Polar Light Technologies har sina rötter i lång och unik forskning utförd av professor Per-Olof Holtz och hans forskargrupp vid Linköpings universitet, innan företaget grundades 2014. Det var dock först runt 2021 som företaget kom ur ”stealth mode” och i samband med det började samarbeta med RISE.

Utmaningen: Behov av Avancerad Utrustning

När PLT först kom i kontakt med RISE, stod de inför en betydande utmaning där de behövde assistans med processning av sina pyramid-strukturer. I ett senare skede behövde de även en mer avancerad och modern MOCVD för tillverkning av sina unika pyramid-strukturer.

– Valet föll på RISE på grund av deras kompetens och tillgång till nödvändig process-utrustning samt MOCVD-reaktor. RISE har ett gott renommé och högutbildad personal. De hade precis vad vi behövde, berättar Oskar Fajerson, VD på PLT.

Samarbete leder till succé

Samarbetet med RISE har varit omfattande och inkluderat både odling med MOCVD och processning av de avancerade mikroLED-strukturerna. 

– Vi har haft ett gott samarbete med RISE i både Lund och Kista," säger Fajerson.

Tillsammans har PLT och RISE gjort stora framsteg.

– RISE har varit en viktig del i att realisera våra blå, gröna och röda mikroLEDar," förklarar Fajerson. "De har möjliggjort detta med adekvat utrustning som vi inte hade tillgång till tidigare.

RISE insats har varit ovärderlig för PLT. 

– Vi har fått access till en avancerad MOCVD i Sverige, vilket varit viktigt för att utveckla vårt pyramidala koncept, säger Fajerson.

Lärdomar och Framtida Möjligheter

Genom samarbetet har PLT lärt sig vilka parametrar som är viktiga för processningen och odlingen av mikroLEDar, vilket är viktiga parametrar när de senare ska investera i en egen reaktor.

– Samarbetet med RISE har stärkt vår konkurrenskraft och förmåga att leverera samhällsnytta.

En Game Changer för Samhället

MikroLEDar är viktiga för samhället, där nästa generations displayer och mikro-projektorer med mindre, ljusstarkare och mer effektiva mikroLEDar kommer att vara en game changer. De drar mindre ström och bidrar till att reducera energiförbrukningen i displayer. Samarbetet med RISE har också öppnat upp nya möjligheter för fortsatt arbete.

– Kompetensen inom RISE är hög, och vi har gått från MOCVD till processning och även en del produktdesign, avslutar Fajerson.

Kontakt hos Polar Light Technologies

För mer information, kontakta Oskar Fajerson på oskar.fajerson@polar-light-technologies.com eller 0738193800.

Dagens kommunikationssystem för aktörer med samhällsviktig verksamhet, Rakel, har varit i drift sedan 2006 och är väletablerat. Men systemet fokuserar på kommunikation med rösten och har inte modernt stöd för att skicka meddelanden via appar eller filmer från drönare, något som blåljusverksamheten kräver i dag.  

Dags för system som kan överföra data och video 

Därför introduceras nu ett nytt system, Swen, som förutom tal också klarar att överföra data och video. Swen står för The Swedish Emergency Network. 

– För system som ska vara väldigt pålitliga kan man inte ha en fas där de inte funkar. Allt måste fungera direkt, det krävs alltså att man kompletterar med provning för att hitta eventuella fel innan man tar systemen i drift. Allt man använder för att till exempel ge ambulansen en färdväg måste vara kompatibelt – som telefoner, drönare, appar, säger Peter Janevik, vd för test- och demonstrationsanläggningen AstaZero på RISE. 

Systemen används parallellt 

De som använder Rakel i dag måste också anpassa sina egna system och göra analyser av vad de vill få ut av det nya kommunikationssystemet.  

– Här behövs nya standarder och nya sätt att tänka. Till exempel hur man ska konfigurera basstationer för 5G, eller hur man säkerställer att en enhet producerad av ett visst företag kan kommunicera med enheter från andra företag, säger Peter Janevik. 

