Additiv tillverkning

Traditionellt är vi vana att designa inom begränsningarna för våra tillverkningsprocesser. AM är värdeskapande för att det tar bort många av de gamla begränsningarna. Det är den första tillverkningsprocessen med så få krav på geometri. Som designer måste du förstå den nya designfriheten och hur den tillåter dig att designa för funktion istället för inom traditionella processramar.​

Förbättrade försörjningskedjor

En traditionell försörjningskedja är av nödvändighet utspridd eftersom den involverar många olika steg som alla kräver sin yta. Det resulterar i en kedja som täcker in flera olika företag och platser. Komplexiteten i  detta motiverar stora produktionsvolymer och driver produktion att centraliseras.

AM är värdeskapande för att det kan ta bort mycket av spridningen och konsekvenserna av den. En AM-tillverkad komponent behöver inte ett gjuteri, kräver mindre maskinbearbetning och kan undvika mycket montering. Alla dessa steg sker inom en maskin, inom dess ”fotavtryck”. Effekten blir att AM-tillverkade komponenter inte kräver verktyg. Verksamheten behöver därmed inte göra investeringen, vilket ger små produktionsvolymer och individanpassning av produkter till ett kostnadseffektivt val.

Något förenklat och lite skämtsamt kan man beskriva AM som en försörjningskedja i en låda och det medför vissa logistiska effekter. Vi har exempelvis friheten att lägga produktion nära slutanvändarna, då de enda produktspecifika resurser som behöver förmedlas i denna decentraliserade produktion är de digitala 3D-modeller som ska tillverkas.

Tillämpning av AM

Värdeskapande med AM skiljer sig lite beroende på tillämpningsområde. Enkelt uppdelat kan man säga att tekniken används för design- & produktionsstöd, ersättning av komponenter och för utvecklingen av nya komponenter designade för AM. En indelning som även beskriver en bra läroresa för att realisera värdena med AM i sin verksamhet.

Illustration: En bra läroresa för att realisera värdena med AM i sin verksamhet.

Design- & produktionsstöd

Den stora behållningen med AM för design- och produktionsstöd ligger ofta i flexibiliteten med kortare ledtider och att snabbare kunna svara mot ändrade behov. AM ger oss kortare utvecklingstider och en reducerad time-to-market genom att minska antalet produktionssteg och underleverantörer.

Genom att sätta tekniken direkt i händerna på våra ingenjörer möjliggör vi fler iterationer på kortare tid för våra produktutvecklingsprojekt. Ingenjörerna kan själva ombesörja prototyp- och verktygstillverkning från dag till dag utan externa beroenden. Det är så du börjar bygga ett mindset kring AM inom din verksamhet. En enkel 3D-skrivare räcker långt för att skapa en förståelse för arbetsflödet och en medvetenhet om begränsningarna med processen.

Ersättning av komponenter

Att ersätta traditionellt tillverkade metallkomponenter med en additivt tillverkad motsvarighet medför oftast en högre komponentkostnad. Tar verksamheten vara på värdena med AM kan den trots detta få kortare ledtid och en lägre totalkostnad för en komponent.

AM tillåter produktion utan inköp och lagerhållning av verktyg och delkomponenter. Resultatet blir ett minskat rörelsekapital och friheten att tillverka komponenter där de behövs och vid behov.

Design för AM

Det är först när du från grunden tillåts optimera en design för sin funktion som du kan realisera den fulla potentialen med AM. Funktionsoptimering genom exempelvis topologioptimering, inbyggda kylkanaler, lättviktsstrukturer och mikrostrukturkontroll är en del av designfriheten med AM. Med den ökade komplexiteten följer dock beroenden av bättre verktyg och där har modellbaserade arbetssätt en central roll.

Modellbaserade arbetssätt är en trend vi ser för både additiv och traditionell tillverkning. Traditionellt har man kommunicerat geometri och toleranser genom 2D-ritningar och tillhörande dokumentation; metoder som lämpat sig väl för mänsklig tolkning. De är dock inte kompatibla med hög geometrisk komplexitet och digitala tillverkningsprocesser. Mänsklig tolkning av komplexa underlag är en risk när man programmerar maskinverktyg för produktion och koordinerar mätverktyg för inspektion. Övergången till ett robust digitalt 3D-underlag med tillhörande produktdefinitioner som stödjer nedströms applikationer genom livscykeln för en produkt är en nödvändighet för effektiv tillämpning av additiv tillverkning.

Tips till de som vill börja arbeta med AM

Ett vanligt problem i industrin är att verksamheter siktar för högt och ovetande påbörjar en mångårig resa innan de går break-even på sin investering eller i värsta fall ger upp på vägen. Är din vision att kvalificera en additiv process för säkerhetskritiska produkter finns det effektivare sätt att nå det målet än att "hoppa i den djupa änden direkt". Nedan kommer några tips för dig som vill börja dra nytta av additiv tillverkning:

• Tillgänglighet. Sätt tekniken direkt i drivna ingenjörers händer för att bygga grundläggande designkompetens och skapa ett mindset för additiv tillverkning inom din verksamhet. En enkel 3D-skrivare räcker långt för att skapa en förståelse för arbetsflödet och en medvetenhet om begränsningarna med processen.
• Strategi. Satsa på rätt tillämpningar initialt för att bygga know-how och skapa buy-in från verksamheten. Sätt AM i sitt sammanhang och bygg kompetensen stegvis. Börja tillämpa tekniken för design- och produktionsstöd och bygg sedan vidare mot din vision för AM.
• Nätverk. Kompetensen inom additiv tillverkning kommer kortsiktigt inte räcka till för att täcka behovet och Sverige saknar resurserna för dubbelarbete. Det är Combitechs ambition att stärka svensk industri inom AM och vara en resurs till våra kunder.

Artikelförfattare

Oskar Viklund, se kontaktkort till höger om inlägget, har aktivt arbetat med additiv tillverkning för nyutvecklingsprojekt sedan 2013.