3D-skrivare är inte enbart något för produktdesignern. Tekniken har utvecklats snabbt och skrivarna tar nu plats på verkstadsgolvet i fullskalig industriproduktion. Ett exempel är Concept Laser där Martin Nielsen ger en inblick.

 

Tekniken inom 3D-printning går mycket snabbt. Från att visualisera en idé och att printa några enstaka detaljer, tar tekniken steget från produktutveckling till fullskalig serietillverkning. Ett exempel är det tyska företaget Concept Laser som tillverkar skrivare för produktion av detaljer i metall.

     – Med maskinerna kan en mycket stor bredd av produkter skrivas ut, säger Martin Nielsen som är säljare på Signcom av Concept Lasers skrivare. Från fina detaljer i guld för en guldsmeds behov till stora detaljer som motorblock till en personbil.

 

Hög hållfasthet

     Industriell tillverkning i stora serier med 3D-skrivare måste uppfylla helt andra krav än den traditionella printningen. Orsaken är att man har olika syften. I serietillverkning ska varje producerad detalj uppfylla högt ställda kundkrav. Så är det ofta inte när en detalj ska printas för att åskådliggöra en idé för en projektgrupp.

     I tillverkningen av detaljen i metall svetsas ett metallpulver med en laserstråle. Detta utvecklar en stark hetta som kan påverka detaljens egenskaper. För att få en hög hållfasthet har Concept Laser utvecklat en patenterad metod där svetsningen sker i avgränsade mindre ytor och som successivt fyller detaljens hela yta av smält metallpulver. När nästa lager läggs på vrids det i 45 graders vinkel.

     – Det minskar spänningen i godset när värmen sprids eftersom lasern flyttas runt.

     I processen kan flera laserhuvuden användas och de arbetar oberoende av varandra. Det ökar produktionshastigheten, menar Martin och lyfter fram de pressade tider som ofta råder i tillverkningsindustrin.

    

Begränsar materialspillet

Material är ett område som ständigt förändras inom 3D-tekniken och nya tillkommer.

     – I våra maskiner kan man köra metallpulver från olika leverantörer. Vill man ha en högre kvalitet och produktegenskaper så bör man använda material från Concept Lasers utvalda leverantörer.

     När en detalj ska serietillverkas är det naturligtvis viktigt att materialåtgången blir så effektiv som möjligt. Ett lager av metallpulver sprids jämnt på detaljens yta, svetsas av lasern och överflödigt pulver tas bort. Det används igen men då måste större partiklar som bildas under svetsningen först rensas bort innan pulvret återanvänds. På så sätt undviker man en hög åtgång av material och spillet blir litet. Att hushålla med material är en fördel som den additiva tekniken ger framför att fräsa bort metall.

 

Övervakad process

Skrivartillverkaren har tagit fram flera metoder för att kvalitetssäkra den tillverkade detaljen. För att vara säker på att produktionen verkligen sker och att varje pulverlager svetsas övervakas processen av en kamera. Om det av någon anledning inte sprids ut ett lager signalerar kameran detta och kommunicerar detta i maskinen så att ingen svetsning sker.

     Varje svetsning av lagren dokumenteras bland annat genom att mäta reflektionen av ytan. Det visar det enskilda skiktets kvalitet och hur det har blivit svetsat. Informationen dokumenteras och det är möjligt att i efterhand studera processen. Det ger en spårbarhet som gör att man kan återvända till data från tillverkningen för att besvara olika frågor.

     Man har tagit fram fler kvalitetsområden som tillsammans ger användaren en överblick av material och tillverkningsprocessen och genererar information om detaljens homogenitet och andra egenskaper. Noggrannheten är hög, ner till plus minus 50 my.

     Användningsområdet för metallskrivarna är stort och Martin nämner flera branscher som bilindustri, offshore, medicin och dental teknik och flygindustri. Ett exempel är att tillverka kylkanaler i verktygsstål som används i verktyg vid formsprutning av plastdetaljer. Det bidrar till att avkylningen blir effektivare och att produktionstiden i maskinen minskas.

 

Siktar mot Industri 4.0

     Men det mest intressanta är den nya maskinen som släpps på marknaden under hösten.

     – Processen är helt automatiserad och har robotar anslutna som plockar de tillverkade detaljerna. Maskinen kan arbeta med upp till fyra huvuden vilket pressar tillverkningstiden. Det är ett helt slutet system där det finns möjlighet att svetsa så fint pulver som annars skulle damma i en lokal.

     Det betyder att maskinen inte längre är en isolerad enhet utan samverkar via nätverk med andra maskiner. Då har 3D-skrivarna för alltid lämnat prototypstadiet, tagit ett beslutsamt steg ut på fabriksgolvet och blivit jämbördiga med vilken annan utrustning som helst.

 

Love Janson