Hoppa till huvudinnehåll
RISE logo

3D-printing viktig del i industrins digitalisering

3D-printing kan användas för att tillverka reservdelar, prototyper och till och med mänskliga kroppsdelar. Teknikens svaghet har varit dyra råmaterial och stor tidsåtgång. Men med hjälp av en industrirobot går det skriva ut stora saker billigare och snabbare – kajaker till exempel. I en uppkopplad industri kan små serier och anpassade produkter tillverkas effektivt.

En 3D-printad och måttbeställd kajak i plast eller träfiberkomposit. Det kommer snart vara möjligt att köpa för kunder hos Melker Kayaks. Företaget har just printat två prototyper och skissar nu på affärsidé och hur tillverkningen ska organiseras.

Kajakerna är bara ett exempel på möjligheterna som öppnar sig om man låter en industrirobot sköta printandet. Redan 2013 funderade några forskare på RISE kring hur de skulle kunna 3D-printa stora föremål. Helst både snabbare och billigare än vad dåtidens mycket begränsade skrivare kunde erbjuda.

Traditionell teknik och robotik i kombination

Lösningen blev att använda en traditionell extruder för plast som monterades på en industrirobotarm. Genom ett unikt samarbete med ABB Robotics, som tillverkar industrirobotar, tog idén konkreta former.

– Ja, bland annat lyckades vi hitta ett sätt att snabbt transformera data från CAD-ritningar till robotkod, vilket normalt är en långsam process som måste göras manuellt, säger Emil Johansson, forskare på RISE.

Testbädd sedan 2017

Sommaren 2017 blev de informella försöken ett officiellt projekt (DiLAM). För att pröva tekniken mer i detalj byggde RISE, ABB, Chalmers, The Wood Region och ytterligare 13 organisationer en testbädd, med finansiering från det strategiska innovationsprogrammet Produktion2030.

– Och nu är vi i full färd med att printa möbler, olika verktyg för bland annat vakuumformgivning som används av industrier och del andra saker, säger Emil Johansson.

Förutom möjligheterna att skriva ut stora objekt har tekniken flera andra viktiga fördelar. Hastigheten har nämnts liksom kostnaden. Med den nya tekniken kan bulkplaster i granualtform användas i stället för de mycket dyrare plasttrådsrullarna  som används i 3D-skrivare.

– Det går också att använda till exempel glasfiberkompositer och kolfiberkompositer. Melker Kayaks vill använda återvunnen plast eller biokompositer med naturfiber från trä, lin eller hampa till sina kajaker, säger Emil Johansson.

Kundanpassning av enskilda produkter

En annan stor fördel är att objekten går att anpassa efter den enskilda kundens önskemål.

– Ja, det går att tillverka små serier ganska effektivt och utan att det blir jättedyrt. Det tror jag att fordonsindustrin kommer att dra nytta av. De kan välja att tillverka 10-100 specialdesignade komponenter i stället för som i dag kanske 100 000. Slutkonsumenterna kommer att kunna köpa anpassade produkter till ett rimligt pris, säger Emil Johansson.

Flera tillverkningssteg i samma process

Genom verktygsbyte på industriroboten ger tekniken även möjlighet att addera flera processteg i samma tillverkningscell. Exempelvis fräsning, ytbehandling, limning och plasmabehandling.

– Det ger företagen en ny frihet. I cellen kan de också 3D-skanna produkten för att kontrollera att den blev som det var tänkt. Och genom att robotarmen kan printa ur alla vinklar kan man faktiskt säga att det här är 3D-printing på riktigt, säger Emil Johansson.

Medan en konventionell 3D-skrivare måste addera tusentals tunna lager på varandra, kan roboten skriva ut den ena sidan av en komponent först, därefter den andra och sedan lägga ihop dem. Roboten kan även printa på en diagonal eller böjd yta.

Genom att övervaka processen med en stereokamera (med två linser) kan man i realtid följa tillverkningen och bedöma komponentens utseende i 3D.

Unika i Sverige

– Med den här tillverkningen är vi unika i Sverige och bland de ledande i Europa. Jag tror att den här typen av hybrid mellan additiv och traditionell tillverkning är framtiden, eftersom den ger så mycket frihet och flexibilitet, säger Emil Johansson.

Han nämner prototyper av bilar, lastbilar och möbler som exempel på användningsområden. Liksom tillverkning av huselement och verktyg för att tillverka kompositdetaljer till flygplan, verktyg som i dag kostar flera miljoner att ta fram och endast används för att tillverka ett fåtal detaljer.


Vad är en extruder?

En extruder kan förenklat beskrivas som ett rör med en drivskruv inuti. Röret matas med plastpellets som drivs fram av skruven och samtidigt värms upp till ett formbart plastmaterial. När materialet trycks genom ett munstycke (strängsprutas) formas det och får en genomgående profil.