Så ska Sverige ta täten i 3d-printing i metall

2018-05-02 06:00  

Vi var lite sena i starten, men nu börjar Sverige komma ikapp inom additiv tillverkning i metall. Det menar Annika Strondl på forskningsinstitutet Swerea Kimab.

På rak arm kan Annika Strondl inte räkna upp särskilt många svenska företag, som i dagsläget serieproducerar genom additiv tillverkning i metall. Hon nämner Siemens Industrial Turbomachinery (komponenter till landbaserade gasturbiner), Sandvik Machining Solutions (verktyg för skärande metallbearbetning), och GKN Arospace (flygmotorkomponenter).

– Av de stora företagen är det i princip de tre som har serietillverkning igång, i små serier för det är ju vad tekniken passar bäst för. Sedan finns ett antal mindre företag som tillverkar prototyper, men jag vet inte om de har någon serietillverkning, säger Annika Strondl, chef för pulvermaterial och additiv tillverkning på forskningsinstitutet Swerea Kimab.

Hon framhåller även svenska printerutvecklare som Digital Metal i Höganäs, som tagit fram en metod där de utskrivna komponenterna sintras i stället för att smältas ihop med laser (binder-jetting), och Arcam i Mölndal, som patenterat den egenutvecklade EBM-tekniken (Electron Beam Melting).

– De var båda väldigt tidigt ute med additiv tillverkning i metall, och det de gör är väldigt intressant. Det måste jag säga även om jag inte är helt opartisk, jag var själv med och utvecklade tekniken på Arcam när de började med detta i slutet av 90-talet. Vi var ett litet gäng som jobbade dag och natt, minns Annika Strondl.

Sverige inget föregångsland

Men överlag har Sverige inte varit något föregångsland på området, menar hon.

– Vi har varit lite sovande fram tills för några år sedan, flera andra länder var före. Nu börjar vi jobba ikapp, säger Annika Strondl.

Och hon ser flera skäl till stark optimism.

– Sverige har 25 procent av världsmarknaden för metallpulver. I det ligger ju en väldig potential, nu när processerna börjar bli så pass robusta och reproducerbara att det går att använda dem industriellt.

Även på fou-området är vi numera helt klart med i racet, som Annika Strondl uttrycker det.

– I till exempel Tyskland och USA har det satsats mycket mer på forskning än vi kunnat göra i lilla Sverige, men nu har det börjat lossna med forskningsfinansiering även här. Till exempel satsar Vinnova 190 miljoner i pengar som de antingen redan skjutit till, eller lovat till specifika projekt. Men det har saknats en tydlig riktning inom forskningen, säger Annika Strondl.

Tagit fram en plan

Av det skälet har Swerea, i samarbete med en rad andra aktörer, tagit fram en färdplan med syftet att bidra till en snabb industrialisering av svensk 3d-printing i metall.

– Nu jobbar vi med implementeringen av färdplanen. Tittar på hur man kan få forskningsfinansiärer att satsa, hur man kan mäta effekterna, och så vidare, säger Annika Strondl.

Färdplanen identifierar några huvudsakliga utmaningar som måste övervinnas. Däribland lyfts materialtillgången fram, trots att Sverige som nämnts är en såpass stark aktör inom metallpulver.

– För det är ju en väldigt liten del av det som går till 3d-printing idag. Än så länge finns kanske ett tjugotal material som är godkända för additiv tillverkning, och material som tagits fram för exempelvis gjutning är inte optimala för 3d-printing. Skräddarsydda legeringar för 3d finns det bara någon enstaka av. Där finns ett jättejobb framför oss, men vi är överlag duktiga på metaller och metallpulver i Sverige, så jag är optimistisk.

Färdplanen pekar också på att standardiserings- och certifieringsarbetet ännu befinner sig i ett tidigt stadium.

– Att det saknas standarder är i dag en stor begränsning för många industrier. Men Sis (Swedish standards institute) har en arbetsgrupp med representanter från både näringslivet och akademin, som jobbar internationellt i samarbete med andra grupper. De har en egen färdplan och gör framsteg, även om det är en tidsödande process. När standarder och certifieringar fallit på plats kommer mycket att underlättas, säger Annika Strondl.

De främsta hindren

Processtabilitet och produktkvalitet är naturligtvis avgörande, och enligt färdplanen utgör dessa faktorer just nu de främsta hindren för industrialisering.

– Men det har blivit betydligt bättre än det var tidigare, även om vi har lång väg kvar. Vi behöver ta den additiva tillverkningen från hantverk till produktionsprocess. Få in 3d i flödet helt enkelt.

Detta hänger ihop med en annan av de utmaningar färdplanen identifierar: Kunskap och utbildning.

– Egentligen är det både en kunskapsfråga, och en fråga om att ändra sitt tänkande. Konstruktörerna idag är ju vana vid andra tillverkningsprocesser, och det är först när man börjar tänka 3d-tillverkning från starten av konstruktionsprocessen som man kan realisera teknikens möjligheter. Det krävs att man vågar lita på tekniken, säger Annika Strondl.

Men för att våga lita på tekniken, krävs mer kunskap om material och metoder.

– De stora tillverkarna skaffar ju egna data, men för en bred industrialisering behövs mer tillgång till öppna materialdatabaser. Eftersom tekniken ännu är så ny, så finns det inte ännu i samma utsträckning som för andra tekniker.

Vad är mest spännande just nu inom området additiv tillverkning i metall?

– Industriellt, det de gör på flygsidan. GE Aviation testar en helt ny flygmotor där 35 procent av delarna är 3d-printade. En del av motorn har minskat antalet komponenter från 855 till 17 stycken. Forskningsmässigt, får jag framhålla Swereas projekt som jobbar med ett nickelbasmaterial där man får partiklarna att lägga sig i olika riktningar. Vilket skulle kunna utnyttjas för att få olika egenskaper i olika delar av en komponent.

– Vi står verkligen bara i början av processen. Jag väntar med spänning på de nya intressanta tekniker som helt säkert kommer att komma.

 

7 utmaningar för 3d-printing i Sverige

Här är de främsta utmaningarna för svensk industrialisering av additiv tillverkning i metall, enligt färdplanen Swedish Roadmap for Industrialization of Metal Additive Manufacturing:

1. Material. Tillgången motsvarar inte den ökande efterfrågan på en växande slutanvändarmarknad. Med tanke på den svenska industrins och akademiens starka ställning inom pulverområdet, identifieras materialutveckling som ett av de viktigaste forskningsområdena.

2. Komponent- och systemdesign. Aktörer måste utnyttja teknikens överlägsna kapacitet för designfrihet och anisotropi (att ett material kan ges olika fysikaliska egenskaper i olika riktningar). För detta krävs att konstruktörerna börjar designa för additiv tillverkning redan från starten av konstruktionsprocessen.

3. Processtabilitet och produktkvalitet. Det behövs bättre kontroll av processernas robusthet och reproducerbarhet, samt ökad förutsägbarhet i processerna.

4. Produktion. Eftersom tekniken historiskt använts i prototyptillverkning, har maskindesign och processer anpassats för detta. Det har medfört begränsningar i tillverkningshastighet och byggstorlekar, bristande process- och informationsflöde, samt otillräcklig automatisering.

5. Arbetsmiljö och hälsa. Att hantera miljö-, hälso- och säkerhetsaspekter längs hela värdekedjan är viktigt för hållbarheten. Annika Strondl framhåller dock att man börjat ta bort de allra finaste pulvren för att minska inandnings- och explosionsrisker.

6. Standarder och certifiering. Här befinner vi oss bara i början av utvecklingen, men en svensk arbetsgrupp inom SIS är aktiv inom det internationella standardiseringsarbetet och följer standardiseringskartor för additiv tillverkning.

7. Kunskap och utbildning. Behövs på alla nivåer för att påskynda det industriella genomförandet. Flera olika universitet håller numera kurser på området, och på initiativ från industrin har Swerea startat samarbetsplattformen Swedish Arena for Additive Manufacturing of Metals. Den har 27 medlemmar från näringslivet och akademin.

Arbetet med färdplanen finansierades av Vinnova. I projektgruppen ingick Swerea Kimab, Swerea IVF, Swerea Swecast, Chalmers Högskolan Väst, KTH, Arcam, Carpenter Powder Products, Epiroc, GKN Aerospace, Höganäs, Quintus Technologies, Saab, Sandvik Machining Solutions, Scania, Siemens Industrial Turbomachinery och Uddeholm. Färdplanen förankrades brett med öppna workshops för deltagare från både industri och akademi.

Annika Strondl

Arbete: Chef för gruppen pulvermaterial och additiv tillverkning vid Swerea Kimab.

Ålder: 47 år.

Bakgrund: Civilingenjör från Chalmers. Jobbat 8 år i industrin hos Sandvik Coromant och Arcam, för att därefter doktorera på additiv tillverkning. Sedan 2010 anställd vid industriforskningsinstitutet Swerea Kimab.

Tommy Harnesk

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt