Nye 3D-printere muliggør billig masseproduktion af metaldele

HP vil revolutionere måden, vi producerer metaldele på. Illustration: HP

Et omkostningselement, som er vanskeligt at komme uden om, når der skal fremstilles dele i metal, er, at selve værktøjet skal laves. Afhængig af, hvilken slags dele det drejer sig om, er det en stor omkostning. Ofte skal der smedning, støbning og omfattende maskinarbejde til. Og sådan noget koster, selv om store antal og automatisering bringer priserne ned.

Hurtigt og billigt: Fremstilling af HP’s Metal Jet print-proces. Illustration: HP

Håbet har været at omgå det meste ved at printe metaldele direkte fra en 3D-beskrivelse. Det har da også været tilgængeligt i mange år med såkaldte lasersintermaskiner. En laser smelter metalpulver lag for lag, efterhånden som bunden i et pulverkammer nedsænkes, og et nyt ekstremt tyndt pulverlag lægges ovenpå.

Det er en træg og omstændelig proces, som ikke er blevet specielt meget billigere. Men det har gjort, at man har kunnet fremstille metaldele med komplekse strukturer, som ikke har kunnet fremstilles på nogen anden måde.

Samme principper som plastprint

Nu vil HP imidlertid revolutionere metalprint på samme måde, som de tidligere har gjort med plastprintere. Slægtskabet er tydeligt, og 'stamfaderen' er slet og ret lynhurtige 2D-printere.

Denne komplekse Wilo-impeller er printet ud i et stykke. Der er plads til et ganske højt antal af dem i byggekammeret. Illustration: HP

»Vi er midt i en digital revolution, som er i gang med at forandre den 1.200 milliarder kroner store fremstillingsindustri. Vi har været førende i denne ændring ved at kunne masseproducere dele i plast med vores 3D-print-teknologi. Nu fordobler vi det med metalprint baseret på mange af de samme principper,« siger CEO i HP Inc Dion Weisler.

HP har allerede brugt sin papirbaserede printerteknologi til at gøre 3D-print af plast meget hurtigere end andre metoder. Kunder, som har testet den nye metode, siger, at de kan producere metaldele op til 50 gange hurtigere end før.

Smelter ikke, men binder

Akkurat som i en lasersintermaskine trækkes lag efter lag af rent metalpulver over fladen i byggekammeret. Selve byggekammeret i HP's metalprinter er 430 x 320 x 200 mm stort, altså næsten 28 liter.

I stedet for, at en laser inde i kammeret smelter de rigtige punkter i pulveret for at fæstne dem til de forrige lag, så sprøjtes her et bindemiddel over det nye lag af en vogn med dobbelte printhoveder fra et stort antal dyser. Derefter kommer der en ny vogn, som hærder bindemidlet gennem fordampning. For hvert lag sænkes bunden mellem 50 og 100 tusindedele millimeter. Den horisontale opløsning er 1.200 gange 1.200 dpi.

Illustration: HP

Printteknologien er ikke ulig den, HP har udviklet til at sprøjte farver over papir, som i dag konkurrerer effektivt mod laserprintere.

Når hele printkammeret er fuldt af emner, som holdes sammen af bindemiddel, rystes det ubrugte metalpulver og går til genbrug. Produkterne sættes så ind i en sinterovn, hvor bindemidlet fordamper, og metalpulveret sintres sammen. Afhængig af metallet varmes det op til sintertemperatur, eller omkring 1.400 til 1.500 grader for rustfritt stål.

I denne proces krymper delene med omkring 15 procent. Det er omtrent det samme som med metalinjektionsstøbning.

Så er det bare at køle delene ned og evt. give dem en overfladefinish, hvis det er nødvendigt.

Industrien skal ændres

I stedet for at lave produkterne et for et kan man med den nye printteknologi fylde hele det såkaldte printkammer med dele. De kan ligge tæt ved siden af og oven på hinanden, til kammeret er helt fuldt.

