3D-print er en hurtigt udviklende teknologi, der i øjeblikket anerkendes som fremtiden for kortserieproduktion.
Det var dog ikke altid så optimistisk. Da 3D-print dukkede op for flere årtier siden, blev det behandlet som en ret imponerende, men langsom kuriositet, der ikke ville finde reel anvendelse. Det blev sommetider brugt til design og prototyping, men var aldrig tiltænkt at blive en af de grundlæggende produktionsmetoder.
De, der ikke forudså en god fremtid for 3D-printere, kunne dog ikke tage mere fejl. I løbet af de seneste 10 år har 3D-printteknologi - også i metal - udviklet sig i en sådan grad, at den har tiltrukket mange førende producenter og finder anvendelse i stadig flere områder af industrien.
3D-metalprintere
I de seneste år har der været en kraftig stigning i både udbud og efterspørgsel efter 3D-metalprintere. Producenterne introducerer konstant nye løsninger til additiv fremstilling af metaller, som er hurtigere, lettere at bruge og mere effektive, samt tillader brugen af et større antal forskellige metaller.
Af denne grund bruger et stigende antal virksomheder 3D-metalprint-teknologier til at producere metaldele og prototyper, og drager også fordel af den øgede designfrihed, der følger af selve idéen om additiv print. Metal-3D-printere bruges i øjeblikket i forskellige industrier, såsom rumfart, luftfart, bilindustri, medicinsk udstyr, værktøjsfremstilling og meget mere.
3D-print
3D-print, også kendt som additiv teknologi, er processen med at skabe et tredimensionelt objekt fra bunden, lag for lag. Det starter normalt med en digital, tredimensionel model af delen, som digitalt bliver "skåret" af software i mange meget tynde lag, hvor tykkelsen af lagene afhænger af produktets form og den type materiale, der anvendes.
Derefter indlæses råmaterialet, normalt i form af pulver eller granulat, i printeren. Det mest populære materiale er selvfølgelig plastik, men metaller som aluminium, titan, værktøjs- og rustfrit stål, nikkel, kobber, bronze, kobolt og ædle metaller (guld, sølv, platin) bruges også i stigende grad. Råmaterialet opvarmes til smeltetemperaturen og påføres af maskinen på arbejdsfladen, lag for lag, indtil hele produktet er printet.
3D-metalprint
Når vi ser på det voksende antal industrielle og kommercielle anvendelser af additiv teknologi, er 3D-metalprint altid i front. Det er en af de hurtigst voksende produktionsteknologier. Det kan nu bruges sammen med andre teknikker til prototyping og kortserieproduktion. I nogle tilfælde er kvaliteten af 3D-printede metalgenstande og printeffektiviteten allerede sammenlignelig med, eller endda højere end, traditionelle teknologier.
3D-metalprint bruges til prototyping og kortserieproduktion i rumindustrien, luftfartsindustrien, bilindustrien, ingeniørarbejde og i produktionen af medicinske og laboratoriemæssige systemer.
Hvordan fungerer 3D-metalprint?
3D-metalprint er et bredt udtryk for en familie af flere teknologier. Enkelt sagt kan enhver fremstillingsteknologi, der muliggør skabelsen af metalgenstande lag for lag gennem smeltning, svejsning eller sintring, kaldes en 3D-metalprint-proces. Der er virkelig mange løsninger, der tillader print i metal, men det er værd - som altid - at lære de mest almindeligt anvendte at kende.
Grundlæggende 3D-printteknologier
Tre hovedteknologier bruges i 3D-metalprint:
- DMLS (Direct Metal Laser Sintering)
- SLM (Selective Laser Melting)
- EBM (Electron Beam Melting)
DMLS 3D-print
Direct Metal Laser Sintering eller DMLS er den mest populære metode til 3D-metalprint. Laseren bruges til at sintre metalpulver, lag for lag, for at skabe den printede del.
Materialer, der bruges i denne printteknik, omfatter en bred vifte af metallegeringer, såsom maraging stål, aluminium, Inconel 625 nikkel-krom legeringer, kobolt-krom legeringer og titan.
DMLS-teknikken bruges til at skabe prototyper og maskindele. Den kan bruges til at producere elementer med underskæringer, fordybninger og forskellige hældningsvinkler. Disse omfatter medicinsk udstyr, instrumenter, prototyper og værktøjer.
SLM 3D-print
Selective Laser Melting eller SLM involverer, som navnet antyder, smeltning af materialet. 3D-print finder sted i et inert gasmiljø. Af denne grund er kvaliteten af SLM 3D-print meget tæt på kvaliteten af dele fremstillet ved støbning eller smedning.
Genstande fremstillet ved hjælp af SLM 3D-printteknologi er meget holdbare. Af denne grund kan denne teknologi bruges til at producere mekaniske dele, såsom propeller og gear, samt produkter, der bruges i bil-, medicin- og luftfartsindustrien.
EBM 3D-print
Electron Beam Melting eller EBM-teknikken ligner SLM-print, men bruger en elektronstråle i stedet for en laser. Denne teknologi er hurtigere og mere præcis end laserassisteret print, og produkter printet med den er generelt mere holdbare end dele opnået i andre metalprint-processer.
EBM-metoden bruges hovedsageligt til produktion af genstande lavet af titan og kobolt og omfatter dele og komponenter til fly, rumfærger, raketter og motorer.
Fordele ved 3D-metalprint
En stor fordel ved 3D-metalprint er designfrihed. 3D-print giver producenter mulighed for at fremstille elementer med ekstrem geometrisk kompleksitet, som enten ikke kan fremstilles eller er meget vanskelige at fremstille ved hjælp af traditionelle bearbejdningsteknikker.
Minimalt affald: I de fleste tilfælde er det eneste materiale, der er nødvendigt for at printe et produkt, det, der bruges i det færdige produkt. Desuden er der praktisk talt intet overskydende materiale, og eventuelle rester kan genbruges eller genanvendes. Dette betyder selvfølgelig en lavere omkostning for produktionsprocessen.
Ettrins produktion: under 3D-printprocessen arbejder maskinen automatisk, uden operatørtilsyn. Dette betyder, at én operatør samtidig kan betjene flere printere, hvilket giver mulighed for at reducere arbejdsomkostningerne. Afhængigheden af andre traditionelle produktionsprocesser, såsom skæring, fræsning og svejsning, reduceres også, fordi hele produktionsprocessen finder sted i én maskine.
Derudover er metal-3D-printere meget mindre end de fleste avancerede CNC-maskiner, hvilket betyder, at de optager mindre plads i produktionshallen. De giver også mulighed for at forkorte produktionsprocessens tid.
Desuden gør 3D-metalprint:
- Hurtigere produktion af komplekse dele sammenlignet med traditionelle produktionsmetoder mulig.
- 3D-metalprint er billigere end traditionelle teknikker
- Afhængigt af den valgte teknologi giver 3D-metalprint mulighed for præcis produktion af genstande med meget kompleks geometri.
- Selv i tilfælde af meget komplekse design opnås dele med ekstremt høj styrke. Dette er en af grundene til, at 3D-printede komponenter er meget efterspurgte i luftfarts-, rumfarts- og militærindustrien.
- 3D-metalprint genererer ikke materialeaffald, i modsætning til traditionelle produktionsmetoder.
Kort sagt er 3D-metalprint en ideel teknik til at skabe komplekse dele, der er vanskelige at producere ved hjælp af traditionelle teknologier, eller når en sådan produktion ville være ineffektiv.
Fremtiden for 3D-print
I fremtiden vil mange "ulemper" ved 3D-print blive minimeret eller helt elimineret, efterhånden som teknologien bliver mere udbredt. Og da designere ikke står stille, og innovationer dukker op som paddehatte efter regn, vil omkostningerne ved selve 3D-printerne også falde.
Nye printere vil også kunne bruge flere typer materialer og blive hurtigere. Derfor vil projekter, der i øjeblikket tager dage at fuldføre, blive færdige inden for timer eller endda minutter.
I de kommende år vil 3D-print fortsætte med at udvikle sig og ændre produktionslandskabet. Det vil danne grundlag for tilpasset og kortserieproduktion. Det vil også blive brugt i masseproduktion i mange industrier, såsom bil, luftfart, sundhedspleje og meget mere.