I tidsplanen från MSB, Myndigheten för samhällsskydd och beredskap, är 2025–2027 vigt åt etablering, testning och utvärdering. 2028 tas Swen i drift, medan Rakel fortfarande är grunden för verksamheten. Efter utvärdering följer en övergångsfas på två år när Rakel och Swen används parallellt. Målet är att alla som använder Rakel i dag ska ha gått över till Swen år 2030. 

Det nya systemet använder de kommersiella mobilnäten, och ett krav från MSB är att datatrafiken för blåljuskommunikationen måste kunna prioriteras vid stora evenemang, stora olyckshändelser eller terrorattentat. 

Säkerheten vid upphandling av ny utrustning är central och MSB ställer strikta lämplighetskrav på externa samarbetspartners. 

Andra krav som ställs på det nya systemet är att mobila terminaler ska klara nordiska väderförhållandena och att det ska finnas fysiska knappar för larmanrop. 

Möjligt att samarbeta med andra länder 

Swen kommer att ge nya möjligheter för polis och räddningstjänst i olika länder att samarbeta. 

– Det här ger en unik chans för till exempel polismyndigheter i Europa att kommunicera med varandra, eftersom det nya systemet bygger på 5G-teknologi som alla har tillgång till, säger Peter Janevik. 

Fler sektorer, som logistikföretag och hamnar, kan också väntas vilja använda system som bygger på liknande teknik. 

Har kompetensen för att testa 

Innan ny utrustning och nya applikationer kan bli godkända av MSB behöver de testas. Här bidrar RISE med sin kompetens på AstaZero, men även andra test- och demonstrationsanläggningar inom RISE. 

– På anläggningen för EMC, Elektromagnetisk kompabilitet, finns det testmöjligheter på komponentnivå, där man kan se om utrustningen uppfyller kraven. Och på AstaZeros testbana utanför Göteborg kan vi sedan testa att hela näten fungerar som det är tänkt, eftersom vi kan konfigurera våra nät som om de var MSB:s nät, säger Peter Janevik. 

Denna utveckling utmanar våra gamla idéer om hur vi bygger, designar och producerar saker. Arkitekter, ingenjörer, designers och forskare upptäcker alla att additiv tillverkning, eller 3D-printning i dagligt tal, öppnar upp nya möjligheter inom form, funktion och hållbarhet.

Så, betyder det att det är ett verktyg för alla?

– Ja och nej. Men jag skulle säga att många sektorer, från små företag till stora multinationella företag, verkligen skulle kunna dra nytta av att utforska dess potential. Och ärligt talat, om du redan har en industrirobot, är det inte så svårt att omvandla den till en 3D-printer, säger Marie-Louise Bergholt, verksamhetsledare för Applikationscenter för additiv tillverkning (AM-center) hos RISE.

Vad robotstyrd 3D-printning kan göra

Robotstyrd 3D-printning bygger på programmerbara robotarmar som noggrant placerar strängar av material – såsom betong, polymerer, kompositer eller till och med organiska ämnen – i specifika mönster. Till skillnad från traditionella "subtraktiva" tillverkningsmetoder bygger additiv tillverkning lager på lager och använder endast den mängd material som krävs. Resultatet? Former, design och strukturer som tidigare var omöjliga eller extremt dyra att skapa.

Denna flexibilitet är mer än en teknisk fördel – den banar väg för nya sätt att tänka. Tekniken möjliggör en helt annan typ av produktion av flera meter stora strukturer, såsom båtar, byggnader, broar eller möbler. Dessutom öppnar den upp för ökad cirkularitet. 

– Vi slänger enorma mängder möbler idag. Möbler skeppas över hela världen, används bara i några år och kastas sedan bort. Med 3D-printning kan möbler tillverkas på beställning, vilket minskar energiförbrukningen i lagerhantering och behovet av att rea ut osålda varor – något som annars kan driva på överkonsumtion. Dessutom gör tekniken det möjligt att skicka en digital fil till en lokal leverantör, vilket ersätter långväga transporter och möjliggör produktion närmare kunden, berättar Johanna Vesterberg, grundare av Normada Open Source Furniture.

