilket innebär att en vuxen människa behöver tillföra drygt 10 mg per dygn, kvinnor mer än män.

hemDen järnförening som är överlägset lättast för människokroppen att ta upp är hemjärn, där järnet omges av en kemisk ring bestående av kol, syre och kväve. I denna form finns järn som hemoglobin i vårt blod och samma molekyler hittar man i till exempel blodmat och rött kött. Faktiskt är det järnet som ger blodet smak, orsakat av kemiska reaktioner mellan järnsalt och fettämnen på huden. Som kuriosa är det samma typ av ämnen som ger den karakteristiska metalldoften när svettiga fingrar hanterar järn, koppar eller mässing. Vår förmåga att känna smak och lukt av metaller lär vara en evolutionär fördel, förmågan att kunna lukta sig till blod.

encebolladogdeI vissa fall används metalliskt järn som kosttillskott. Sedan gammalt berikas siktat vetemjöl med ferrum reductum, ett finkornigt, poröst järnpulver. Järnet förändras dock kemiskt vid bakningen till nyttiga järnsalter. På samma sätt rekommenderar dietister ofta gjutjärnsgrytor för matlagning med baktanken att syran i maten ska lösa upp metallen. Även vegetabiliska kosttillskott innehåller salter som järnglukonat och järnsulfat. Kroppen har dock svårare att ta upp det här järnet så det behövs ofta upp till fem gånger så hög dos för att ge samma effekt som om man hade ätit lever eller blodpudding. Då kan det vara bra att veta att C-vitamin förbättrar upptaget medan ägg, mjölk, kaffe och te tyvärr ger motsatt verkan. Äter du järntabletter är det alltså mindre klokt att inta dem till frukost.

Att järn eller rost i maten skulle orsaka stelkramp är ett missförstånd som hänger ihop med rädslan för att skada sig på smutsiga, rostiga konservburkar eller gamla spikar. Det är däremot sant att överdriven konsumtion av järn i form av till exempel kosttillskott är skadligt och kan leda till tarmskador. Dödlig dos lär vara 200 mg per kilo kroppsvikt, vilket i mitt eget fall med ett tioprocentigt upptag skulle motsvara en liten järnten på drygt 10 gram. Att få samma mängd i huvudet skulle endast ge en ordentlig bula. Så gör som jag i fortsättningen – håll munnen stängd medan du arbetar…

Fråga Doktorn (29)

Har det någon gång i historien förekommit gjutna mynt? Myntmetallerna har ju låga smältpunkter så det borde passat bra.

Det korta svaret är ja, men då handlar det enbart om enstaka fall. Gjutna kopparmynt finns faktiskt bevarade från antikens Grekland men verkar ha utgjort ett undantag och uppnådde aldrig samma status som de samtida guld- och silvermynten. Dessa mer populära mynt av ädlare metall var mycket små då myntens värde direkt speglade metallvärdet. Antika guld- och silvermynt som visas upp på muséer är inte större till ytan än ett fingeravtryck och inte särskilt mycket tjockare heller. Den mest effektiva tillverkningsmetoden för att göra dem var att valsa ut tunna metallplåtar och stansa fram form och prägling med en stamp.

four_sets_of_gold_coins_of_vima_kadphises

Nära släkt med mynten var medaljerna. De tillverkades dock i ett helt annat syfte, nämligen för att lyfta fram och hedra en person eller en händelse. De var större, tjockare och detaljrikare och kunde inte präglas lika enkelt som mynt, eftersom detta krävde större kraft. Därför göts också de i formar innan man så småningom gick över till att gravera förlagor i stål för maskinell prägling.

Världens största mynt var faktiskt, som många svenskar känner till, tillverkat av koppar från Falun. Av processtekniska skäl var det fyrkantigt. I Säter konstruerades på 1600-talet ett valsverk som präglade mynt i långa remsor som sedan kapades till fyrkantiga mynt, klippingar. De riktigt stora exemplaren valsades ut som tjocka plåtar och präglades i hörnen med kungens monogram. Praktiskt användbara var de dock inte eftersom de krävde åtminstone en skottkärra för att flytta dem – ett exempel på nackdelarna med ett system där myntens värde fluktuerar med marknadspriset på en viss metall.

Som gjutare kan man tycka att det hade varit behändigare att istället gjuta dessa mynt i en mer kompakt form, kanske komplett med bärhandtag och allt. Men förmodligen var bilden av platta mynt så etablerad att ingen kom på tanken.

Numera är vi vana vid att myntens funktion enbart är symbolisk, helt frikopplad från det faktiska metallvärdet, och att varken guld eller silver används som myntmetall längre. När vi nu i oktober får nya mynt så är enkronorna, liksom den nya valören två kronor, tillverkade av kopparpläterat stål medan den nya femkronan är gjord av en legering bestående av koppar, aluminium, zink och tenn.

alunbruket

Bild från sedelmynt.se

Som i så många andra fall var våra svenska bruksorter föregångare här. Redan på 1600-talet var det vanligt att bruken präglade egna polletter som snart blev ett etablerat betalningsmedel i närområdet. Metallvärdet var närmast obefintligt men eftersom brukets stabilitet garanterade värdet accepterades polletterna ändå av människorna kring Österby, Gimo och Forsmarks bruk. En sorts tidigmoderna bitcoin alltså som användes i konkurrens med statens sanktionerade valutor.

