Markus Eriksson
Ett robust elsystem förutsätter att kritiska komponenter och reservdelar finns tillgängliga när de behövs. Vid omfattande störningar, avbrott i internationella leveranskedjor eller i värsta fall krig kan tillgången till reservdelar bli en avgörande faktor för hur snabbt elförsörjningen kan återställ
Om projektet
Ett robust elsystem förutsätter att kritiska komponenter och reservdelar finns tillgängliga när de behövs. Vid omfattande störningar, avbrott i internationella leveranskedjor eller i värsta fall krig kan tillgången till reservdelar bli en avgörande faktor för hur snabbt elförsörjningen kan återställas.
I detta projekt undersöker RISE hur additiv tillverkning, ofta kallad 3D-printning, kan användas för att stärka elnätssektorns beredskap. Genom att möjliggöra lokal och flexibel tillverkning av reservdelar kan beroendet av globala leveranskedjor minska samtidigt som ledtiderna för kritiska komponenter kan kortas.
Projektet fokuserar på reservdelar för högspänningsutrustning i elnätet och omfattar spänningsnivåer mellan 10 och 130 kV.
Bakgrund
Erfarenheter från internationella kriser och angrepp mot energiinfrastruktur visar att återställningsarbetet ofta begränsas av tillgången till utrustning och reservdelar. Samtidigt utvecklas additiv tillverkning snabbt och används redan inom flera industrisektorer för att tillverka eller reparera komponenter med kort varsel.
Trots detta saknas idag kunskap om vilka reservdelar inom elnätssektorn som lämpar sig för 3D-printning, vilka krav som behöver uppfyllas och hur en sådan produktion skulle kunna organiseras i praktiken under en kris.
Mål
Projektets övergripande mål är att identifiera möjligheterna att tillverka kritiska reservdelar för högspänningsutrustning i Sverige med hjälp av 3D-printning.
Arbetet ska bland annat:
Genomförande
Projektet kombinerar kompetens inom elkraftsystem, högspänningsteknik och additiv tillverkning.
Arbetet omfattar bland annat:
Projektet ska också belysa hur nationella kapaciteter för additiv tillverkning skulle kunna användas som ett komplement till traditionell lagerhållning och etablerade försörjningskedjor.
Förväntade resultat
Projektet kommer att leverera en prioriterad lista över reservdelar och komponenter som bedöms vara mest lämpliga för 3D-printning. Resultaten kommer även att inkludera rekommendationer kring kravställning, provning och standarder samt en beskrivning av hur tillverkning av reservdelar kan genomföras i praktiken under störda förhållanden.
På längre sikt kan resultaten bidra till ökad robusthet och återställningsförmåga i det svenska elsystemet genom att skapa förutsättningar för nationell och flexibel reservdelsförsörjning.
Tillsammans med våra partner i Nordic Additive Manufacturing Alliance (NAMA) finns vi på plats i den nordiska paviljongen för att möta industri och andra aktörer inom additiv tillverkning.
Formnext samlar den internationella AM-branschen i Frankfurt. I den nordiska paviljongen finns RISE tillsammans med våra NAMA-partner från Finland, Norge och Danmark för att lyfta nordisk kompetens och förmåga inom innovation, samarbete och industriell implementering.
Besök oss på Formnext i hall 12.0, monter F101, och upptäck möjligheterna med nordiskt samarbete inom additiv tillverkning.
Läs mer hos arrangören.
Lokal additiv tillverkning kan göra organisationer mindre beroende av osäkra leveranskedjor. Men för att tekniken ska fungera när den behövs krävs omfattande förberedelser. Ett projekt som RISE har genomfört för Livsmedelsverkets räkning visar både möjligheterna och de hinder som återstår.
När en verksamhet drabbas av ett produktionsstopp är det sällan de stora maskinerna som är problemet. Ofta handlar det om en enskild reservdel som inte går att ersätta när den behövs. Så länge globala leveranskedjor fungerar märks sårbarheten knappt. Men i en kris kan väntetiden plötsligt räknas i månader i stället för dagar.
För att stärka försörjningsberedskapen inom livsmedelsproduktion har RISE, på uppdrag av Livsmedelsverket, undersökt hur additiv tillverkning, ofta kallat 3D-printing, kan användas för att tillverka kritiska reservdelar när ordinarie leveranser uteblir. Resultatet visar att tekniken redan finns. Den stora utmaningen är att vara förberedd när behovet uppstår.
När försörjningskedjorna störs uppstår ett tryck att hitta andra lösningar
Bakgrunden är just att många svenska företag är beroende av globala försörjningskedjor för att få fram reservdelar. Under lång tid har systemet fungerat väl och gjort det möjligt att hålla kostnaderna nere. Men samma effektivitet kan bli en sårbarhet när transporter störs eller leverantörer försvinner.
– En organisation kan ha byggt upp ett väldigt kostnadseffektivt system, men det bygger på stabilitet och förutsägbarhet. När försörjningskedjorna störs uppstår ett tryck att hitta andra lösningar, säger Markus Eriksson, som leder Applikationscenter för additiv tillverkning på RISE.
