I vår STEIN-serie „Seizing opportunities“ delar vi med oss av vår kunskap om metoder som företag kan använda för att nå långsiktig framgång. Additiv tillverkning, även känd som „3D-printing“, är en av de viktigaste 4.0-teknikerna: Hur långt har tekniken kommit? Hur kan den användas i stenbearbetningsföretag och var går gränserna?
Med ständigt förbättrad utskriftskvalitet och sjunkande priser etablerar sig additiv tillverkning (även känd som generativ tillverkning, snabb prototypframställning eller 3D-utskrift) alltmer inom de kreativa branscherna. Vissa företag som bearbetar natursten använder redan 3D-skrivare för att tillverka modeller, mallar, prover eller prototyper, enskilda delar eller små partier. Vad kan 3D-skrivare nu göra, vilka processer, möjligheter och begränsningar finns det och när är tjänsteleverantörer av 3D-skrivare ett alternativ?
Till skillnad från konventionell tillverkning innebär additiva tillverkningsprocesser inte formning, skärning eller bearbetning av ett arbetsstycke, utan snarare additiv konstruktion av föremål lager för lager från ett flytande, pulverformigt eller fast utgångsmaterial av plast, syntetiskt harts, keramik, metall eller många andra material med hjälp av kemiska och/eller fysiska processer. Föremål i olika material eller färger samt rörliga funktionsmodeller kan tillverkas i ett enda arbetssteg. Objekten kan också vara genomskinliga eller elastiska. Produktionskvaliteten beror på noggrannheten och ytkvaliteten, vilket i sin tur beror på den tredimensionella utskriftsupplösningen i X-, Y- och framför allt Z-riktningen (skikttjocklek) på utmatningsenheten.
Modelldata genereras vanligtvis med hjälp av CAD- och modelleringsprogram, och ibland även med hjälp av 3D-skannrar. Nästan vad som helst kan skrivas ut: Plast- och metallstrukturer samt filigrana konstruktioner eller solida komponenter av sten- eller betongmaterial – med eller utan armering av järn, glasfiber eller textil, med eller utan tillsats av återvunnet material. Mekaniska eller elektriska komponenter, medicinska implantat, skor, klädesplagg, smycken eller spelbara musikinstrument skrivs nu ut på samma sätt som mat eller beboeliga hus.
3D-utskrivna objekt kan anpassas, modifieras och skrivas ut omedelbart. De kan reproduceras flera gånger och är mer ekonomiska än konventionellt tillverkade produkter i små serier upp till en viss kvantitet. Detta gäller särskilt för komplexa objekt, eftersom kostnadseffektiviteten för additiv tillverkning ökar med komplexiteten i objektets geometri. 3D-utskrifter är också mer hållbara, eftersom endast det material som krävs för utskriften används, även om detta inte alltid är miljövänligt.
Additiv tillverkning erbjuder nästan obegränsad design- och konstruktionsfrihet: Det går till exempel att tillverka föremål med underskärningar, håligheter etc. som inte kan tillverkas med konventionella metoder, eller bara med stor ansträngning. Komponenter kan delvis förses med vissa mekaniska eller termiska egenskaper så att krafter och spänningar fördelas på ett optimalt sätt. Additiv tillverkning begränsas av produktionstider som inte kan hålla jämna steg med massproduktion. Tryckkostnaderna är också höga. Även om priserna för närvarande sjunker, särskilt för hem- och bordsskrivare, kommer kostnaderna för avancerade skrivare och tryckmaterial (mellan 60 och 400 euro per kilo) knappast att förändras på medellång sikt.
Om det ställs särskilda krav på ytkvaliteten krävs i regel manuell eller maskinell efterbearbetning (fräsning, slipning, målning etc.), eftersom ytstrukturen alltid är mer eller mindre grov. Filigrankomponenter bör av stabilitetsskäl ha en minsta väggtjocklek (ca en millimeter). Vid vissa tryckprocesser kräver utskjutande objektdelar en stödstruktur som måste tas bort senare.
Läs mer i STEIN 2/2020.