Även om mynten i dag inte längre har något direkt metallvärde så är fortfarande en stor del av allt världens guld inlåst som valutareserv i nationella banker och fonder. Så mycket som en femtedel av allt tillgängligt guld finns i dessa reserver.  Det mesta i form av tackor i standardformatet 12,4 kg. Och hur har de framställs? Genom gjutning, förstås!

Fråga Doktorn (28)

Vad har gjuterierna för framtid när 3D-skrivarna blir vanligare?

Du är inte ensam om att ställa den här frågan! Sedan en sandskrivare landade i Jönköping förra året är det en av de vanligaste funderingarna våra besökare har.

3D-skrivare är fantastiska verktyg. Plastskrivare är sedan en tid tillbaka vardagsmat och en och annan av den här tidningens läsare har säkert en egen hemma i källaren för att skriva ut reservdelar till gamla apparater, legobitar eller varför inte delar till en klocka nedladdade från nätet komplett med bruksanvisning. Som alternativ till fräsning av plastmodeller är 3D-skrivaren mycket attraktiv och allt större komponenter kan framställas i ett stycke.

2015-09-02swerea-swecast-tar-tekniksprang-med-3d-skrivare

Tekniken används också för en lång rad olika material. Det finns skrivare för betong, för genomskinligt glas och för hud av levande celler. Till och med choklad kan 3D-printas i fantasifulla former. För att inte tala om flygfärdiga drönare, byggnader på Mars eller praktfulla tavlor som byggs upp med lager på lager av färg i exakta kopior av Rembrantds original!

Mer etablerad är tekniken att 3D-printa metalliska material. Komplexa geometrier byggs upp av metallpulver som smälts ihop lager för lager. Men än så länge har metoden vissa begränsningar. Det går långsamt att bygga upp materialet då det för dagens maskiner tar en timme för att bygga en centimeter i höjdled. Dessutom krävs ofta ett omfattande rensningsarbete och olika typer av efterbehandling för att kompensera för porositet och andra defekter.

IMG_0986

Jämfört med att traditionellt gjuta samma komponent har 3D-printing förstås en stor fördel: man behöver inte tillverka någon modell eller gjutform utan går direkt från CAD-ritning till färdig metallisk komponent. För invecklade strukturer i enstyckstillverkning eller korta serier är metoden därför ett mycket intressant alternativ till gjutning, och på sikt kommer troligen även kostnaden att vara konkurrenskraftig. Redan i dag har viss gjutning i titan ersatts av 3D-printade produkter.

Men det går också att använda 3D-teknik på ett sätt som gynnar gjuteriindustrin och gör det möjligt att gjuta komponenter som tidigare inte varit möjligt. Då talar vi om indirekt additiv tillverkning. Den här tidningens läsare vet förstås vid det här laget en hel del om alla fördelar och möjligheter med 3D-printade gjutformar i sand. Min egen vardag handlar sedan en tid tillbaka om just detta, hur 3D-tekniken kan användas till att stärka och utveckla gjutna produkter. Därför kan jag svara på din fråga att gjuterierna inte behöver vara hotad av 3D-skrivarna, utan istället kan komma att dra stor nytta av dem.

Personligen hoppas jag dock på att kunna komplettera verksamheten med en sådan där chokladskrivare. Om inte annat för att förklara där hemma varför jag så gärna går till jobbet!

 

 

Fråga Doktorn (27)

Gjutjärn har lätt att rosta medan aluminium och rostfritt lever betydligt längre. Vilket material har kortast livslängd?

Det finns en uppsjö av olika metaller och legeringar och alla är bra för olika ändamål. Men vissa är inte lämpliga som konstruktionsmaterial eftersom de bryts ner redan av vanligt vatten. Att släppa ner en bit litium eller natrium i badkaret är ett typiskt exempel på experiment man inte ska försöka sig på själv där hemma.

Aluminium och magnesium är två vanliga gjutna metaller men faktum är att ingen av dem egentligen är särskilt stabil. Finfördelade till pulver är båda explosiva, tänk bara på äldre kamerors magnesiumblixtar. Men ändå brukar de hålla sig lugna. I stora bitar är de nämligen svåra att antända eftersom värmen snabbt leds bort från ytan. Och även om aluminiumets yta snabbt reagerar med luftens syre till aluminiumoxid, är denna så kallade korund tillräckligt hård och tät för att omedelbart skydda resten av metallen från att förstöras.

