Gas gør 3D-print sikker

3D-printning af metaller er blevet et varmt emne inden for maskinindustrien. En kombination af laser og fint metalpulver bruges til at skabe emner, der ikke kan produceres med andre produktionsteknologier. 

Rum-tid* metoder, udviklet i den højteknologiske industri og rumfartsindustrien vinder mere og mere indpas i konventionel maskinproduktion og har revolutioneret ideen om produkter og produktdele, der ikke er begrænset af produktionsteknologi.

Kan dette være en revolution inden for produktion?

“Det er måske at gå lidt for vidt. Entusiasme omkring nye metoder gør ofte, at risici og begrænsninger nedtones. 3D-printning fortjener det meste af den ros, den får, men den har også sine vanskeligheder og risici, som selvfølgelig kan kontrolleres,” siger Sanna Teiskonen, administrerende direktør og medejer af HT Laser i Finland.

Råmaterialet, der bruges til printning, er metalpulver, der er finere en hvedemel. Den gennemsnitlige partikelstørrelse er 50 mikrometer. Selvom de anvendte metaller ikke er giftige, kan de ende i åndedrætssystemet og finde vej igennem normalt tøj til huden og endog gennem huden. Arbejdere, der håndterer pulveret og emnerne, skal bruge beskyttelsesbeklædning og åndedrætsværn. Derudover kan metalpulver, der svæver i luften forårsage en støveksplosion på samme måde som træstøv og -pulver.

Skal håndteres i lufttætte enheder

HT Laser er et nyskabende 3D-print-firma, der vandt den finske iværksætterpris i oktober 2019. I begyndelsen af 2019 lancerede firmaet en metalprinter med to 700-watt lasere på deres anlæg i Keuruu.

En tre-rumsenhed med separat ventilation blev anlagt på fabrikken til printning. Det første rum er til håndtering af pulveret, det andet er til printning, og det tredje er til efterbehandling af printede emner. Pulveret og de ufærdige emner håndteres altid i lufttætte enheder.

Gas spiller en vigtig rolle i printningen. Den faktiske printning finder nemlig sted i en beskyttet atmosfære, og pulveret opbevares ligeledes i en beskyttet atmosfære. Lige fra begyndelsen har gasfirmaet Linde (tidligere AGA) fungeret som partner i design og produktion af systemer til håndtering af gas og pulver. Linde var allerede kvalificeret mht. systemer, der var påkrævede for printer-modellen. Linde kan levere gas- og pulverhåndteringssystemer til alle 3D-printermærker, der findes på markedet.

HT Laser blev etableret for tredive år siden som leverandør af smådele, optimeret og raffineret i henhold til behovene fra en række anlægsvirksomheder. På det tidspunkt var HT Laser en banebrydende virksomhed i Finland inden for laser- og vandskæring. HT Laser var også en af de første virksomheder, der kunne tilbyde lasersvejsning.

’Nu er vi i samme situation med 3D-metalprintning’ siger Sanna Teiskonen. ’Vi vil kunne levere fordelene ved den nye metode til en stor del af interesserede kunder.’

I efteråret 2018 besluttede HT Laser at erhverve en 3D-metalprinter, og ved årets udløb var maskinen og det tilhørende udstyr klar til brug.

3D-akademi som led i forberedelserne

Virksomheden havde forberedt sig meget omhyggeligt til den nye teknologi. Allerede et par år før investeringen havde virksomheden etableret et 3D-akademi, hvor medarbejdere fra alle afdelinger kunne lære mere om metodens muligheder og krav.

Ifølge Teiskonen var det bemærkelsesværdigt, hvor meget forberedelse, der krævedes for at starte printning. Virksomheden havde aldrig før håndteret pulver og gas i den størrelsesorden, og det var vigtigt at håndtere dem med størst mulig forsigtighed, da de er afgørende elementer i forhold til arbejdssikkerhed.

I Finland er størstedelen af de ingeniørfirmaer, der er interesseret i printning, afhængige af omkring fem finske underleverandørers ekspertise og service. HT Laser skiller sig ud i forhold til konkurrenterne på grund af sin størrelse. HT Laser producerer komponenter og samlinger på syv forskellige steder i Finland og i Poznan, Polen. For eksempel omfatter deres produktionsteknologi lasersvejsning med en robot, der er ideel til at svejse printede komponenter sammen. Ifølge Sanna Teiskonen er virksomheden i en fremragende position til at tilbyde produkter med printede komponenter som en del af en større enhed.

Faste stoffer kunne blive billigere

HT Laser printer aluminium-, rustfrit stål-, titanium- og nikkelbaserede superlegeringer. 

Ifølge Teiskonen er det nødvendigt at overveje nogle aspekter anderledes sammenlignet med andre processer, når man designer et 3D-printet emne. Et af disse aspekter er materialet.

’Med 3D-printning kan vi optimere emnets form fuldstændigt i forhold til styrke og funktionskrav. Jo stærkere materialet er, jo mindre slides det. Lavere vægt, overfladeformer og perforeringer gør produktet billigere og ikke dyrere, som det ses ved mekanisering’, siger Sanna Teiskonen. ’Jo større emnet er, desto højere omkostninger. Formgivningen er gratis.’

* Rum-tid: firedimensionalt rum, hvori tre dimensioner repræsenterer det sædvanlige rum, og den fjerde dimension repræsenterer tiden.