Et kostnadselement som er vanskelig å komme rundt når det skal fremstilles deler i metall, er å lage verktøyet. Avhengig av hva slags deler det dreier seg om, er det en stor kostnad. Ofte er det smiing, støping og omfattende maskinering som må til. Og slikt koster, selv om store antall og automatisering bringer prisene ned.
Håpet har vært å omgå det meste ved å printe metalldeler rett fra en 3D-beskrivelse. Det har da også vært tilgjengelig i mange år gjennom såkalte lasersintermaskiner. En laser smelter metallpulver lag for lag etter hvert som bunnen i et pulverkammer senkes ned og et nytt syltynt pulverlag skrapes over det siste. Det er en treg og omstendelig prosess, som ikke har blitt spesielt billigere. Men det har gjort at man har kunnet fremstille metalldeler med komplekse strukturer som ikke har latt seg produsere på noen annen måte.
- Åpner for helt ny design: 3D-printer avanserte boliger i betong
Samme prinsipper som plastprint
Nå vil HP revolusjonere metallprinting som de har gjort med sine plastprintere. Slektskapet er tydelig og stamfaren er rett og slett lynraske 2D-skrivere for papir.
– Vi er midt i en digital revolusjon som skal transformere produksjonsindustrien på rundt 100 millioner millioner kroner. Vi har ledet denne endringen gjennom å kunne masseprodusere deler i plast med vår 3D-print teknologi. Nå dobler vi ved å lasere metallprinting basert på mange av de samme prinsippene sier, CEO og president i HP Inc, Dion Weisler.
HP har allerede brukt sin papirbaserte skriverteknologi for å gjøre 3D-printing av plast veldig mye raskere enn andre metoder. Kunder som har testet den nye metallslektningen sier at de kan produsere metalldeler opptil 50 ganger raskere enn før.
- Ny generasjon 3D-printere: Ti ganger raskere enn dem vi kjenner
Smelter ikke, men binder
Akkurat som i en lasersintermaskin trekkes lag etter lag med rent metallpulver over flaten i byggekammeret. Selve byggekammeret i HPs metallprinter er 430 x 320 x 200mm stort, altså nesten 28 liter.
I stedet for at en laser inne i kammeret smelter de riktige punktene i pulveret for å feste dem til forrige lag så dusjes her bindemiddel over det nye laget av en vogn med doble printhoder fra et stort antall dyser. Deretter kommer en ny vogn som herder bindemiddelet gjennom fordamping. For hvert lag senkes bunnen mellom 50 og 100 tusendedels mm. Den horisontale oppløsningen er 1200 ganger 1200 dpi. Printteknologien er ikke ulik den HP har utviklet for å sprøyte farger over papir, som i dag konkurrerer effektivt mot laserskrivere.
Når hele printkammeret er fullt av produkter som holdes sammen av bindemiddel så ristes det ubrukte metallpulveret av og går til gjenbruk. Produktene settes så inn i en sinterovn som gjør at bindemiddelet fordamper og at metallpulveret sintres sammen. Avhengig av metall varmes de opp til sintertemperatur, eller rundt 1400 til 1500 grader for rustfritt stål. I denne prosessen krymper delene med rundt 15 prosent. Det er omtrent det samme som med metallinjeksjonsstøping.
Så er det bare å kjøle ned delene, og gjøre eventuell overflatefinish av dem om det er nødvendig.
- For første gang: 3D-printet nøkkelklar bolig
Industrien må endres
I stedet for å lage ett og ett produkt kan man med den nye printteknologien fylle hele det såkalte printkammeret med deler. De kan ligge tett inntil hverandre og oppå hverandre til kammeret er helt fullt.
– Vår nye 3D Metal Jet har en hastighet, kvalitet og prisnivå som gjør at en del av metallproduserende industri må endre måten de jobber på fra design til leveranse, sier sjef for HP i Norge, Verner Hølleland.
Han viser til at HPs foreløpige beregninger tyder på at break even for denne metoden å fremstille metalldeler på, er på rundt 55 000 eksemplarer, for andre metoder for masseproduksjon kan være rimeligere.
- Svenske forskere: Vil skrive ut menneskehud med 3D-printere
Maskiner over disk fra 2020
For å få fart på markedet og gjøre brukerne kjent med teknologien, etablerer HP nå Metal Jet Production Service. Tjenesten gjør at kunder over hele verden kan sende over 3D-modeller og produsere i volum. Poenget er nok å friste brukere til å investere i egne maskiner.
Hølleland forteller at HPs metallproduserende tjeneste, som etableres sammen med partnere, vil bli tilgjengelig i Norge om ikke altfor lenge.
– De som trenger store volumer vil nok ønske å kjøpe egne maskiner, og de vil bli tilgjengelige fra 2020 og med bred tilgjengelighet året etter. Akkurat slik vi gjorde det med plastprinteren, vil vi ha mange materialpartnere, og vi vil stå for omsetningen gjennom vårt forhandlerapparat. Det vil være flere typer metaller tilgjengelig allerede fra starten, men enda flere vil komme til. Maskinen skal koste under 400 000 dollar, sier Hølleland.
Hva konsekvensene av teknologien vil bli på kort og lang sikt, er vanskelig å si. Men det er lett å tenke seg at i tillegg til å fremstille billigere og mer individuelle produkter, kan dette ha stor betydning for kostbart lagerhold og transport. I stedet kan man enkelt bestille nye deler fra en lokal printtjeneste.
