Genombrott för additiv tillverkning

Det var proppen ur när det gäller investeringar inom 3D-skrivare eller additiv tillverkning under 2015. Enligt professor Olaf Diegel, verksam vid Lunds Tekniska Högskola, spenderades det lika mycket på avancerade 3D-skrivare under fjolåret som under de senaste 50 åren.

Additiv tillverkning, 3D-skrivartekniken, har utvecklats sedan 1980-talet, men 2015 fick många upp ögonen för den här produktionsmetoden, mycket tack vare att tekniken nått en allmän acceptans inom flygindustrin. Vågar man sätta 3D-utskrivna komponenter i flygplansmotorer är tekniken värd att satsa på, tycks många ha resonerat.

– Att man kan tillverka något som inte gått att tillverka tidigare är den absolut största fördelen med additiv tillverkning. Ju komplexare design, desto lämpligare är tekniken att använda, menar Annika Strondl, forskningsledare för pulvermaterial vid Swerea, ett institut som ägs av industrin och staten, och som verkar för att svenska industriföretag drar nytta av nya forskningsrön och metoder inom främst materialteknik och produktionsutveckling.

Andra fördelar som också kan nämnas är att prototyper enkelt kan tas fram, produkter kan göras viktmässigt lättare, de kan skräddarsys i stor skala och antalet delar kan kraftigt reduceras. Det handlar även om att företag kan minska sina reservdelslager genom att istället skriva ut nya delar när de behövs.

Det kommersiella genombrottet beror på att det nu finns ett antal tekniker som är tillräckligt bra att använda som produktionsmetod. Enkelt förklarat innebär additiv tillverkning att man utifrån en CAD-ritning tillverkar en komponent genom att tillsätta olika material, exempelvis metall- eller plastpulver, lager för lager. Additiv tillverkning består egentligen av många olika metoder. Metoderna delas in i sju kategorier beroende på hur de går till. Med vissa smälter en laser- eller elektronstråle material i en pulverbädd, med en annan droppas bindemedel på en yta för att få delar att hänga ihop. En tredje metod går ut på att material förs in i en laserstråle där material läggs på där det behövs.

– På metallsidan är det pulverbäddstekniken, powerbed fusion, som används mest. På plastsidan finns det många olika konkurrerande tekniker, men för hemmaskrivare är den vanligaste metoden att smälta en plasttråd i strängar, förklarar Annika Strondl.

– Det som saknas är exempelvis hur detaljer efterbearbetas. Det finns fortfarande också bara ett fåtal material att använda som har väl utvecklade processer. På materialsidan kommer det att hända en hel del de närmaste åren, säger hon.

Enligt Annika Strondl kommer digitaliseringen, det vill säga hur data hanteras genom hela processen från idé till tillverkad produkt, påverka teknikutvecklingen.
– Vi behöver ha ett bättre flöde, det sker fortfarande mycket manuellt arbete. Vi har precis startat ett projekt för att titta på digitaliseringen av additiv tillverkning.

Med hjälp av fyra miljoner kronor från Näringsdepartementet ska projektet klargöra vad digitaliseringen av additiv tillverkning innebär. Internationellt satsas mycket stora summor på additiv tillverkningsteknik, främst i USA, Tyskland och Storbritannien, men även i länder i Asien.

– Bland annat forskas det på hur additiv tillverkning kan kombineras med skärande tillverkning. Det finns redan idag hybridmaskiner som kombinerar de två teknikerna, men de är väldigt dyra. Det lär komma fler varianter framöver. Det finns också önskemål om att tillverka snabbare och att producera större komponenter. Det ställer i sin tur högre krav på hur provningar görs vad gäller måttriktighet, yttoleranser, materialdata och så vidare och även att kontroll sker redan under tillverkningen, säger Annika Strondl.

Text: Lars Österlind