Genombrott för 3d-tekniken driver upp tempot i produktutvecklingen

Additiv tillverkning är en beteckning för flera olika tekniker som har en sak gemensamt. Den tillverkar produkter direkt från en digital konstruktionsskiss genom att föremålet byggs upp lager för lager.

Det betyder att det bara används precis så mycket material som det behövs för produkten. Inom industrin idag tillverkas det mesta på motsatt sätt: Man börjar med ett stycke material och skär, fräser och svarvar sedan ut det man vill tillverka. Eller också gjuter man föremål i formar, som i sin tur måste tillverkas först.

Designdriven digital direkttillverkning

- En av de främsta fördelarna med 3d-tekniken är att man kan göra konstruktioner på ett annat sätt. Design och innovationsprocessen blir annorlunda, säger Mats Falck, som är områdeschef på Umeå Universitet och som fått i uppdrag av Sveriges innovationsmyndighet Vinnova att leda en arbetsgrupp som ska ta fram en lägesbeskrivning för det som kallas ”designdriven digital direkttillverkning”.

Det är det första steget för att 3d-teknologin ska bli ett strategiskt innovationsområde i Sverige. Först då öppnar sig möjligheten att ansöka om projektmedel på upp till 100 miljoner kronor.

-  I Sverige finns det ett par företag som är i världsklass inom additiv tillverkning, men det är möjligt att det är för lite för att få fram ett fungerande cluster. Att utvidga agendaskrivandet så att det också får en nordisk dimension är absolut en möjlighet, säger Mats Falck.

De två främsta svenska företagen är Arcam i Mölndal utanför Göteborg och Höganäs Digital Metal i Skåne.

Vilka råvaror kommer användas?

- För Sveriges del handlar det till exempel både om hur metaller och cellulosa kan användas som råvaror i produktionsprocessen och hur teknikutvecklingen kommer att påverka industrin.

Hittills har den additiva tillverkningen mest handlat om olika former av skräddarsydda proteser inom medicin och tandvård där varje protes är individuell, samt delar för flygplansindustrin där det är av stor betydelse att få så lätta, men samtidigt så starka delar som möjligt.

- Än så länge har det i de flesta  fall varit dyrare att ta fram produkter med additiv teknik än med traditionell teknik. Den har därför mest använts för att tillverka prototyper. Men medan företagen ofta använder maskiner som kostar en miljon kronor för att ta fram prototyper så räcker det idag kanske med en maskin för 5-6000 kronor att privatpersoner ska kunna skapa egna konstverk, tillverka delar till hushållsmaskiner eller göra sitt eget mobiltelefonfodral, säger Mats Falck.

Kapaciteten ökas

3d-tekniken hoppar bock över många led och kommer därför att skynda på produktutvecklingen. I takt med att tekniken utvecklas kommer kapaciteten öka. Höganäs kan redan idag tillverka 30 föremål om gången istället för bara ett.

3d-tekniken kommer också att få stora konsekvenser för var en produkt tillverkas. Varför frakta något över halva världen när det räcker att skicka konstruktionsskissen via Internet till en 3d-skrivare som finns i närheten? I USA talas det mycket om att hämta hem produktionen från Kina igen.

I januari i år meddelade GE Aviation att det kommer att bygga en ny fabrik för 100 miljoner dollar i Indiana, USA, för att tillverka de första jetmotorerna med bränslemunstycken som görs med additiv teknik. I varje motor kommer det finnas 19 bränslemunstycken som enligt företaget är fem gånger så hållbara som den förra modellen. Den additiva tekniken gör att antalet hårdlödningar och svetsar minskar från 25 till bara fem.

GE Aviation kommer att installera de nya motorerna på sina flygplan från och med slutet av 2015 och det betyder att det då måste kunna göra 25 000 bränslemunstycken per år.

Varje munstycke produceras genom att ett pulver som består av kobolt och krom sprejas på ett underlag. Pulvret hettas sedan upp med laser så att det smälter och får precis den form det ska ha. Varje lager är tunt, så processen måste upprepas 3 000 gånger för varje del. Men då tål bränslemunstycket temperaturer i jetmotorn på 1 315 grader.

Viktiga patent har gått ut

Ett skäl till att 3d-tekniken nu skjuter fart är att några av de viktiga första patenten nu går ut, vilket gör att fler företag kan utnyttja tekniken.

Ett annat är att president Barack Obama i mars 2012 beslutade att en miljard dollar ska användas för att bygga upp ett nationellt nätverk av 15 institut som ska fungera som regionala nav för att företag och forskare ska kunna utveckla additiv tillverkning. Inte minst den amerikanska militären är intresserade av att utnyttja teknologin.

Konsultföretaget Wohlers gör prognoser om hur omsättningen för 3d-teknik kommer att utvecklas. Enligt företaget kommer branschens globala omsättning öka från 3 miljarder dollar 2013, till 10,8 miljarder dollar år 2021.

Om Sverige och de övriga nordiska länderna ska hänga med i utvecklingen måste det också satsas på utbildning.

- Hittills har det bara gjorts fyra svenska doktorsavhandlingar om additiv tillverkning, påpekar  Jens von Axelsson, som är handläggare på Vinnova.

Kritik mot Vinnova

Enligt en av de mest centrala personerna inom svensk 3d-teknik, Evald Ottosson, som är vd för Protech och talesperson för den nybildade branschorganisationen SVEAT, var Sverige ledande inom additiv tillverkning under 1990-talet.

- Tack vare arbetet som främst gjordes av forskningsinstitutet IVF kunde svensk industri följa med i den internationella utvecklingen och dra industriell nytta av den nya additiva tekniken, skriver han i en debattartikel i Ny Teknik.

- Denna för svensk industri positiva utvecklingen fick ett abrupt slut när Vinnova, i ett förarbete till en forskningsproposition i början på 2000-talet, slog fast att 3d-skrivare och additiv teknik inte skulle ha någon betydelse för svensk industri. Resultatet av denna katastrofala slutsats var att så gott som alla personer med kompetens inom additiv tillverkning lämnade Sverige eller bytte bransch. Kompetensen försvann till USA, Norge och Storbritannien, som med glädje tog emot den.