HP har indgået et strategisk samarbejde om metalprint-teknologien med VW. Her viser de, hvordan tekst kan printes på bilnøgler. Illustration: HP

»Vores nye 3D Metal Jet har en hastighed, kvalitet og pris, som gør, at en del af den metalproducerende industri bliver nødt til at ændre måden, de arbejder på, fra design til leverance,« siger chef for HP i Norge Verner Hølleland.

Han henviser til, at HP's foreløbige beregninger tyder på, at break even for denne metode til at fremstille metaldele på er ca. 55.000 eksemplarer.

Maskiner over disken fra 2020

Også knoppen til gearstangen kan printes i metal. Illustration: HP

For at få fart på markedet og gøre brugerne bekendt med teknologien etablerer HP også Metal Jet Production Service. Tjenesten gør, at kunder over hele verden kan sende 3D-modeller og producere i større mængder. Pointen er nok at friste brugere til at investere i egne maskiner.

»Dem, som har brug for store mængder, vil nok ønske at købe deres egne maskiner, og de vil blive tilgængelige fra 2020 med bred tilgængelighed året efter. Præcis som vi gjorde med plastprinteren, vil vi også her have mange materialepartnere, og vi vil stå for salget gennem vores forhandlerliste. Der vil være flere typer metal tilgængelige allerede fra starten, men endnu flere vil komme til. Maskinen kommer til at koste under 400.000 dollars,« siger Verner Hølleland.

Hvad konsekvenserne af teknologien vil blive på kort og langt sigt, er vanskeligt at sige. Men det er let at tænke sig, at ud over at fremstille billigere og mere individuelle produkter, kan dette have stor betydning for dyr lagerplads og transport. I stedet kan man enkelt bestille nye dele fra en lokal printtjeneste.

Denne artikel er fra tu.no.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Tværtimod er inkjet printere da blevet mindre og mindre konkurencedygtigte i takt med, at farvelaserprintere er styrtdykket i pris.

Forståelsen af en papirsprinter kan ikke overføres over på en 3D metalprinter. Det er fire vidt forskellige processer. De to metalprinte processer hedder på normal dansk nøglehulsvejsning og sintering og har derfor ikke noget at gøre med at lægge blæk som skal lufttørre eller elektrisk lade et papir. Mht nøglehulssvejsning og sintering så giver det giver god mening at der kan opnås færre spændinger, bedre præcision og derfor hurtigere process når hele emnet varmebehandles på én gang i stedet for inkrementielt.

  • 2
  • 0

@Cluas Berthelsen tak for adresseringen.

Der skal man måske skelnes mellem teknologi og process. Teknologien for påførsel af blæk og print agent kan være ens, men processen, med henholdsvis tørring og solidficering, er vidt forskellig. Ved laserprint på papir og laserprint i metal er hverken teknologi eller process sammenlignelig.

  • 0
  • 0

Nu vil HP imidlertid revolutionere metalprint på samme måde, som de tidligere har gjort med plastprintere.

Jeg var ikke bevidst om, at HP har spillet så tung en rulle indenfor plastprint?! Jeg troede det var printere som Ultimaker og Makerbot o.lign., der startede denne industri?

  • 0
  • 1

HP har lavet en tilsvarende metode til det der beskrives i artiklen, hvor inkjet teknologien bruges til at binde plastikpartikler. Om det kan kaldes en revolution ved jeg ikke. Metoden danner meget præcise emner uden brug af support strukturer. Det er udelukkende til professionel anvendelse og prisen er 1+ million kr.

  • 1
  • 0

Jeg var ikke bevidst om, at HP har spillet så tung en rulle indenfor plastprint?! Jeg troede det var printere som Ultimaker og Makerbot o.lign., der startede denne industri?

Det kan også undre.

Bevares, de er da med på vognen, men det er der så sandelig også mange andre der er: https://all3dp.com/1/top-3d-printing-compa...

Herudover så skurrer det altså fælt i mine ører, når man frembringer reklamebudskabet om "billig masseproduktion", for nok er 3D printere smarte til mange ting, især one-offs og småserier, men de er altså drønende langsomme i sammenligning med CNC maskiner og lignende.

Og så en helt anden ting:

I denne proces krymper delene med omkring 15 procent.

hvordan i alverden skal man så kunne bruge 3D printet til at lave noget som skal være målfast?

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten