Med hjälp av en fokuserad laser smälter man samman lager efter lager av ett finkornigt pulver av plast, metall, keramik eller glas och bygger upp ett föremål till önskad form. Det är en av metoderna inom så kallad additiv tillverkning som nu håller på att revolutionera hela tillverkningsindustrin. Nyligen invigdes en av världens ledande anläggningar för 3D-tillverkning i östgötska Finspång. Det är Siemens Industrial Turbomachinery som här tillverkar och reparerar gasturbiner med hjälp av just additiv tillverkning i metall.
Förutom att skriva ut en stor mängd olika föremål för olika tillämpningar kan olika typer av 3D-skrivare dessutom skriva ut föremål i en mängd olika material, från grundläggande material som plast, metall och glas till mer komplicerade material som polymerer, mänsklig vävnad och till och med ätbar mat.
Under de senaste åren har additiv tillverkning växt fram och revolutionerat processen för komponenttillverkning inom industrin. Tekniken möjliggör såväl snabbare designförbättringar som tillverkning av komponenter, vilket i sin tur öppnar för snabb uppgradering av befintlig utrustning till den senaste reservdelsstandarden.
Kan producera komplexa komponenter Det går med hjälp av additiv tillverkning nu att producera komplexa komponenter bestående av flera delar i en helhet. Tidigare gjordes tester för validering av komponenter i slutet av utvecklingsprocessen på grund av de långa leveranstiderna av nya komponenter tillverkade med konventionella metoder som gjutning. Med additiv tillverkning som en integrerad del av utvecklingsprocessen är komponentdesign och tillverkning avklarad och testad under utvecklingsskedet, vilket också leder till snabba utvecklingscykler.
Siemens 3D-verkstad i Finspång, med ett 20-tal anställda operatörer och ingenjörer, är den första anläggningen av sitt slag i Sverige och inom Siemenskoncernen är den ett viktigt utvecklingscenter för utveckling, tillverkning och reparation av komponenter i metall för kraftindustrin. Just nu används Finspångsanläggningen bland annat till att laga spetsen på brännarna till storsäljaren, gasturbinen SGT-800 med cirka 50MW prestanda. - Additiv tillverkning är en revolution för tillverkningsindustrin och precis raka motsatsen till vad man hittills har gjort, då man ägnat sig åt substraktiv tillverkning, att borra bort, fräsa ut eller svarva ner material ur ett stycke. Det säger Andreas Graichen, utvecklingschef för additiv tillverkning, Siemens Industrial Turbomachinery AB i Finspång, tillika branschexpert på additiv tillverkning.
Kraftigt minskade ledtider Additiv tillverkning möjliggör, enligt Siemens, upp till 90 procent minskade ledtider jämfört med konventionella metoder som gjutning. Att man inte behöver tillverka komponenter i många olika produktionssteg kan leda till upp till 10 gånger snabbare tillverknings- och reparationstider, och förkorta utvecklingscyklerna från år till månader eller veckor. Förutom genomloppshastigheten genom en verkstad är fördelen med additiv tillverkning jämfört med konventionella metoder dess förmåga att framställa praktiskt taget alla tänkbara former och inre komplexitet utan att behöva använda delkomponenter. Detta möjliggör för designers att tänka långt utöver de begränsningar som design inom konventionell tillverkning innebär. Tidigare komplexa komponenter bestående av flera olika delar kan nu tillverkas som en enda integrerad komponent, och uppnå både hög hållbarhet och förbättrad effektivitet i helt nya konstruktioner.
SLM Även om processen att bygga upp föremål lager för lager är gemensam för alla 3D-skrivare kan detta åstadkommas med hjälp av ett flertal olika additiva metoder: FDM (Fused Deposition Modeling), SLS (Selective Laser Sintering) och SLA (Stereolithography) är några vanligt förekommande. Siemens använder sig idag huvudsakligen av additiv tillverkningsteknik som går under beteckningen SLM, Selective Laser Melting och tekniken används för tre huvudsakliga användningsområden: snabb prototyptillverkning, reparation och tillverkning. SLM-processen börjar genom att digitalt skiva en 3D CAD-modell i ett bestämt antal lager. För varje skivat skikt beräknas ett laserskannat mönster som både definierar dess yttre kontur samt någon form av fyllnadssekvens, ofta ett rastermönster. Varje lager är sedan sekventiellt återskapat med hjälp av pulverlager som läggs ovanpå varandra. Deras yta smälts därefter med en skannad laserstråle. - I vår anläggning använder vi en nickelbaserad legering som har goda brännaregenskaper, säger Andreas Graichen.
Långsiktig satsning - Siemens ligger längst fram i Sverige och världen inom additiv tillverkning när det gäller utveckling och produktion av avancerade komponenter i metall till kraftindustrin. Det här är ett steg i en långsiktig satsning inom detta område, där vi ännu inte har sett alla möjligheter. Genom den här investeringen bygger vi upp kompetens och erfarenhet som kan leda till nya idéer och utveckling inom området, sade Hans Holmström, vd för Siemens Industrial Turbomachinery AB i samband med öppnandet av anläggningen.