Den första produkten Normada skapade med hjälp av robotstyrd 3D-printning var en återvinningsbar soffa, som fick namnet The Nest (bild 2 i bildspelet nedan). Soffan tillverkades av biokomposit gjord av olja och cellulosa från nordiska tallar, och utvecklades tillsammans med AM-center hos RISE. Johannas ambition var att den i mångt och mycket skulle se ut som den handgjorda modellen i trä.

– Vi visste att den skulle sticka ut. Vi ville utmana branschen och visa att det går att 3D-printa möbler i skandinavisk design, utan att de ser så där futuristiska ut som 3D-printade möbler ofta gör annars.

Nya och framtida möjligheter

Sedan Johanna Vesterberg designade The Nest har tekniken utvecklats betydligt, och Normada har, tillsammans med ett växande antal företag från olika branscher, fortsatt att utforska möjligheterna med robotprintning hos RISE.

Under tiden har AM-center integrerat avancerad programvara, förfinat både metoder och material samt utvecklat en sammanhängande process för printning och efterbearbetning. RISE har även nyligen öppnat en ny test- och demonstrationsanläggning som är helt inriktad på 3D-printning med betong.

– Eftersom vi inom RISE redan hade stor erfarenhet av robotprintning för polymerer och kompositer, samt tillgång till avancerade verktygsbanor och automatiserad kvalitetssäkring, har testbädden för betongprintning kunnat sättas upp snabbt och effektivt. Det faktum att vi nu kan skriva ut större strukturer med fler materialtyper öppnar upp för helt nya funktionella och hållbara bygglösningar, berättar Ojas Arun Chaudhari, projektledare inom materialdesign på RISE.

– Till skillnad från polymerbaserad printning har dock betongprintning större utmaningar inom bland annat reologi, hydratiseringskinetik och tidsberoende beteende, vilket kräver processkontroll i realtid. Eftersom betong inte kan smältas om, som termoplaster, påverkar härdningstiden både skiktbindning och byggbarhet, fortsätter han.

Ett av de företag som snabbt tog chansen att prova betongprintning var den svenska producenten av betong- och naturstensprodukter, Benders.

–  Vi ser stor potential i 3D-printning. Eftersom det finns ett antal komplicerade produkter inom rör och brunnar, undersöker vi hur denna teknik kan hjälpa till att lösa dessa utmaningar. Benders tillverkar också en rad andra produkter, såsom takpannor, marksten, plattor och prefabricerade element. Vi kommer utvärdera det nuvarande projektet för att avgöra om tekniken kan vara applicerbar inom något av dessa områden, säger Kjell Ryberg, teknisk chef på Benders, och fortsätter:

–  3D-printning är en viktig del av vår utveckling, men det är också viktigt att titta på den betong som används, med hänsyn till produkternas framtida exponering.

Woodrow Wiest, forskningsingenjör vid AM-center hos RISE, håller med Kjell Ryberg. Materialegenskaper spelar en avgörande roll för hur effektiv storskalig additiv tillverkning är.

–  Robotbaserad additiv tillverkning är verkligen imponerande, särskilt med tanke på att tekniken fortfarande är i ett tidigt utvecklingsskede. Vår forskning bidrar till att driva denna utveckling framåt genom att fokusera på samspelet mellan robotik, processplanering, materialegenskaper och hållbarhet, samtidigt som vi håller ett vakande öga på marknaden. Inom en snar framtid, och i takt med att tekniken mognar, tror jag att vi kan förvänta oss att se robotar användas för printning inom allt fler industrier, säger han.

Ett nytt sätt att tänka

Även om robotstyrd 3D-printning fortfarande kan kännas som ett nytt och oprövat område, är det en teknologi som rymmer stor potential. För alla som arbetar inom bygg, design, arkitektur, tillverkning eller konst, erbjuder tekniken en chans att utforska och testa gränserna för vad som är möjligt. Genom att utmana traditionella tillverkningsprocesser går det att skapa både lättare, starkare och mer komplexa former med mindre materialspill och lägre miljöpåverkan.

