Globala standarder bidrar till tillväxten

Text:Mattias Kristiansson
PUBLICERAD: 14 mars 2014

standarder

Klas Boivie, Seniorforskare på norska Sintef Raufoss Manufacturing AS, är flerfaldigt engagerad i utvecklingen av industriella standarder för additiv tillverkning (som är det tekniska namnet för 3d-print), genom flera organisationer, baserade både i Europa och i USA. Han har på ett eller annat sätt varit delaktig från starten inom både ASTM (startade 2009) och ISO (startade 2011) och ser en tydlig nytta med det arbete som bedrivs.

– Det viktigaste målet är att få till enhetliga, internationella standarder eftersom de bidrar till att additiv tillverkning kan fungera som en produktionsprocess i ett industriellt sammanhang, säger Klas Boivie. När produktionen går från prototyper till skarpa produkter är det viktigt med standarder som preciserar förutsättningar och kriterier för tillverkning och försäljning av industriella produkter.

Flera standardiseringsorgan runt om i världen bedriver standardiseringsarbete inom additiv tillverkning idag. I Sverige har vi SIS och den nationella tekniska kommittén TK563. Denna deltar också i det internationella samarbetet inom ISO där TC261 är den tekniska kommittén för området ”Additive Manufacturing”. Parallellt med ISO verkar USA-baserade ASTM International, som visserligen inkluderar deltagare från hela världen, men där medlemsbasen helt klart domineras av deltagare från Nordamerika.

Organisationerna och sättet att arbeta på ser lite annorlunda ut. ISO bygger på samverkan mellan olika länders nationella standardiseringsorganisationer, som SIS i Sverige, DIN i Tyskland, BSI i Storbritannien och UNM i Frankrike (m.fl.). ASTM bygger på individuellt medlemskap för varje företag eller organisation. Det gör att arbetet där drivs fram av vad medlemmarna, och i synnerhet vad inflytelserika företag och organisationer tycker är viktigt. Beslut fattas till stor del genom direkta omröstningar. På så sätt blir det relativt lätt att snabbt få fram nya standarder, men det gör också att ett mäktigt företag eller organisation kan få ett väldigt stort inflytande inom en kommitté och på de standarder som utvecklas.

ISO bygger på samverkan mellan olika nationella kommittéer, vilket möjligtvis ger ett mer tungrott system. Först formeras en arbetsgrupp som ska utveckla ett standardiseringsförslag. Därefter skickas detta på remiss till övriga i den internationella kommittén. Detta returneras med synpunkter, omarbetas och skickas tillbaka för vidare granskning i de olika nationella kommittéerna. Slutligen blir det omröstning, där varje nationell kommitté har en röst. Arbetet tar ofta längre tid jämfört med ASTM, men samtidigt innebär det att den standard som utvecklats har gått igenom en mycket noggrann granskning, både inom ISO-kommittén och de olika nationella kommittéerna. Men viktigast av allt är att ISO och ASTM har ingått ett unikt avtal om samarbete och utveckling av gemensamma internationella standarder för additiv tillverkning.

– Samarbetet har kommit till efter ett krav från aktörer i bägge organisationer, och det visar hur viktigt industrin anser att additiv tillverkning är. Det visar också att en enhetlig global standard är av fundamental betydelse för teknikens vidare utveckling.

De standarder som nu utvecklas för additiv tillverkning inom ISO faller under namnet ISO/TC 261, där TC står för teknisk kommitté. För närvarande handlar det om fyra distinkta områden, var och en har sin arbetsgrupp (WG) sammansatt av experter som nominerats av respektive nationella kommittéer. Tyska DIN håller i ordförandeskapet och sekretariatet för TC 261, och de olika arbetsgrupperna är organiserade enligt:

WG1: Terminologi: ledning och sekretariat av SIS (Sverige).

WG2: Metoder, processer och material: ledning och sekretariat av DIN (Tyskland)

WG3: Testmetoder, ledning och sekretariat av UNM (Frankrike)

WG4: Databehandling: ledning och sekretariat av BSI (Storbritannien)

1. TERMINOLOGI
Detta område ansvarar Sverige för. Ordförande för arbetsgruppen är Klas Boivie. Han är också ordföranden i den svenska kommittén TK 563, där övriga medlemmar är Arcam, Digital Metal, Scania CV och Stockholms universitet.

Det är ingen tillfällighet att terminologiarbetet ligger i arbetsgrupp 1. I början av 2000-talet, innan ISO-, och ASTM-arbetet hade påbörjats, hade den tyska ingenjörsorganisationen VDI utvecklat en handledning och riktlinjer för de vanligaste användningsområdena på den tiden, med typiska begrepp som rapid prototyping och rapid manufacturing. Men den snabba tekniska utveckling som skett inom additiv tillverkning har gjort att många av begreppen redan är förlegade. Därför beslutade man sig för att röja upp i begreppsvärlden och utforma en gemensam, mer robust och entydig terminologi. Detta var något bland det första man skulle göra innan man kunde påbörja övriga standardiseringar.

