FÖRDJUPNING: På AM-Dagen den 19 september på Kistamässan tog Dr Klas Boivie på norska forskningsorganisationen SINTEF upp ett antal kundfall med additivt tillverkade metallkomponenter. Ett av dessa var ett projekt med hybridproduktion för Sandia National Laboratories. Det är en statlig amerikansk organisation som forskar inom försvarsmaterial.
Produkten var ett chassi i metall med en diameter på 30 centimeter. Detta skulle hysa elektroniska komponenter. Själva chassit tillverkades tidigare genom att gjutas, en produktion som kunde ta upp till ett år.
Den alternativa produktionsmetoden som man valde var en hybridproduktion med en maskintillverkad bottenplatta, medan den komplexa detaljerna tillverkades med additiv teknik. Man valde tekniken LENS, Laser Engineered Net Shaping. Den är utvecklad av maskinleverantören Optomec, baserad i Albuquerque, New Mexico.
Till skillnad från andra metallbaserade tekniker kan LENS användas för att bygga vidare på en metallkomponent som är producerad med traditionell teknik. Det kan handla om att laga en skadad del eller som i kundfallet, en komplettering. LENS har stöd för material som titan, nickelbaserade superlegeringar, rostfritt stål, verktygsstål och Inconel, en legering med nickel, krom, molybden och volfram, något som gör att den ska klara de flesta miljöer. LENS använder en kraftfull laser på 500W till 4kW för att smälta metallpulver till strukturer med hög densitet. Processen sker i en lufttät kammare med argon för att hålla luft och fukt nere till mindre än tio miljondelar. Detta ska garantera att komponenten blir ren och att det inte sker någon oxidering.
Genom denna hybridproduktion kortades produktionstiden till tre veckor och komponenten fick också lägre vikt. Sett till produktionskostnaderna sparade man in 30 procent per komponent. Projektet visade också tydligt att allt inte bör tillverkas additivt. Finns det delar av komponenten som kan CNC-fräsas bör man också göra så om det finns vinster att göra i fråga om produktionstid och pengar.
Klas Boivie visade exempel på en hybridbaserad produktionsenhet i form av en CNC-fräs och additiv utrustning. Konceptet är tredelat och börjar med CNC-maskinen och den del av den färdiga komponenten som ska fräsas. Efter fräsning går komponenten vidare till den additiva utrustningen och här måste den först rengöras från metallfragment och skärvätska. Den ska även värmebehandlas och kvalitetskontrolleras. Därefter ska den positioneras korrekt. Efter den additiva processen rengörs komponenten från pulver och värmebehandlas, varpå den kan placeras i CNC-fräsen igen för ytterligare produktion.
Själva positioneringen av komponenterna då det handlar om repeterbar produktion i AM-maskinen kräver extrem precision. Avvikelser får vara maximalt 2 my i x-axeln, 3 my i y-axeln och 5 my i z-axeln. Den typen av AM-maskin som använts i den hybrida cellen är en Concept Laser M2 Cusing.
[divider scroll_text=””]
OM KLAS BOIVIE
Dr Klas Boivie är seniorforskare vid norska SINTEF Raufoss Manufacturings avdelning för produktionsteknik. SINTEF är en av Skandinaviens största oberoende forskningsorganisationer och arbetar inom områden som teknik och medicin. Klas har en djup bakgrund inom additiv teknik och disputerade 2004 med ”Metal prototypes based on Solid Freeform Fabrication technology”, där han undersökte material och processer i metalltekniker. På SINTEF har Klas Boivie varit engagerad i flera forskningsprojekt som rör metallbaserad additiv teknik och de material som används.
