3D utskrifter i metall

Metallutskrifter är ett spännande område men det kräver en högre grad av utvärdering för att bedöma lämpligheten av tekniken. Det finns många lyckade exempel där tekniken varit särskilt lämpad men det finns också många missförstånd kring detta. Reservdelar till bilen är tekniken ännu för kostsam för, såvida delen inte är otroligt komplicerad och att detaljens värde är mycket högt, exempelvis till en Formel1 bil. Tillgång på fler alternativa och enklare metall 3D tekniker material ökar och idag används ofta rostfritt stål, verktygsstål, aluminium och titanlegeringar.

Fördelar med 3D utskrift i metall

Unika produkter som exempelvis dentala implantat eller medicinska hjälpmedel – speciellt produkter som är kundanpassade, är särskilt starka exempel på produkter som kan lämpa sig väl för additiv tillverkning. Flygindustri och verktygsindustri är områden där komplexa kylsystem med kylkanaler kan produceras med tekniken. Många gånger nyttjas additiv tillverkning för att tillverka komponenter som inte går att tillverka på annat sätt såsom gjutning, svarvning eller fräsning.
Kundanpassade produkter inom dental eller medicinteknik är ofta svåra att tillverka i metall på traditionellt sätt, medan 3D scanning, CAD modellering och additiv tillverkning medger detaljer med hög passform.

Utmaningar med 3D utskrifter i metall

3D Printing i metall kan bli relativt kostsamt och ytorna på en utskriven detalj påminner lite om ett finare sandpapper. Någon form av ytbehandling är ofta nödvändig och många gånger kan gjutning bli ett mer kostnadseffektivt alternativ. Men samtidigt finns många exempel på framgångssagor med utskrifter direkt i metall , där additiv tillverkning blir det absolut effektivaste alternativet.

Verktyg för formsprutning

Vid behov av förserie eller provserie med en tillfällig verktygsinsats, innan det slutliga verktyget beställs. I vårt sortiment finns tekniker som möjliggör en framtagning av ett tillräckligt starkt verktyg för att klara en mindre provserie. De två huvudsakliga teknikerna som används är MJP (Multi Jet Printing) och DLP MovingLight

Med dessa 3D skrivare är det möjligt att skriva ut verktygsinsatser för små serier, ett till kanske 150 skott. Maskinen skriver ut verktygsinsatser med kaviteter och ingjuts för just den formspruta som är aktuell att användas.

Fördelar med att tillverka formsprutningsverktyg med 3D skrivare

– Verifiera din design och gör dina ändringar före produktion

Alla som arbetar inom tillverkning vet hur kostsamt ändringar i en design kan vara. Genom att skriva ut verktyg för formsprutning kan du verifiera din design och även montera samman dina komponenter innan du beställt och gått vidare med tillverkning av dina slutliga verktyg.
Det finns begränsningar med tekniken som gör att för tjockt gods eller för stora geometrier är svårare men många gånger kanske det handlar om mindre detaljer, verktyg är kostsamma även för dessa.

– Produktion av små serier

Rapid tooling med en 3D skrivare är ett mycket snabbt sätt för att verifiera verktygsdesign eller för att producera en mindre serie. Det verifierade verktyget kan sedan användas för prototyp för att tillverka ett slutligt verktyg för stora serier på traditionellt sätt.

Gjutning och formning med 3D skrivare

Det finns flera andra sätt att nå fram till en prototyp eller mindre serie än genom direktutskrift. I följande stycken ger vi en översiktlig bild av några vanliga processer där 3d skrivare och additiv tillverkning kan användas som en del av en tillverkningsprocess.

Lost wax gjutning och investment gjutning.

Genom att skriva ut ett gjutmönster i vax kan man åstadkomma högupplösta gjutningar i exempelvis aluminium, guld eller silver i en gipsform eller keramikinbäddning. Genom att skriva ut en högupplöst vaxmodell och sedan bädda in denna i gips och därefter smälta ur modellen, kan man skapa en kavitet där valfri metall kan gjutas. Tekniken används inom dental, smyckestillverkning eller modelljärnvägar för att skapa framförallt små modeller med fina detaljer. Efter gjutning slås formen sönder men det går att gjuta flera modeller i samma gjutning genom att bygga ”träd” med ett antal vaxmodeller. Vaxmodellerna skrivs ut högupplöst med MJP teknik.

Fördelar med lost wax gjutning med 3D skrivare

Upplösningen och precisionen av en 3D utskrift i vax blir mycket god och att tillverka modellen eller gjutmönstret för hand innebär ett mycket krävande arbete. Skulle ändringar behöva göras kan detta lätt justeras i CAD filen och en ny modell kan lätt skrivas ut.

Kylkanaler genom direkt metall printing (conformal cooling)

Genom att kunna skriva ut små kylkanaler i delar av verktyg kan man åstadkomma effektiva kylsystem i verktyg. Traditionellt har detta gjorts genom borrade räta kanaler men med additiv tillverkning kan mer effektiva anpassade kanaler åstadkommas som kan ge kortare cykler och också högre kvalitet på detaljerna.

Fördelar med conformal cooling

Ett exempel på kylkanaler i verktyg (conformal cooling) är Lego som använt tekniken för att öka sin produktionskapacitet markant. Om cykeltiden i din produktion är din flaskhals i mycket stora serier, kan conformal cooling vara ett fantastiskt alternativ att titta vidare på.

Utmaningar

Generellt sett medför verktyg utskrivna i metall en hög kostnad, ofta så hög att det blir svårt att motivera. Undantagen är oftast de fall då man lyckas skriva ut effektiva kylkanaler och där produktionsserien är väldigt stora.