Det finns stor potential i 3d-printtekniken, till exempel för funktionsförbättring, individanpassning och viktreduktion. Det har vi redan sett ett otal exempel på inom områden som flyg och medicin. Men framgångarna är beroende av en förståelse för hur materialen fungerar och hur produktionsprocesserna går till. Först då har vi full kontroll över våra toleranser och vet hur slutresultatet blir.
En av Sveriges främsta experter inom geometrisäkring, Per-Johan Wahlborg på Swerea IVF, har arbetat i över trettio år med geometrisäkring av industriella komponenter och kopplingen mellan CAD/CAM och färdig produkt. Swerea IVF hette tidigare bara IVF (Institutet för Verkstadsteknisk Forskning) och här började man med 3d-printning för tjugofem år sedan.
– Då handlade det om att använda tekniken som modellmaterial för att testa i verkliga processer, ett exempel var en brännarport till en sodapanna. Det var ett första steg där vi använde en enklare LOM-maskin.
– I de 3d-printprojekt som jag blivit engagerad i ser jag att historien riskerar upprepa sig. När en ”ny” teknik ska etablera sig så tror många att den är lösningen på allt. Men hittills har alla fått inrätta sig i verkligheten. Tekniken har stora möjligheter att fungera inom enstycks- och fåstyckstillverkning där reproducerbarheten, att allt blir exakt likadant inte spelar så stor roll.
– Det krävs till exempel idag en avsevärd efterbearbetning för att uppnå rätt geometriexakthet för att få tillräcklig kvalitet. Som företag måste man därför ställa sig frågan vad man vill ha ut av 3d-printtekniken.
– Det finns stora fördelar med 3d-print när det gäller så kallade designade material; legeringar där du till exempel kan garantera renheten i legering. Då är detta en huvudfunktionalitet och användandet av 3d-printtekniken som produktionsteknik gör det möjligt. Och då är det också värt att efterbearbeta för att uppnå korrekt geometri.
– Produkttoleranserna i många industrier fullständigt överbestämda och har inget med funktion att göra. När vi tittar på 3d-printade komponenter finns det massor av egenskaper där annan funktionalitet är viktigare än toleransuppfyllnaden. Men då ska vi inte använda 3d-print för saker som den inte är bra på bara för att den finns.
3d-printtekniken saknar en tillräcklig processkontroll som kan garantera att de tillverkade komponenterna håller sig inom uppsatta toleranser. Den geometriska noggrannheten kan bara fastställas genom att mäta de kvalitetskritiska produktionsparametrarna när komponenten väl är klar. Interna strukturer är ofta helt otillgängliga för mätning och det krävs ofta en förstörande provning för att mäta och fastställa den interna strukturen och ytegenskaper. Det skapar stor osäkerhet för tillverkande företag.
Osäkerheten kring geometrisäkring finns i alla industrier med höga krav på rätt kvalitet. Men de områden där utmaningarna är störst är där man vill producera små komponenter – ofta produkter som till sin totala volym kan hanteras i handen. Här finns begränsningarna främst i utrustningens upplösningsförmåga.
– De flesta system har en upplösning 600 dpi, några leverantörer är på gång med 1200 dpi. Men det jag förväntar mig är en upplösning på 2400 dpi eller bättre. 600 dpi innebär att pixelstorleken är 42 my, 1200 dpi ger 21 my. De ytor jag bygger blir därför mellan 40-60 my i noggrannhet på ytan.
– Vi ser att det finns ett antal osäkerhetsrelationer som vi måste börja lära oss hantera.
Per-Johan Wahlborg är en av talarna på 3d-printkonferensen AM-Dagen den 3 december. Läs mer om AM-Dagen här
[divider scroll_text=””]
FAKTA
Per-Johan Wahlborg är civilingenjör i maskinteknik från Chalmers. Han gjorde sitt exjobb på Volvo Lastvagnar i början av 1980-talet och arbetade med att beskriva produkter och processteg i 3D. Han har arbetat på IVF (Institutet för Verkstadsteknisk Forskning) (idag Swerea IVF) sedan 1984 och var under flera år ansvarig för den mobila delen av att sprida kunskap om CAD-verktyg för svenska industriföretag genom en teknikspridningskampanj som finansierades av STU (Styrelsen för Teknisk Utveckling, idag motsvarande VINNOVA). Under 1990-talet utvecklade IVF tillsammans med Volvo Personvagnar tekniken att verifiera fysiska komponenter mot CAD-geometrier, både i system och i standarder. Per-Johan har även bidragit till att utveckla standarden DMIS för hur geometriinformation ska kommuniceras mellan mätinstrument och CAD-system och har utbildat hundratals industrianställda i detta.
