Hur fungerar 3D-print och vilka nyttor finns?

Förenklat kan man säga att i de allra flesta fall skapar en 3D-skrivare ett objekt genom att placera tunna lager av ett material ovanpå varandra, nedifrån och upp, vilket gör att en tredimensionell form byggs upp. Att lagren placeras ovanpå varandra är anledningen till att tekniken ibland kallas additiv tillverkning.

Det som skrivs ut är baserat på en digital ritning, ofta skapad i ett CAD-program, som även sätter måtten i alla olika riktningar. Den här ritningen omvandlas sedan till ett filformat för 3D-modeller och skickas sedan till 3D-skrivaren.

Hur går marknaden för 3D-print?

Marknaden växer snabbt men inte med den prognosen som förutspåddes för några år sedan. Sedan 2014 har marknaden haft en genomsnittlig årlig tillväxttakt på knappt 30 procent per år, vilket är lägre än vad diverse analytikerföretag spådde, som nämligen såg en årlig ökning på över 40 procent framför sig. 
Det kan bero på att det fortfarande finns ett antal begränsningar med tekniken, där en är att det inte finns så många metalliska material att printa ut än. Konventionella metaller finns tusentals, men så är inte fallet med pulvermetaller.

En annan anledning är att företag inte fullt ut litar på 3D-print som på konventionell tillverkning. Du måste kunna bevisa för din kund att materialet är OK, något som inte krävs med tillverkning som ägt rum på samma sätt i 50 eller 100 år. Att bevisa genom tester att objekten är certifierade, har vissa egenskaper och klarar kundens krav tar tid.

Den mentala omställningen ska inte heller underskattas. De allra flesta designers på företag har gått den gamla skolan och skapat objekt genom traditionell tillverkning. Det kan ibland ta tid för dessa att tänka om och se de fulla fördelarna med det nya sättet att designa.

I vilka sammanhang är 3D-print smidigare än vanlig tillverkning?

Inom traditionell tillverkning designar man en produkt genom olika komponenter. Med 3D förkortas produktionstiden då det bara behövs en komponent. Om du till exempel ska konstruera ett grenrör i ett metalliskt material med olika grenar på traditionellt vis behövs sju komponenter och svetsning för att foga dem samman. Med 3D printas istället allt på en gång, det behövs endast en komponent och ingen svetsning. När du 3D-printar detta grenrör använder du mindre än tiondel av det material som behövs vid konventionell tillverkning av samma objekt.

Inom 3D-printning spelar inte heller komplexiteten på objektet någon roll, utan det går lika fort och det kostar ungefär lika mycket oavsett hur komplext objektet är. I många fall blir det även en mer hållbar process då mängden använt material kan minskas med uppemot 75 procent.

Vilka stora samhällsnyttor kommer med tekniken?

Enligt gjorda studier behöver vi förbättra material- och resurseffektiviteten fyra till tio gånger fram till 2050. Detta för att åstadkomma ett hållbart samhälle. 3D-printning av metallobjekt med hjälp av metallpulver möjliggör en sådan effektivisering. Vi kan också åstadkomma något som liknar cirkularitet i vår tillvaro. Använd ett 3D-printat metallobjekt så länge du vill och när det är utnött och skrotas, går det till en pulvertillverkare som smälter skroten och tillverkar nytt pulvermaterial. Du använder sedan detta pulvermaterial för att printa ut ett nytt objekt.

Från ett företagsperspektiv kan det, när marknaden utvecklats, innebära att du får tillgång till komponenter lokalt och mycket snabbare. Om exempelvis ett företag i Jämtland behöver ett objekt kan det vända sig till en aktör i närheten som har 3D-printers. Företaget behöver inte skicka en order till en fabrik i Kina där de skapar miljoner exemplar. Beroende på var och när objektet behövs kan det skrivas ut i närheten och i närtid, helt enkelt. Istället för stora fysiska lager fullt med reservdelar kan ditt företag ha virtuella lager där alla komponenter istället finns på datorn via digitala ritningar. Du printar ut en reservdel när du behöver en sådan.

Vilka olika tekniker finns?

En av de vanligare teknikerna är fused deposition modeling som bygger på att smält plast sprutas ut lager på lager genom munstycken på föremålet som byggs upp. Efter att plasten kommit ur munstycket stelnar den till och lagren fästs i varandra via materialets filament eller fibrer.

Det finns också ett antal pulverbaserade tekniker, där till exempel pulveriserad plast, metall eller glas står för basen och är byggmaterialet som formar objektet. Pulvrets små partiklar fäster sig sedan i varandra via en bindvätska eller laserstråle.

Pulverbäddsfusion är den vanligaste metoden för 3D-printning av metallobjekt. Med denna metod kompakteras ett nytt lager på föregående lager, varefter det kompakterade pulverlagret smälts av en laser. Lagret är ungefär 40 mikrometer tjockt.

Utöver dessa finns även vätskebaserade tekniker, exempelvis stereolitografi, där ett flytande byggmaterial stelnar när det utsätts för olika sorters ljus.