– Hela terminologin från konceptet med rapid-tillverkning är i hög grad missledande. Om du ska tillverka enkla former som plastkoppar så går det inte så ”snabbt” jämfört med alternativen så som ordet ”rapid” uttrycker. Här är traditionell formsprutning eller liknande den snabbaste produktionsmetoden. Rapid ger fel associationer och vårt första steg var att få ordning på detta.

– Ett annat exempel är faktiskt själva begreppet 3d-print. Från början var 3d-print namnet på en specifik process som patenterades av MIT på 1980-talet. Sedan kom begreppet att kopplas samman med alla processer där man använder ett skrivarhuvud för att lägga ut, eller binda samman material. Eftersom många av de systemen var relativt enkla och billiga kom begreppet också att användas om alla de maskiner som kunde användas på kontor eller i hemmiljöer precis som en skrivare för text och bilder på papper.

– Nu när den delen av marknaden har fullkomligt exploderat på senare år har begreppet 3d-print blivit så allmänt känt att de allra flesta ser det som ett namn på hela teknikområdet. Men de allra flesta industriella systemen använder sig av helt andra tekniker, och skapar produkter som är väsensskilda från det som kan produceras med de ursprungliga 3d-printrarna. Eftersom tekniska termer måste vara både så precisa och allmängiltiga som de begrepp de ska representera, blir det problematiskt att använda namnet på en specifik process på ett område som innefattar så många fler och helt annorlunda tekniker.

– Den minsta gemensamma nämnaren som man har kunnat enas om är att alla tekniker baseras på att de lägger till material, och därför kom man fram till samlingsbegreppet additive manufacturing. Sen kan man kanske hävda att adderande låter bättre på svenska än additiv, men vi har inte spikat någon svensk översättning av begreppen ännu.

– Från mitt tidigare arbete med terminologiutvecklingen inom ASTM drog jag slutsatsen att det behövdes en mer genomtänkt struktur på hur man lägger upp terminologin och ett logiskt resonemang. Det går inte bara att ta ord som uppkommit i branschen och många ord ger olika uppfattning på olika språk. Dels arbetar vi från grunden för att lägga upp en struktur, där vi passar in exsisterande begrepp och definitioner från ASTM och ISO så långt det är möjligt, dels kompletterar vi att utveckla nya termer och definitioner när det blir nödvändigt.

Gruppen har skickat ut en första kommittéomröstning, ”committee draft”, som gått upp till första remissinstans och remissvaren har kommit in. Det har dock fattats ett beslut om fördjupat samarbete mellan ASTM och ISO, vilket ska utmynna i en harmoniserad standard som ska stödjas av de båda organisationerna. Det har även bildats en gemensam arbetsgrupp för terminologi. I denna pågår nu ett arbete med att se över och slå samman de båda standarderna till att bli en gemensam. Terminologistandarden kommer med största sannolikhet att bli klar för godkännande nu under våren.

2. METODER, PROCESSER & MATERIAL
Detta område har tyska DIN ansvaret för. Man har utvecklat ett dokument som beskriver de olika grundläggande processkategorierna för additiv tillverkning, och vilka material som dessa kan processa. Detta dokument har passerat det första steget, och är på väg genom systemet för godkännande via olika remissinstanser där alla nationella kommittéerna kan lämna sina synpunkter.

Det sista steget är publicering som standard, vilket är planerat till den 16 februari 2015.

3. TESTMETODER
Utvecklingen av standarder för test av material och produkter leds av franska UNM. Det handlar till exempel om vilka karakteristika dessa ska ha och hur man mäter deras egenskaper.

Även inom det här området har det bildats en gemensam arbetsgrupp mellan ISO och ASTM, där man ska utveckla en standard för att specificera krav och egenskaper för produkter som tillverkas för försäljning. Gruppen heter ”Joint Group on Requirements for Purchased Parts”. Detta arbete tar även upp ansvarsfrågan i en produktionskedja.

– Så länge marknaden huvudsakligen handlade om prototyper och enstaka, unika produkter, var det i de flesta fall tillräckligt med en överenskommelse mellan leverantör och kund. Men ska man ha en fungerande marknad med flera konkurrerande aktörer måste det finnas tydliga specifikationer om vad som leverantören egentligen erbjuder och vad som kunden då kan förvänta sig. Och när det handlar om leverans av kritiska komponenter till exempel till flygindustrin är det helt avgörande att man har klarat av från början vem som har ansvar för vad.

