3DP I SVERIGE: ForceBoard är en svenskutvecklad mätutrustning ursprungligen framtagen för att mäta friktionsegenskaper för plastkomponenter och olika typer av ytbeläggningar. Produkten är utvecklad av civilingenjören Marcus Helgesson och hans företag Industrial Dynamics Sweden AB i Järfälla.
Nu släpper Marcus Helgesson ett tillägg till ForceBoard som ger ForceBoard fler funktioner. Alla komponenter i detta tillägg är 3d-printade på den Makerbot Replicator 2 som står på Marcus kontor. Det har både kortat utvecklingstiden och kapat produktionskostnaderna.
– Jag brukar kalla ForceBoard för världens första tvådimensionella våg. Det är en mätutrustning som mäter krafter i lodrät och i horisontelll riktning. Friktion eller friktionstal är till exempel förhållandet mellan horisontell och vertikal kraft när två ytor samverkar med varandra. Kopplad med USB-gränssnitt och Windows-programvara kan du samla in kraftdata i vertikal och horisontell ledd för en lång rad tillämpningar där friktion och vidhäftning idag är de två största användningsområdena.
Mer friktion
Tillägget ForceBoard Motor är en motordriven mekanism för att på ett kontrollerat och repeterbart flytta de komponenter som ska mätas över en bestämd sträcka, exempelvis vid friktionsmätningar. Den bygger på en rätt komplex rörelsemekanik och innebär att ForceBoard, utöver att mäta 2-dimensionella krafter, nu även kan mäta position eller sträcka via den 3d-printade armen då den har en inbyggd positionssensor.
– Det var kunderna som efterfrågade en mekanism som gjorde att ForceBoard fick en högre repeterbarhet vid exempelvis friktionsmätningar. Jag tänkte att det möjligen skulle gå att använda 3d-printtekniken för att ta fram en sådan lösning och på den vägen är det och till slut blev det riktigt bra.
– Ytterligare en funktion med ForceBoard Motor är att du även kan testa elasticitetsmodul, vilket är ett mått på hur stor eller liten fjädringen i ett objekt är, till exempel ett plastsnäppe till en ryggsäck. Det är således en mycket viktig egenskap att hålla koll på inom konstruktionsplaster. Självklart kan man även testa böjegenskaperna i 3d-printade komponenter.
– Man ska komma ihåg att en 3d-printad komponent som har en plastfyllnadsgrad på 30 procent inte alls har samma mekaniska egenskaper som om den skulle vara fylld till 60 eller 100 procent. Detta gör att 3d-printertekniken ställer höga krav på konstruktörer om man tänker sig att sätta 3d-printade komponenter i riktiga produkter som är fallet med ForceBoard Motor. Mindre fyllnadsgrad innebär kortare utskriftstider men sämre mekaniska egenskaper så det är en ganska svår balansgång som kräver att man är varm i kläderna med 3d-print innan man sätter dem i skarpa applikationer.
Allt förutom motor och batteri
– Alla komponenter förutom DC-motorn och batteriet är 3d-printade i Marcus Makerbot Replicator 2, som är baserad på så kallad FDM-teknik. Huvud, kuggstång och det kugghjul som sitter på motoraxeln. Även fixturen i vilken dragstången löper är 3d-printad.
– Allt produceras också här på kontoret. Totalt är det fem komponenter, det gör man på en halv dag. Jag sparar ner min modell i stl-format, gör några andra inställningar och skickar till maskinen.
– Jag använder svart PLA till alla komponenter. Just PLA är bra för att den har låg friktion. Det är en förutsättning för att ForceBoard Motor ska kunna fungera.
Vinsterna med 3d-print
Det finns många mätutrustningar på marknaden, men Marcus Helgesson menar att hans patenterade koncept med ForceBoard och Motor-tillägget konkurrerar både på funktion och pris. En viktig anledning till att han kan hålla nere priset är att han producerar utrustning allt eftersom beställningarna kommer in.
– Om jag skulle beställa alla komponenter till ForceBoard Motor som formsprutade plastdetaljer skulle verktygsdelarna antagligen kostat långt över en miljon kronor. Då hade jag även fått köpa in stora volymer plastkomponenter vilket i sig innebär en risk och lagerkostnad. I detta avseende har 3d-print varit en revolution för mig.
– Tekniken innebär även att jag kan göra kundanpassade lösningar. Det huvud som sitter längst ut på Motor kan skräddarsys beroende på vilka komponenter som användaren vill mäta.
Med flera större varumärken som LEGO, Honda, Ford och 3M som kunder ser framtiden ljus ut för Marcus Helgesson och hans ForceBoard och den 3d-printade ForceBoard Motor. Och med en maskin i huset kan det mycket väl bli tal om fler uppgraderingar och tillägg.
– Utan internet och 3d-printtekniken så hade jag nog inte kunnat leva på företaget i samma utsträckning som jag faktiskt gör. Tekniken innebär också att jag kan addera helt nya funktioner i framtiden.
