Dansk 3D-print-iværksætter endte med at udvikle nyt værktøj til sprøjtestøbning

Hvis du synes, du er stødt på virksomheden Addifab her i avisen før, så er det ikke helt forkert. Siden 2014 har de tre grundlæggere udviklet 3D-printere ud fra princippet kaldet DLP (Digital Light Processing). Kort fortalt går det ud på, at en fokuseret lyskilde, her ultraviolet lys, hærder en flydende resin, nøjagtigt hvor printet skal opbygges.

Teknologien har tiltrukket sig en del opmærksomhed, fordi der kan printes med meget høj opløsning, faktisk helt ned under 50 my. Det har fået flere store 3D-printer­producenter til at kaste sig ud i DLP-printere.

Men mest opmærksomhed er dog tilfaldet opstartsvirksomheden Carbon3D, som især blev kendt for at printe med høj hastighed, og den Kickstarter-igangsatte producent Formlabs, som har udviklet en prisbillig bordmodel.

Men hvor DLP-print har en masse fordele, så er der også nogle ulemper; for eksempel kan det være svært at fremstille de enkelte lag i printet på tilstrækkeligt ensartet vis, hvilket kan føre til betydelige udsving i dimensioner.

Det største problem er dog nok de begrænsede valgmuligheder inden for materialer, der gør det vanskeligt at anvende DLP-print direkte i produktionen.

Så i stedet for at bruge en printer til at printe selve produktet, er nogle producenter begyndt at printe en skal, der kan bruges som støbeform til andre materialer, for eksempel 2-komponent silikone. Dette princip kan for eksempel bruges til at fremstille formstøbte høreværn, så det enkelte værn passer perfekt til brugerens øre.

Manglede det rigtige materiale

Grundlæggerne bag Addifab, som alle har en fortid i medicoindustrien, startede firmaet, fordi de så en mulighed for at levere præcisionsprint til høreapparat- og dentalindustrien. For at bringe industriens produktionsomkostningerne ned, skulle hele 3D-printprocessen automatiseres.

Som demonstrations-case valgte Addifab netop at fokusere på de formstøbte høreværn:

»Men da vi lykkedes med at fremstille en printer af en tilstrækkeligt høj kvalitet, kom vi til at stå med et problem, for hvordan automatiserer man den proces, hvor de 3D-printede støbeskaller bliver åbnet og pillet af selve høreværnet? Produkternes individuelle form og komplicerede indre geometrier gør, at fjernelsen af støbeskallerne kun kan foretages manuelt, men processen er langsom og besværlig, og risikoen for at skade selve produktet er stor,« fortæller Lasse G. Staal, der er administrerende direktør for Addifab.

Udfordringen var altså, at Addifab havde udviklet en 3D-printer, som i præcision og kvalitet kunne levere varen, men de printermaterialer, der stod til rådighed, gjorde det umuligt at automatisere processen så meget, at det omkostningstunge manuelle arbejde kunne tages ud af ligningen.

Løsningen kom fra DTU-studerende

Derfor opstod ideen om en opløselig resin:

»Vi vidste, at der fandtes et printmateriale, som var vandopløseligt. Så tanken var, at hvis vi printede en støbeskal i dette materiale, kunne vi opløse støbeskallen, når silikoneemnet var færdighærdet, og dermed fuldautomatisere produktionsprocessen,« siger Lasse G. Staal.

Men en test af det amerikanske materiale viste, at det slet ikke kunne bruges til det formål, som Addifab havde i tankerne.

Det udløste en forespørgsel fra Addifab til DTU og til lederen af 3D-printlaboratoriet, David Bue Pedersen.

»Vi forklarede vores problem, og David pegede på en af sine studerende, som netop arbejdede med opløselige materialer. Vi ansatte hende som studentermedarbejder – og senere praktikant – og til alles store overraskelse tog det hende kun tre måneder at udvikle et materiale, som kunne 3D-printes og opløses efter endt hærdning,« fortæller Lasse G. Staal.

»Vi konstaterede hurtigt, at materialet kunne anvendes til silikone, og så blev vi lidt nysgerrige: Gad vide om det kunne anvendes til almindelig sprøjtestøbning af termo­plast?«

I samarbejde med virksomheden SPT Vilecon blev en serie hurtige tests med støbning i polypropylen gennemført – og resultatet var entydigt positivt.

»Og så fik vi for alvor blod på tanden. Efter lidt mere arbejde med kemien er resinen nu i stand til at håndtere både glasfyldte materialer og materialer, der sprøjtes ind ved op til 400 grader,« siger han.

Sendt i ny retning

Direktøren erkender, at med udviklingen af den nye resin var processen – og en stor del af forretnings­ideen – vendt på hovedet. For fra at være en producent af 3D-printere som, bevares, kunne printe i høj kvalitet, men i sidste ende skulle ud at konkurrere med andre store producenter af DLP-printere, så har Addifab nu en helt anden dagsorden:

»Ved at kombinere det bedste fra 3D-print og sprøjtestøbning har vi i praksis taget de normale materiale­begrænsninger for 3D-print ud af ligningen. Vi har udviklet en proces til at printe støbeforme med alle de frihedsgrader, der ligger i 3D-print, og så er det helt og aldeles op til kunden efterfølgende at vælge, hvilket materiale der skal fyldes i formen. Derved tilbyder vi en platform med en alsidighed, der er ganske uhørt i 3D-printer-industrien« forklarer Lasse G. Staal.

Det nye print-princip har også betydet, at hele automatiseringsprocessen er blevet nemmere at håndtere, for nu skal de 3D-printede emner ikke længere håndteres direkte af for eksempel en robot. Nu er det i stedet formene, som robotterne skal flytte rundt på, og de er langt mindre sårbare og lettere at give en ensartet ydergeometri.

»Vi har bevæget os temmelig langt væk fra visionen om, at 3D-print en dag vil kunne udkonkurrere sprøjtestøbning. Som det ser ud lige nu, er vi på vej til at blive et særdeles interessant værktøj i sprøjtestøberens værktøjskasse,« siger Lasse G. Staal.

Hos Addifab arbejdes der stadig med at få hele processen automati­seret, lige fra kalibrering og indkøring til materialevalg og kvalitetskontrol. Denne udvikling ligger i projektet 3DIMS, der er støttet af Innovationsfonden og involverer parterne Sintex, Elos Medtech, DTU Mekanik og DTU Compute.