Pulver för additiv tillverkning är dyrt. Samtidigt är det en stor andel av det överblivna pulvret som slängs och antingen förbränns eller i bästa fall återanvänds som granulat till formsprutning. Detta problem har Stratasys hittat en lösning på.
Inför Formnext lanserar Stratasys SAF ReLife, en innovativ mjukvarubaserad lösning för att förvandla använt PA12-pulver från andra AM-teknologier till högkvalitativa detaljer med Stratasys H350 med Selective Absorption Fusion-teknologin (SAF).
– Jag skulle säga att det är en game changer när det gäller kostnadsbilden för AM. Det har varit en stor utmaning för branschen att det ingående materialet kostar så mycket samtidigt som så mycket som hälften slängs bort, säger Anders Brask på Protech Nordic som är återförsäljare för Stratasys i Norden.
Additiv tillverkning beskrivs ofta som en ”grön” tillverkningsteknik, men en ofta förbisedd faktor är det materialavfall som själva printprocessen skapar. I de flesta pulverbaserade processer krävs en viss ”refresh rate”, det vill säga att det finns en gräns för hur många utskriftscykler som pulvret kan återanvändas för att kunna leverera fullgoda detaljer. För att bibehålla utskriftskvaliteten krävs därför att det använda pulvret blandas med nytt material, ofta upp till 50 procent. Resten kasseras.
Dyrt pulver går i soporna
PA-pulver kostar i genomsnitt 620 kronor per kilo, så för ett företag med en stor produktion kan det innebära att pulver för miljoner slängs varje år. Att producera ett kilo pulver genererar cirka åtta kilo CO2e, vilket betyder att det kasserade pulvret också innebär en stor belastning för miljön. Enligt siffror från analysföretaget Additive Manufacturing Research levererades totalt 6 300 ton nylonpulver 2023, vilket alltså genererar ett CO2e-utsläpp på 50 000 ton, motsvarande 12 000 bilar som kör 10 000 mil vardera. Det faktum att uppemot hälften av pulvret också blir till avfall gör att ekvationen blir ännu mer besvärande.
Stratasys menar att de har funnit en lösning på detta problem. Genom sin SAF-plattform har företaget introducerat en lösning som helt kan återvinna avfallspulver, genom konstruktionen av själva maskinen och innovativ styrning av det infraröda ljuset (IR) för sintring av pulvret.
SAF ReLife innebär att överblivet pulver från 3D-skrivare med pulverbädd, som MJF och SLS, kan återvinnas och bli till nya detaljer istället för att bli avfall. Det betyder en signifikant lägre kostnad per del, en mer effektiv användning av material och ett reducerat klimatavtryck.
– Stratasys har identifierat ett sätt att kunna köra 100 procent av avfallspulvret. Det beror på att maskinen är smartare byggd än MJF-maskiner, berättar Anders Brask.
Konstruktionen avgörande
Han förklarar att SAF-teknologin övervinner de utmaningar som finns med en avgörande konstruktionsskillnad: SAF använder en linjär process med en enkelriktad utskriftsvagn som exponerar varje position på byggytan lika vid uppvärmning, kylning och fördelning av pulver. Det betyder en konsekvent termisk exponering över hela byggytan vilket leder till likformigt och kontrollerat krymp i hela bygget. Som jämförelse använder MJF-tekniken två vagnar för pulverfördelning respektive sintring som rör sig i 90 grader mot varandra, och kan därmed inte ha samma grad av kontroll över den termiska miljön inne i byggkammaren.
Stratasys H350-maskin kan dessutom packas betydligt tätare än andra pulverbäddsteknologier. Packningsgraden för H350 ligger normalt på 20–25 procent och upp till 45 procent med fullgod utskriftskvalitet, medan det för SLS och MJF ligger på 8–12 procent. Dessutom innebär en högre packningsgrad att fler detaljer kan produceras med lägre energikonsumtion.
Sammanfattningsvis innebär lösningen två fördelar för användaren. För det första kan allt inköpt pulver användas för att producera detaljer med H350. Och för det andra kan avfallspulver från andra pulverbäddsteknologier återanvändas i SAF-systemet.
Tror på stort intresse för H350
Stratasys har utvecklat ReLife under flera år och även testat konceptet tillsammans med ett antal pilotkunder. Ett exempel på det är spanska servicebyrån Wehl Green som rapporterar 20 procent lägre kostnad per del och en betydande reducering av avfallspulver som istället blivit till fungerande delar med SAF-teknologin. Företaget vittnar även positivt om ytfinishen och de mekaniska egenskaperna i de utskrivna delarna.
– Det är även några svenska företag som kört tester de senaste 1,5–2 åren med goda resultat, säger Anders Brask.
Stratasys har också gjort en Life Cycle Assessment (LCA) i samarbete med Fraunhofer IPA för att validera miljöfördelarna med SAF ReLife. Resultaten visar att metoden kan minska klimatavtrycket med upp till 89 procent jämfört med standardsättet att producera med PA12-pulver.
Vad betyder den här innovationen för Stratasys?
– Jag vet att Stratasys har budgeterat för en väsentligt ökad försäljning av maskiner, men vet inte exakt hur mycket, och att man redan ser ett stort tryck.
Vad tror du att SAF ReLife kan betyda för AM-branschen?
– Många har nog knutit handen i fickan över att de betalar dyra pengar för pulver där hälften kasseras och i bästa fall blir granulat till formsprutning eller i värsta fall förbränns. Därför tror jag att det kommer att finnas ett stort intresse att investera i SAF för att kunna tillverka detaljer till en lägre kostnad. Det kan i sin tur innebära att fler använder additiv tillverkning som produktionsmetod, speciellt om företaget har som uttalat mål att minska CO2-avtrycket. Det kan öppna upp en större marknad för AM, säger Anders Brask.
Stratasys kommer att demonstrera SAF ReLife på Formnext, den 19–22 november, men lösningen finns tillgänglig för H350-användare redan nu.
