Unika komponenter med hjälp av 3D printing

3D printing i plast har många hört talas om, men går det att använda sig av metall? Lars Pejryd är professor vid Örebro universitet med ett brett kunnande om 3D-printing av metallprodukter, så kallad additive manufacturing. Han anser att tekniken kommer att leda till innovativa produktlösningar med individuellt anpassade egenskaper.

Hur fungerar 3D-printing av metallkomponenter? 

3D-printing är en process där detaljer byggs upp lager för lager baserat på en digital modell. Konkret handlar det om att metall-pulver läggs ut i tunna lager som sedan smälts samman med en laser- eller elektronstråle.

Inom vilka områden används tekniken i dag?

Framför allt inom områden där det är viktigt att spara vikt, som rymd-, flyg- och bilsportteknologi, men även inom medicinsk teknik. Vid konstruktion av exempelvis satelliter är varje sparat gram värt otroligt mycket och detsamma gäller för Formel 1-bilar. På den medicinsktekniska sidan handlar det i stor utsträckning om höftledsimplantat där en av fördelarna är att man kan styra ytgrovheten, något som är viktigt när implantatet ska växa samman med benet.

Varför används tekniken inte bredare?

Det enkla svaret är att den än så länge är dyrare än andra metoder. 3D-tekniken är överlägsen när det gäller att skapa former som är svåra eller omöjliga att tillverka på annat sätt. Konstruktören kan utnyttja de unika fördelarna med processen för att skapa ökat värde i produkten. Man kan till exempel förändra en produkts vikt och funktion genom att skapa hålrum och tunna väggar som skulle vara omöjliga att åstadkomma med hjälp av gjutformar. Men om en produkt kan tillverkas på konventionellt sätt är det billigare. Så länge 3D-metoden inte radikalt förändrar en produkts prestanda är den sällan lönsam.

Hur kan produktionen utvecklas tekniskt och kvalitetsmässigt?

Det bör gå att öka effektiviteten genom att bygga på flera ställen samtidigt i kammaren
där processen äger rum. Processtyrningen behöver också utvecklas, det skulle göra produkterna säkrare. Det finns en risk inbyggd i varje lager och därför behövs mer mätning under tillverkningsprocessens gång. Dessutom måste de efterföljande provningsmetoderna utvecklas mer.

Hur ligger Sverige till när det gäller 3D-print?

Det finns ett mycket stort pulverkunnande i Sverige, framför allt på företag som Sandvik och Höganäs. Den senare är världens största järnpulverleverantör. Dessutom är svenska Arcam världens enda tillverkare av maskiner för 3D-byggnation med elektronstråle. Så det finns ett gott generellt kunnande,
men än så länge ingen större satsning på tekniken och i länder som Tyskland och USA har utvecklingen kommit längre. Men nu är det flera forskningsprojekt på gång.

Vilka vinster finns att hämta inom svensk industri på 3D-printområdet?

I första hand inom området innovativa produktlösningar. Som jag ser det öppnar tekniken för exempelvis tillverkning av nyckelkomponenter som kan ge i övrigt massproducerade produkter individuellt anpassade egenskaper. Processkammarens storlek innebär i dag en begränsning, så det kan än så länge bara handla om volymmässigt mindre produkter som, när det monteras in i större system, blir avgörande för produktens prestanda.

Hur tror du att den framtida utvecklingen ser ut?

Jag tror att bäddmetoden, som är den huvudsakliga processen i dag, kan kompletteras av en teknik där man i stället blåser in pulvret. Det skulle öppna för möjligheten att till exempel förändra materialsammansättningen i produkten under processens gång. Om man går utanför metallsektorn och tittar på 3D-printing mer generellt kommer det säkert att hända mycket, inte minst inom medicintekniska områden som kräver individuell anpassning. Redan i dag görs insatser i hörapparater och dentalimplantat med 3D-teknik. På det mer storskaliga området har Nasa idéer om att bygga en månbas med hjälp av 3D. Man skulle bara frakta upp en robot och bindemedel och sedan använda månsanden för själva bygget.

Besök Alfred Nobel Science Park hemsida

 

Saab har tidigt utnyttjat Tillverkningstekniskt Centrum, TTC för att testa 3D-printing och 3D-röntgen inom olika produktområden. Bland annat har Dynamics i Karlskoga 3D-printat slutstycket till granatgeväret Carl Gustaf M4 i titan. Ett annat exempel är en värmeväxlare för stridsflygplanet Gripen som 3D-printats på TTC. Materialet är titan och den är utförd med dubbla ytterväggar där de strömmande medierna möts. Värmeväxlaren ska nu testas i en rigg på marken och om resultaten är positiva kan det bli frågan om flygprov.