På RISE har vi bred expertis inom allt från materialutveckling och hållbar produktion till samhällsbyggnad och bioekonomi. Genom att samarbeta med företag och organisationer från olika sektorer har vi möjligheten att utveckla robotstyrd 3D-printning ytterligare, och hitta nya tillämpningsområden.

Med sikte på förstärkt verklighet

Lysdiodteknologi, eller LED-teknologi, inkluderar en halvledarenhet som avger ljus när ström flyter genom den. Färgen på ljuset bestäms av den energi som krävs för att elektroner ska korsa bandgapet i halvledaren. I dessa små pyramidformade mikroLEDar (μLED) har dioderna unika egenskaper med små dimensioner (ner till mikrometer), hög ljusstyrka och effektivitet, och kommer så småningom att ersätta äldre teknologier i befintliga displayer.

– MikroLED kan rymma 600 miljoner pixlar på en fingertopp, vilket gör dem särskilt viktiga och tillämpliga för AR-baserade applikationer som HUDs (head-up displays) och HMDs (head-mounted displays/smartglasögon), säger Per-Olof Holtz, CSO och grundare av Polar Light Technologies.

Polar Light Technologies

Polar Light Technologies grundades 2014 och bygger på forskning om nanostrukturer i halvledarmaterial från Linköpings universitet. De strävar efter att producera toppmoderna mikroLED  som är effektiva, mindre energikrävande och bättre fungerande än dagens displayer, särskilt inom AR.

MikroLED består av pyramidformer som byggs med en unik bottom-up-metod, en teknologi som medför stora fördelar. För att producera blå, gröna och röda mikroLED från samma material måste den eventuella spänningen i de gittermissanpassade InGaN/GaN-strukturerna minskas, vilket denna struktur gör. Det möjliggör också den unika möjligheten att integrera frontplanet med ett backplan utan etsning, vilket innebär att prestandan bibehålls i mindre dimensioner, eftersom ingen etsning kan skada. Pyramidkompositionen möjliggör också sub-µm LEDs – nanoLEDs, och är lättare att tillverka och integrera med CMOS och TFT.

Polar Light Technologies har samarbetat med RISE i flera år och haft tillgång till RISE:s renrumslaboratorier i Kista (Electrum) och Lund (ProNano), samt mycket skickliga forskare.

Ett lukrativt samarbete

– Samarbetet med RISE:s forskarteam och möjligheten att använda anläggningarna i Lund och Kista har varit en avgörande faktor för oss. Det stöd de har gett oss och tillgången till utrustningen, särskilt MOCVD-verktyget på ProNano, har hjälpt oss att uppnå en mycket högre kvalitet i kvantstrukturerna hos våra mikroLEDs. Och har slutligen lett till att vi uppnått det röda ljuset, säger Oskar Fajerson, VD på Polar Light Technology.

Den röda färgen är svår att uppnå på grund av utmaningar i materialegenskaperna. Det finns alternativ för att kunna nå en röd färg, men inte utan förlust i effektivitet, tillverkningsbarhet eller förmåga att integrera med andra materialsystem. Men genom den innovativa pyramidstrukturen lyckades Polar Light Technology realisera det röda ljuset.

– Detta genombrott är resultatet av år av hårt arbete och rigorös forskning och utveckling, vilket möjliggör spatial computing och nästa generations paneldisplayer, säger Oskar Fajerson.
 

Hyundai Mobis är ett av världens ledande företag inom automotive och gör, liksom många andra aktörer inom segmentet, omfattande satsningar på elektrifiering. Kraftelektronik och drivlinor som tål högre spänningar utan energiförluster är en problem som många brottas med.

Resultat från samarbetet är konfidentiellt, men Mobis har släppt en video om upplevelsen att arbeta i en svensk kultur. 

Kombinationen av labresurser, expertis och över trettio års erfarenhet gör innovationsklustret ("Silicon Carbide Valley") runt Electrum världsunikt.