4. DATABEHANDLING
Denna grupp leds av brittiska BSI. All modern additiv tillverkning utgår från en digital modell, och då är det givetvis fundamentalt att det finns en standard som gör att den kan kommuniceras mellan olika CAD-system och den maskin som ska bygga modellen. Från början utvecklades STL-formatet för stereolitografi, som var den första moderna additiva tillverkningstekniken. STL har sedan dess i princip fungerat som standard för hela teknikområdet. Det är ett relativt enkelt format och fungerar bra för att overföra relativt okomplicerade geometrier. Men när det kommer till att representera andra egenskaper än bara den grundläggande geometrin – färg, materialegenskaper, texturer och upprepad kompexitet i geometrin (till exempel tredimensionella nätverksstrukturer), blir STL allt mer en begränsande faktor.

– Det går med lite trick att få in färger, men att variera material eller skapa komplexa lattice-strukturer – det blir stora och klumpiga filer.

Detta problem uppmärksammades som något som behövde åtgärdas redan när standardiseringsarbetet initierades. Därför tillsatte amerikanska ASTM redan från starten en arbetsgrupp som skulle utveckla ett nytt format utan dessa begränsningar. Det har utmynnat i det nya filformatet AMF, Additive Manufacturing File Format. Det har stöd för färger, olika material i en och samma produktion samt komplexa strukturer, även strukturer inuti en geometri. Eftersom AMF är både en betydligt bättre teknisk lösning och redan var tillgängligt, enades ISO och ASTM om att AMF skulle högprioriteras som en gemensam standard. Genom ett så kallat ”fast track”-förfarande har AMF godkänts som den första gemensamma ISO-ASTM-standarden.

– Tyvärr används AMF ännu inte i så hög utsträckning som vi önskar. Anledningarna är flera. Långt ifrån alla CAD-system kan spara i AMF-formatet. Mycket av de egenskaper som kan representeras inom AMF är svåra eller är omöjliga att cadda med dagens system. Det blir lite av hönan och ägget – för att kunna utnyttja fördelarna med AMF måste man kunna cadda dem, men så länge man inte kan det så finns det liten anledning att byta från STL, och så länge som STL dominerar finns det ingen anledning att göra det möjligt att cadda de egenskaper som skulle kunna överföras genom AMF-fomatet.

[divider scroll_text=””]

ORDLISTA

• ISO/TC: ISO Technical Committee. Alla ISOs kommittéer förkortas TC.

• WG: Working Group. Alla ISOs arbetsgrupper förkortas WG.

• ASTM, American Society for Testing and Materials: En standardorganisation I USA.

• DIS = Draft International Standard, när ISO remissbehandlar standardförslag kallas de ISO/DIS.

• CD = Committee Draft, när den internationella kommittén röstar internt inom kommittén, innan remissen

Läs vidare

Framtidens stålpulver är helt fossilfritt

Om additiv tillverkning med metall ska bli en hållbar produktionsteknik på allvar krävs pulver med ett betydligt lägre koldioxidavtryck. Därför gör den svenska industrikoncernen SSAB en satsning på fossilfritt stål för användning inom bland annat AM.
SSAB-kollage

Ser ökat intresse för 3D-printade förpackningar

Lådor för exklusiva whisky-flaskor, smycken i återvunnet silver och danska designklockor. Malmöföretaget Lostboyslab har fått allt fler förpackningsuppdrag och ser ett område med stor tillväxtpotential.
LBL-box-3

AM-konferens anordnas under Underhållsmässan

Additive Intelligence 4.0 återkommer i mars 2024. Det är fjärde gången konferensen arrangeras och den här gången parallellt med Underhållsmässan på Svenska mässan i Göteborg.
Seyed-Hosseini-scaled-e1673872420130

Han samlar in och återvinner filamentrester

3D-entreprenören Per Hjort i Helsingborg vill skapa en "grön revolution" genom att återvinna plastavfall från 3D-printing och tillverka nytt filament som kan användas till bland annat prototyper och verktyg.
Per-Hjort-e1701677984212

Senaste nytt

Både stort och smått på årets Elmia 3D

På årets upplaga av Elmia 3D medverkade ett tjugotal utställare. 3dp.se hälsade på hos några av dem och hittade allt från mikroskopiskt små utskrifter till hela arbetsflödeslösningar och flera mässpremiärer.
Elmia 3D kollage 2

GE Additive har fått nytt namn

GE Additive har bytt namn till Colibrium Additive, ett GE Aerospace-företag.
CA_RGB-AtmsBlu-1024x434

Espressobryggare vinnare i designtävling

Under Elmia 3D presenterades vinnaren i SVEAT:s tävling Design Challenge 2024. Det bidrag som imponerade mest på juryn var en unik espressobryggare, designad av Simon Dybeck.
Design Challenge 1

Axplock från Elmia 3D-mässan

Det har gått två år sedan sist, men den 14–17 maj var det dags för den additiva branschen att samlas igen på Elmia 3D. Här är några nedslag från mässans första dag.
Elmia 3D kollage