Ett enkelt sätt att rangordna metallers hållbarhet i den här betydelsen av livslängd är begreppet ädelhet. Guld, silver och platina ligger i topp på listan, tenn och bly i mitten, och aluminium, natrium och litium i bottenligan. Men skulle du fråga en kemist vilken metall som lever kortast tid (och det är ju precis vad du just har gjort) skulle du få svaret att ett stycke järn inte slutar vara järn bara för att det rostar. Fortfarande kvarstår grundämnet järn, om än i en annan kemisk form, och det kan man få tillbaka igen genom lämpliga metallurgiska metoder.

9789174242812Livslängden på ett grundämne i en mer grundläggande betydelse stöter vi på i diskussionen om radioaktivt sönderfall. Ett kemiskt grundämne definieras genom själva atomkärnan och hur den är sammansatt. Om de sammanhållande krafterna inte är tillräckligt stora kommer kärnan förr eller senare att falla sönder i två eller flera delar och samtidigt avge radioaktiv strålning av något slag. Ofta sker detta gång på gång i flera steg tills en stabil atomkärna till slut har bildats.

Radioaktiva ämnens livslängd mäter man i halveringstid och den kan variera stort. Det jod och cesium som släpptes ut vid Tjernobylolyckan hade halveringstider på åtta dagar respektive trettio år, men för det plutonium som fortfarande finns kvar inne i reaktorn är det 24000 år. Om vi återvänder till frågan om kortlivade metaller hålls rekordet av frankium med halveringstiden 22 minuter. Det säger sig självt att det inte existerar särskilt mycket frankium på jorden överhuvudtaget och dessutom inte särskilt länge på varje ställe – det dyker oväntat upp där det nyss fanns lite radioaktivt aktinium och försvinner lika snabbt med ett tunt spår av astat efter sig.

Till sist vill jag nämna den bisarra sport som utövas av kemister med mycket välutrustade laboratorier: att ”upptäcka” nya grundämnen för att sedan slåss om vem de ska uppkallas efter. Det handlar om de atomkärnor som skapas genom sammanslagningar i jättelika partikelacceleratorer och som håller ihop som mest ett par timmar. Några användningsområden för dessa ämnen är inte kända. Lika bra det kanske eftersom vissa hittills bara framställts i ett tjugotal exemplar. Och då menar jag atomer. Kom sedan inte och klaga på höga råvarupriser!

Fråga Doktorn (26)

Jag ersatte en gång i tiden mina gamla amalgamfyllningar med moderna lagningar av plast. Nu hör jag att tandläkarna börjar använda metaller igen. Är det verkligen nödvändigt?

Tack och lov går utvecklingen ständigt framåt när det gäller material för tandvård och andra implantat. Amalgam innehöll som du säkert vet pulver av flera olika metaller i en blandning med kvicksilver. Det var behändigt att arbeta med för tandläkaren men debatten om vilka effekter amalgam kunde ha på hälsan pågick i decennier. Lagningar görs numera med plastmaterial som härdas med UV-ljus, och för oss sextiotalister som följer våra barn till tandläkaren är det en lättnad att se hur lindriga dagens ingrepp är jämfört med det ständiga borrande vi själva fick vänja oss vid.

Dental13När det handlar om mer omfattande tandläkararbeten, som kronor och broar, krävs dock betydligt mer hållfasta material. Därför arbetar man fortfarande med metaller, och ytan beläggs sedan med porslin för utseendets skull. Guld har en lång historia inom tandvården men på grund av sitt höga pris har det till största del konkurrerats ut av andra material, exempelvis titan. Avsevärt bättre nötningsegenskaper har Stellit, som är en legering av kobolt och krom. Den har på senare tid blivit allt vanligare också eftersom den är lämplig att använda direkt i 3D-skrivare.

För att ge patienten ett bra resultat så snabbt som möjligt utnyttjar tandläkaren nämligen 3D-scannade bilder av tänder och käke för att designa de olika komponenterna. Man skriver ut en form i plast där legeringen gjuts (på samma sätt som en 3D-skrivare gör sandformar för gjutjärn och stål). Tack vare den senaste utvecklingen kan man istället för att gjuta gå direkt från CAD-ritning till färdiga metalldelar utskrivna i pulverskrivare. Den faktiska volymkostnaden blir visserligen hög, men vi pratar här om centimeterstora komponenter i en bransch där materialkostnaden inte är den viktigaste faktorn. Det är istället precision och snabbhet som är utslagsgivande.

Jämfört med de gamla amalgamfyllningarna passar dagens legeringar betydligt bättre i munnen. Guld och titan korroderar inte i kroppen och ytan på en stellitkomponent förseglas effektivt av samma kromoxid som skyddar rostfritt stål. Men helt kan vi tyvärr inte svära oss fria från problem eftersom ett flertal metaller som används i munnen faktiskt kan ge kontaktallergier, bland annat guld, palladium, kobolt och krom. Kombinationer av olika legeringar kan i princip också orsaka korrosion av de mindre ädla metallerna, men det lär vara ovanligt.

Själv har jag faktiskt en sista amalgamfyllning kvar, men den gör just inget väsen av sig och får sitta ett tag till. Visst kunde det vara roligt att ha något 3D-printat i munnen, men jag tycker nog att det är ännu mer spännande att vänta på nästa generations tandmaterial!