Då kan additiv tillverkning vara en del av lösningen, även för aktörer inom livsmedels- och dricksvattensektorn där det ställs extra höga krav på de material som kommer i kontakt med livsmedel och dricksvatten.
– När det gäller metall finns det redan material som är godkända för den här typen av användning. För plaster är utbudet betydligt mer begränsat, säger han.
Men projektet visade också att tekniken bara är en del av lösningen.
– Att producera delarna var egentligen inte det svåra. Utmaningarna fanns snarare i regelverk, godkännanden och ansvarsfördelning, säger Emilie Anér, beredskapshandläggare på Livsmedelsverket.
Det blev tydligt att frågor om exempelvis ansvar, produktgodkännande och hantering av digitala konstruktionsfiler snabbt blir komplexa. Vem ansvarar för en reservdel som skrivs ut lokalt? Vilka krav kan behöva anpassas i en krissituation? Och hur ska digitala ritningar lagras och delas på ett säkert sätt?
Projektets kanske viktigaste slutsats handlar inte heller om själva tillverkningstekniken, utan om förberedelser.
Markus Eriksson berättar att arbetet börjar med att identifiera vilka delar av verksamheten som är mest kritiska. Först därefter går det att avgöra vilka reservdelar som verkligen behöver prioriteras.
Att producera delarna var egentligen inte det svåra. Utmaningarna fanns snarare i regelverk, godkännanden och ansvarsfördelning.
– Man behöver inte nödvändigtvis alla delar för att maskinen ska fungera. Men några av dem är viktigare än andra. Och de behöver digitaliseras, säger han.
Det innebär att reservdelen skannas eller på annat sätt omvandlas till ett digitalt konstruktionsunderlag som kan lagras och användas för framtida tillverkning.
– Ett alternativ är att tillsammans med sina leverantörer säkerställa att man har tillgång till digitala ritningar för de komponenter som är mest verksamhetskritiska. Då kan man agera betydligt snabbare om den ordinarie försörjningen bryts.
För många organisationer kan ett sådant digitalt lager vara minst lika viktigt som ett fysiskt reservdelslager. Om utrustningen redan finns dokumenterad går det att använda flera olika tillverkningsmetoder för att få fram en ersättningsdel.
Om underlaget däremot saknas måste arbetet börja från grunden – något som kan kräva såväl tid som specialistkompetens.
Även om projektet fokuserade på livsmedels- och dricksvattenförsörjning är slutsatserna relevanta för betydligt fler organisationer.
– Alla har sina sårbarheter. Att veta var de finns och hur man skapar robusthet kring dem är egentligen oberoende av vilken bransch man verkar i, säger Emilie Anér.
Markus Eriksson pekar också på att samma typ av utmaningar finns inom allt från energiförsörjning och sjukvård till processindustri och försvarssektorn. Gemensamt är beroendet av utrustning, reservdelar och försörjningskedjor som inte alltid går att ta för givna.
– Det finns också anläggningar som fortfarande använder utrustning som installerades för ett antal decennier sedan. Leverantörerna kan ha försvunnit för länge sedan eller slutat tillverka de reservdelar som behövs. Då måste man hitta andra vägar framåt, säger han.
För organisationer som vill stärka sin försörjningsberedskap handlar nästa steg alltså sällan om att investera i en 3D-skrivare. Det handlar om att förstå den egna verksamheten: vilka funktioner som är särskilt viktiga, vilka komponenter som kan orsaka driftstopp och hur dessa kan ersättas om de ordinarie leveranskedjorna bryts.
Här ser Markus Eriksson att RISE har en viktig roll:
– Många organisationer vet att de är beroende av vissa reservdelar, men inte alltid vilka som är mest kritiska eller hur de skulle kunna ersättas. Där kan vi bidra med analyser, teknisk kompetens och stöd kring de regulatoriska frågor som fortfarande behöver lösas.
Små problem i produktionen kan bli kostsamma när verksamheten växer. För livsmedelsföretaget Jätten Cater blev additiv tillverkning, i dagligt tal 3D-printning, ett sätt att skapa större precision, ökad flexibilitet och bättre arbetsmiljö.
Jätten Cater producerar färdigmat och måltidslösningar för bland annat dagligvaruhandel och offentlig sektor. Verksamheten har vuxit successivt sedan starten för tretton år sedan, men under resans gång blev det tydligt att företaget behövde börja arbeta mer industriellt.
– Vi kommer egentligen inte från industrin. Jag är gammal kock och min kompanjon kommer från butiksvärlden. Men när vi växte insåg vi att det inte bara är råvarukostnaden som styr utan produktionskostnaden är minst lika viktig, säger Andreas Unger, delägare och produktionschef på Jätten Cater.
I takt med att företaget växte började man också arbeta mer systematiskt med arbetsflöden och hur olika moment kunde standardiseras och förenklas. Det var också där intresset för additiv tillverkning väcktes.
