Sandvik travaille avec KTH et Boliden sur l'acier à haute résistance comme alternative au cobalt dans les trépans de roche

Sandvik investit massivement dans l'innovation, avec environ 2 600 des 39 000 employés de l'entreprise effectuant des recherches dans une cinquantaine de centres de R&D dans le monde. Un article récent publié par la société décrit comment deux de ces chercheurs - Ida Borgh, spécialiste des matériaux et Susanne Norgren, experte du groupe Sandvik, ont tenté de trouver une solution pour remplacer ou réduire l'utilisation du cobalt dans les trépans de la société.

Un foret à roche est disponible en différentes tailles, et un modèle plus petit ressemble à une couronne équipée d'une demi-douzaine d'inserts sphériques. Depuis 1945, Sandvik fabrique des inserts en carbure cémenté pour le forage de roche, où du carbure de tungstène dur est mélangé à du cobalt, qui agit comme une colle liante, créant un composite extrêmement dur qui peut percer la roche à une vitesse impressionnante.

"Nous voulions faire des recherches pour déterminer s'il était possible d'obtenir une performance similaire si nous remplacions le cobalt par un acier à haute résistance", explique Borgh. Début 2022, un appel à projets de recherche sur les métaux durables a été lancé. Cela reflète le passage de l'industrie automobile aux voitures électriques et l'augmentation subséquente de l'approvisionnement mondial en cobalt, qui est utilisé dans les batteries de voiture ainsi que dans d'autres applications. Le moment était venu de faire une demande de financement.

L'agence suédoise pour l'innovation, VINNOVA, a approuvé un projet de recherche de 7 millions de SEK sur trois ans en coopération avec le KTH Royal Institute of Technology et Boliden, la multinationale suédoise des mines et des métaux.

"Nous sommes très fiers d'avoir reçu le financement et de la collaboration avec KTH, ce qui signifie que nous pouvons accélérer notre développement avec l'aide de l'académie et de leurs méthodes de modélisation récemment développées", déclare Norgren. "De plus, avoir le client final, Boliden, à bord du projet est de la plus haute importance lorsqu'il s'agit de concevoir davantage le matériau."

La méthode est unique et à la pointe de la technologie. KTH sera responsable de la modélisation des matériaux basée sur les exigences de Sandvik, en utilisant sa méthode nouvellement développée qui peut optimiser les nouvelles nuances d'acier à haute résistance, qui peuvent potentiellement être utilisées comme phase liante dans les carbures cémentés.

"La méthode est unique et [à la pointe]", déclare Borgh. "Combiné avec les connaissances des matériaux et des applications des partenaires industriels, cela forme un partenariat solide. Sandvik Mining and Rock Solutions fabriquera de nouvelles nuances de carbure cémenté sur la base des suggestions de modélisation des matériaux. Nous testerons et analyserons les nouveaux matériaux dans notre laboratoire, qui est conçu pour les applications de forage de roche. Les trépans seront également testés dans l'une des mines de Boliden. Cela signifie que nous avons toute la chaîne de valeur couverte par le projet.

Le projet a reçu un soutien important au sein de l'organisation. La responsable R&D pour les carbures cémentés, Annika Kaar, souligne qu'il s'agit d'un domaine important pour le travail de développement durable de l'entreprise. « Sandvik a déjà réduit sa demande de cobalt en recyclant les forets usagés », dit-elle. "Si ce projet de recherche réussit, il ouvre la voie à de futurs trépans sans cobalt. Cela aura un impact positif du point de vue de la durabilité et réduira la vulnérabilité de la chaîne d'approvisionnement."

C'est extrêmement difficile. Personne n'a fait quelque chose comme ça avant. Les chercheurs sont optimistes, malgré l'immense défi. Un acier à haute résistance pourrait bien devenir une base pour remplacer le cobalt. "Nous voulons utiliser un effet spécial pour améliorer les performances de l'acier", explique Borgh. "C'est extrêmement difficile. Personne n'a fait quelque chose comme ça auparavant." Le projet a démarré en octobre 2022. "Nous ferons des tests sur le terrain en 2025", explique Kaar. "C'est excitant et nous sommes impatients de continuer. Nous aimons l'innovation."