Gaser viktiga för säker 3D-utskrift

3D-utskrift av metall har blivit ett hett ämne inom maskinteknik. En kombination av laser och fint metallpulver används för att skapa delar som inte kan tillverkas med någon annan teknik. 

Rymdtidsteknik, utvecklad i en värld av Big Science och flygindustrin, sprider sig snabbt till områden av mer konventionell maskinteknik och revolutionerar idéer om hur produkter och produktdelar skulle kunna fungera om de inte begränsades av tillverkningsteknik.

Kan detta vara en perfekt tillverkningsrevolution?

Låt oss inte gå så långt. Entusiasmen kring ny teknik skapar ofta en situation där risker och begränsningar bagatelliseras. 3D-utskrift förtjänar en stor del av det beröm som den får, men det finns också svårigheter och risker, men som naturligtvis kan kontrolleras.

 Råvaran för utskrift är metallpulver som är finare än vetemjöl. Den genomsnittliga partikelstorleken är under 50 mikrometer. Även om de använda metallerna är icke-toxiska kan de i sådan fin pulverform hamna djupt in i luftvägarna och passera genom normala kläder och nå huden och till och med genom huden. Personer som hanterar pulvret och delarna måste använda skyddskläder och andningsskydd. Dessutom kan metallpulver i luften orsaka en dammexplosion på samma sätt som trädamm och pulver.

Måste hanteras i lufttäta enheter

HT Laser är ett banbrytande finskt företag inom 3D-metallutskrift som vann bemärkelsen National Entrepreneurship Award i oktober. I början av 2019 lanserade företaget en metallskrivare med två 700-wattslasrar vid Keuruu-anläggningen.

En trefacksenhet med separat ventilation byggdes på fabriken som skulle utföra utskriften. Ett fack är till för hantering av pulvret, ett för själva utskriften och ett tredje för efterbehandling av utskrivna stycken. Pulvret och oavslutade stycken bearbetas alltid i lufttäta enheter.

Gas spelar en viktig roll i utskriften. Den faktiska utskriften sker i en skyddande atmosfär och även pulvret förvaras i en skyddande atmosfär. Ända sedan starten har gasföretaget Linde (tidigare AGA) agerat som partner i design och tillverkning av system för hantering av gas och pulver. Linde hade redan betydande kunskaper vad gäller de system som krävs av skrivarmodellen. Linde kan leverera gas- och pulverbehandlingssystem till alla skrivarmärken på marknaden.

HT Laser grundades för trettio år sedan för att leverera urklipp som var optimerade och förfinade enligt önskningar från ett antal teknikföretag. Då var HT Laser ett banbrytande företag i Finland inom laser- och vattenskärning. HT Laser var också ett av de första företagen att erbjuda lasersvetsning.

”Nu är vi i samma situation med 3D-metallutskrift”, säger Sanna Teiskonen, Business Director och delägare av HT Laser. ”Vi kommer att kunna leverera fördelarna med den nya tekniken till ett stort antal intresserade kunder.”

Hösten 2018 fattade HT Laser beslutet att investera i en 3D-metallskrivare och i slutet av året var maskinen och tillhörande utrustning redo att tas i bruk.

Företaget förberedde sig mycket noggrant för den nya tekniken. Redan ett par år före investeringen etablerade företaget en 3D-akademi där personal från alla avdelningar kunde lära sig om teknikens möjligheter och krav.

Enligt Teiskonen var det förvånande hur stora förberedelser som krävdes för att komma igång med utskriften. Företaget hade aldrig hanterat pulver eller gas i så stor omfattning och det var viktigt att detta skedda med största försiktighet eftersom de är ett kritiskt element när det gäller arbetssäkerhet.

I Finland förlitar sig de flesta teknikföretag som är intresserade av utskrift på expertis och tjänster från cirka fem, finska underleverantörer. HT Laser skiljer sig från sina konkurrenter på grund av sin storlek. HT Laser tillverkar komponenter och enheter på sju platser i Finland och i Poznan i Polen. Deras produktionsteknologi inkluderar bland annat robotstyrd lasersvetsning, idealisk för hopsvetsning av utskrivna komponenter. Enligt Sanna Teiskonen är företaget i en utmärkt position för att erbjuda produkter där den utskrivna komponenten är en del av en större enhet.

Fasta material kan vara billigare

HT Laser skriver ut aluminium, rostfritt stål, verktygsstål, titan och nickelbaserade superlegeringar. 

Enligt Teiskonen måste vissa aspekter beaktas annorlunda vid design av ett 3D-utskrivbart stycke jämfört med andra processer. En sådan aspekt är materialet.

‘Med 3D-utskrift är det möjligt att optimera formen på stycket helt med avseende på dess styrka och funktionella krav. Ju starkare material, desto mindre kommer det att slitas ut. Mindre vikt och ytformer och perforeringar gör produkten billigare och inte dyrare, som är fallet med mekanisering, säger Teiskonen. 

’Ju större föremålet är desto mer kostar det. Själva formgivningen kostar ingenting. ’