En av de första utmaningarna handlade om portionsstorlekar och standardisering. Tidigare använde företaget manuella mått och uppskattningar i produktionen – något som fungerade sämre när verksamheten expanderade.
– Det blev snabbt tydligt att exempelvis ”en näve räkor” kunde betyda väldigt olika saker beroende på vem som stod i produktionen.
Tidigare var specialanpassade verktyg dyra och tidskrävande att ta fram. Men med 3D-printning kunde företaget börja utveckla egna lösningar anpassade efter deras specifika behov.
I dag används bland annat specialutvecklade måttenheter för olika råvaror och produkter. Ett exempel är Jätten Caters caesarsallader, där innehållet behövde justeras när råvarupriserna steg kraftigt. När recepten förändrades tog företaget också fram nya mått för produktionen.
– Men efter ett tag märkte vi att det gamla måttet fortfarande användes ute bland medarbetarna. Under några månader hade vi lagt ut ungefär 250 kilo parmesan och 250 kilo bacon för mycket. Bara där kunde vi finansiera i princip hela satsningen.
Med hjälp av CAD-ritningar och egen 3D-printer kan måtten nu justeras snabbt när förutsättningarna förändras.
– Det handlar om minuter för att ändra en ritning och kanske ett dygn innan vi har en färdig lösning ute i drift.
Under några månader hade vi lagt ut ungefär 250 kilo parmesan och 250 kilo bacon för mycket. Bara där kunde vi finansiera i princip hela satsningen.
Additiv tillverkning har också blivit ett sätt att fånga upp idéer inifrån företaget. Många av lösningarna kommer direkt från personalen.
Förutom portionsverktyg har man tagit fram ergonomiska hjälpmedel, hållare och specialanpassade komponenter för produktionslinjerna. Bland annat använder de olika vinkelblock som gör att råvaror hamnar i bättre positioner för medarbetarna.
– Det handlar inte bara om att jobba snabbare. Personalen ska kunna arbeta ergonomiskt och hålla i längden också.
Enligt Andreas Unger har arbetssättet skapat ett tydligt engagemang i organisationen.
– Jag har aldrig fått så många förbättringsförslag som nu. Folk kommer hela tiden med idéer. Och när de själva varit med och utvecklat något blir de också ambassadörer för lösningen.
Det handlar inte bara om att jobba snabbare. Personalen ska kunna arbeta ergonomiskt och hålla i längden också.
Från pilotprojekt till egen kapacitet
Arbetet med att testa additiv tillverkning inleddes 2023 när Jätten Cater tillsammans med RISE utforskade hur additiv tillverkning skulle kunna användas i den egna produktionen, bland annat genom projektet 3D Action och i samarbete med RISE test- och demonstrationsmiljö AM-center. För företaget blev det ett sätt att testa tekniken med lägre risk och samtidigt bygga upp egen kunskap och kapacitet.
– RISE har varit en väldigt viktig stöttepelare. Vi hade inte kompetensen själva från början. Det här har varit ”learning by doing” för oss, säger Andreas Unger.
I dag har de investerat i egen 3D-printer och arbetar allt mer självständigt med additiv tillverkning. Samtidigt ser Andreas Unger stor potential framåt, även för andra små och medelstora företag.
– Man behöver inte börja med stora avancerade system. Det är ofta de små sakerna som gör störst skillnad i vardagen. Köp en liten printer och börja testa. Det är då idéerna börjar komma.
Jätten Cater har vuxit från ett verksamhetsnära initiativ med rötter i ICA-handeln till ett livsmedelsföretag med cirka 50 anställda, omkring 100 butiker och runt 1,5 miljoner producerade portioner per år. I dag arbetar företaget med additiv tillverkning för att utveckla verktyg och lösningar direkt i det dagliga arbetet.
RISE hjälper företag att utforska och använda additiv tillverkning i praktiken, från tidiga tester och prototyper till lösningar som fungerar i den dagliga verksamheten. Genom testinfrastrukturer, industrinära projekt och bred kompetens inom material, design och produktion stödjer vi företag som vill utveckla smartare, mer flexibla och resurseffektiva arbetssätt.
Läs mer om RISE erbjudande inom additiv tillverkning här.
Från första idé till verifierad produkt – RISE erbjuder tjänster som hjälper er utvärdera om additiv tillverkning passar era produkter, kvantifiera affärsvärdet och ta steget från prototyp till serieproduktion.
På RISE finns testmiljöer för att utvärdera lösningar i olika material och skalor – från prototyper till storskaliga strukturer upp till 9,5 meter. Testa utan att investera i egen utrustning.
Viktoptimerade komponenter, cirkulära material och digitaliserade tillverkningskedjor – RISE driver projekt som utforskar additiv tillverknings fulla potential. Följ utvecklingen eller delta själva.
Vilka tillämpningar ger störst värde? Hur fungerar olika material och processer? Läs om konkreta exempel och lärdomar från RISE arbete med additiv tillverkning i svensk industri.