NTNU i Gjøvik sikret seg i fjor den unike printeren A2X fra den svenske produsenten Arcam. Det er den eneste av sitt slag i Norge.
Hjelmtveit forklarer hva som gjør nettopp denne printeren så avansert:
– Det er den aller nyeste og den eneste printeren her til lands som bygger med elektronstrålekanon, såkalt «electron beam melting». Den smelter så å si alt av metaller, og den kan også bygge inn keramisk materiale hvis man har produkter som krever det, sier han.
Hjelmtveit legger til at den additive produksjonsmetoden gir enorme muligheter innen optimalisering av geometri, men forutsetter en annen tankegang i designprosessen. For å utnytte teknologien maksimalt kreves det en helt annen designmetodikk og utnyttelse av software enn det vi er vant med fra konvensjonell tilvirkning, forklarer han.
- Kraftverket skulle bygges ved hjelp av 400 tegninger: Slik klarer de det uten en eneste en
Bytter ut laser
Det som skiller denne 3D-printeren fra lignende printere som finnes ved for eksempel NTNU i Trondheim, er at man i produksjonsprosessen benytter vakuum og elektronstrålekanon i stedet for laser, forteller overingeniøren.
– I motsetning til en laserprinter benytter ikke vår printer dekkgass under produksjonen. Den trenger heller ikke like mange støttestrukturer. Ved å printe i vakuum har man full kontroll på smeltebadet underveis i byggeprosessen. Vakuum forhindrer forurensing av oksygen i smeltebadet og sikrer en suveren materialkvalitet, utdyper han.
I tillegg gir EBM-prosessen en såkalt «hot process». Ifølge Hjelmtveit betyr det at temperaturen i byggekammeret er så høy at det ikke oppstår indre spenninger i komponentene som lages, noe som kan være en utfordring for additivt bygde komponenter. Dette gir også større designfrihet på komponentene enn hva som er mulig med andre metallprint-
teknologier.
Kontroll på alle variabler
Produksjonen foregår i kontrollerte og strenge rammer for å unngå støv og fremmedpartikler i produksjonslokalene.
– For oss som forsker er det essensielt at vi har kontroll på alle variabler. Dette innebærer også installasjonen rundt maskinen. Her har vi kontroll på alt fra klima til elektromekanisk støy (EMS). Alle additive maskiner har spesifiserte krav til omgivelsene de står i. Her er alt i henhold til spesifikasjonene, sier han.
Ifølge Hjelmtveit er printeren verdt hver en krone.
– Bruksområdene er veldig store i alt fra proteseteknikk til aerospace. Innen aerospace kan den bidra med flydeler som veier betraktelig mindre, og som gir betydelig mindre CO2-avtrykk med tanke på at vekten på flyet blir lavere. Etter min mening har all additiv teknologi sin plass i det grønne skiftet, sier han.
Ifølge Hjelmtveit lønner det seg ikke å bruke 3D-printeren til produksjon av enkle komponenter. Kan det freses, bør det freses, er en god regel å følge, mener han. Samtidig har dagens additivsystem sine fysiske begrensninger.
– Printeren vår er en mellomklasseprinter som har en størrelsesbegrensning på 200x200 millimeter i bredden og 380 millimeter i høyden. For større produkter kan metallet fint sammenføyes i etterkant, sier han.
Viktig del av undervisningen
Arbeidet med å inkludere additiv tilvirkning i utdanningsforløpet er en hovedprioritet for NTNU Gjøvik. Selv om studentene ikke har fri tilgang til de mest avanserte printerne, er mindre 3D-printere en stadig viktigere del av utdanningstilbudet. Hjelmtveit forteller at de mindre maskinene brukes hyppig både av ingeniør- og industridesignstudentene.
– Vi er i en prosess med å utvide studentenes muligheter på dette feltet og vil snart ha Norges best utstyrte 3D-print-labmiljø.
Overingeniøren mener det er viktig at studentene lærer om additiv tilvirkning slik at de kan bruke kunnskapen videre ute i bedriftene når de er ferdigutdannet.
– Når de ferdigutdannede ingeniørene går ut i bedriftene, er det essensielt at de skjønner når det er mest fornuftig å gjøre ting additivt i stedet for maskinelt. Som utdanningsinstitusjon ønsker vi også å forske videre på når det lønner seg å printe, kontra når det lønner seg å lage en maskinert del. Det som er så bra er at når noe stopper opp maskinelt sett, så kan du løse det additivt, sier han.
Åpne for bedrifter
Skolen hadde nylig et samarbeidsprosjekt med arkitekturstipendiater fra NTNU i Trondheim, hvor de printet ut konstruksjonselementer til en paviljong som ble vist frem under Maker Faire i Trondheim.
– Bruken av additiv tilvirkning innen arkitektur og konstruksjon vil være spennende å følge med på fremover, sier han.
Hjelmtveit forteller at universitetet også er åpne for bedrifter som ønsker å benytte seg av 3D-printeren, og legger til at de fleste bedriftene som tar kontakt gjør det fordi de ønsker å lære om bruken av teknologien.
– Å invitere industrien inn i forskningslaboratoriene våre er viktig for oss. Ved å bistå næringslivet med forståelse for additiv teknologi åpner vi for en raskere omstilling for norsk næringsliv. Samtidig får vi en bedre forståelse for industriens behov når det kommer til produktivitet og ytelseskrav, utdyper han.
I løpet av året vil universitetet få på plass flere avanserte 3D-printere og håper å bli ledende på additiv tilvirkning på nasjonalt plan.
– Vi anser dette utstyret som en del av en nasjonal infrastruktur og holder dørene åpne for alle som ønsker å benytte utstyret vårt til forskning. Vi skal arrangere flere kurs etter hvert og få på plass etterutdanninger. Ønsket vårt er å bli et nasjonalt senter for additiv tilvirkning, sier Hjelmtveit.
- Inne i dette skallet: Skjuler det seg en banebrytende norsk oppfinnelse
