3D-printing och additiv tillverkning

Additiv tillverkning, även kallat 3D-printing, innebär att objekt byggs upp lager för lager av material enligt en digital modell. Till skillnad från subtraktiv tillverkning, där komponenter formas genom att ta bort material (t.ex. fräsning eller svarvning), lägger additiva tekniker till material där det behövs. Resultatet är skräddarsydda komponenter med stor geometrisk frihet och möjlighet till resurseffektiv produktion.

Den digitala processen innebär att design, simulering och produktion kan sammankopplas sömlöst. Ett CAD-underlag skickas direkt till skrivaren, utan behov av särskilda verktyg eller formar. Detta möjliggör tillverkning av komplexa och specialanpassade delar med korta ledtider från design till färdig produkt.

Material och tekniker

Inom maskinindustrin används flera material och tekniker för additiv tillverkning. Metallbaserade processer är vanligast vid produktion av funktionella delar som utsätts för höga mekaniska påfrestningar. Material som stål, aluminium och titan möjliggör tillverkning av hållbara komponenter för bland annat flyg-, fordons- och verktygsindustrin.

Termoplaster och fiberfyllda kompositer används i prototyptillverkning och för komponenter med lägre krav på mekanisk styrka. Dessa material ger kostnadseffektiva möjligheter att testa och optimera design innan serieproduktion.

• SLS (Selective Laser Sintering): Pulverbädd av plast eller metall smälts lager för lager med laser.
• FDM (Fused Deposition Modeling): Termoplastiskt filament matas och smälts genom ett munstycke.
• DMLS (Direct Metal Laser Sintering): Metallpulver fusioneras med laser för funktionella slutprodukter.

Produktionsanvändning

Additiv tillverkning används framförallt för prototypframställning där snabba iterationer av design och funktion är avgörande. Komplexa geometrier, exempelvis interna strukturer och kanaler, går enkelt att realisera och testa innan slutproduktion. Maskinindustrin drar nytta av tekniken för att tillverka komponenter som inte är möjliga att skapa med konventionella metoder.

För lågvolymsproduktion och skräddarsydd utrustning erbjuder 3D-printing stor flexibilitet. Specialiserade delar och reservdelar kan produceras på begäran, vilket minskar lagerhållning och transportkostnader. Vid tillverkning av fixturer och verktyg för automations- eller robotsystem kan designen optimeras specifikt för arbetsuppgiften utan traditionella begränsningar.

Fördelar med additiv tillverkning

Den lager-på-lager-baserade processen ger väsentliga fördelar som traditionella tillverkningsmetoder inte kan erbjuda.

• Materialeffektivitet genom minskat spill – endast nödvändigt material används.
• Möjlighet till avancerade geometriska former och lättviktsstrukturer.
• Korta ledtider från design till fysiskt objekt, särskilt vid prototyptillverkning.

Den digitala arbetsflödet minskar behovet av manuella inställningar och möjliggör automatisering även vid tillverkning av enstaka eller högt specialiserade komponenter.

Begränsningar och utmaningar

Trots styrkorna har additiv tillverkning vissa begränsningar. Ytkvalitet och precision är ofta beroende av efterbehandling – särskilt för metalliska komponenter där porositet eller ojämnheter kan kräva slipning eller annan finish.

Alla industriella material lämpar sig inte för lager-på-lager-processen. Många material med hög värmeledningsförmåga eller önskade mekaniska egenskaper kan inte ännu skrivas ut med tillräcklig kvalitet. Ur ekonomisk synvinkel innebär investering i industriella 3D-skrivare och råmaterial ofta höga initiala kostnader, vilket försvårar införande i vissa verksamheter.

Industriella användningsområden

Maskindelar till fordons- och flygindustrin produceras idag med additiv teknik för att uppnå viktbesparing och komplexa geometrier som förbättrar funktion. Tillverkningen av verktyg och fixturer görs ofta direkt från CAD-fil och kan optimeras för styrka, vikt eller ergonomi.
Tillgången till snabba reservdelar i små serier innebär att maskiner och produktionslinjer snabbare kan repareras eller omkonfigureras. Tekniken ger därmed ökad driftsäkerhet och minskade stilleståndskostnader.