I dag produserer norske industribedrifter det meste av sine verktøy ved hjelp av tradisjonell maskinering – der maskiner former modellene. Men det er også mulig å lage verktøy eller prototyper ved hjelp lasersmelting av metallpulver. Da bygges delene opp lagvis.
Forskningsprosjektet Hypro har hatt som mål å utvikle et nytt produksjonssystem der man veksler mellom tradisjonell maskinell framstilling og lagvis oppbygging. Kombinasjonen kalles hybrid tilvirkning.
– De komplekse produktene vi har jobbet med, er produksjonsverktøy, eller sluttprodukter med en mer avansert oppbygging enn det som tidligere har vært mulig å framstille, sier forsker og prosjektleder Pål Ystgaard.
– Hybrid tilvirkning skjer i dag, men det er gjort lite forskning på feltet, og produksjonsmåten er ikke spesielt kjent innen norsk industri.
Sammen med fem industripartnere, har forskere ved Sintef og NTNU gått løs på oppgaven.
Innsats og kjerner til verktøy for sprøytestøping hos Kongsberg Automotive AS. I disse delene er en base maskinert og resten bygget additivt. (Foto: Sintef)
Skepsis
Ystgaard forteller at mange bedrifter har en inngrodd skepsis mot lagvis framstilling.
– Det er som oftest slik at industrien ikke ønsker seg ny teknologi, men heller fordelene som ny teknologi kan gi dem.
– De fleste mener de alt har prøvd lagvis oppbygging, og at det både gikk for seint, var for lite presist og for dyrt, sier Ystgaard som derimot mener partene i dette prosjektet er både nytenkende og positive.
Han er likevel enig i at det ikke er rasjonelt å bygge et helt verktøy lagvis. Hensikten med prosjektet har vært å kombinere lagvis tilvirkning med konvensjonell maskinering, og finne grenseflatene for når det ene eller det andre skal benyttes.
Det er samspillet mellom de to tilvirkningsmåtene som er nøkkelen.
Kombinere flere maskiner
Forskningsdelen har først gått på å klarlegge alle prosessene, undersøke hva som kan forenkles eller fjernes av prosesser, for så å integrere og effektivisere alle delprosessene.
Til slutt har forskerne måttet integrere maskinene seg imellom så de snakker samme språk.
– Vi kombinerer flere maskiner for å få til en hybrid funksjon. Maskiner som lager lagvis produksjon, såkalt additivt, er hyllevare i dag. Men det er dessverre ikke så enkelt at man bare kan flytte en del av produksjonen fra maskinell produksjon over til additiv produksjon, forklarer forskeren.
Laserlys og barberblad
Nede i laboratoriet tar vi den additive maskinen i nærmere ettersyn. Innenfor et lite glassvindu sentralt plassert på maskinkolossen, jobber et lite laserlys.
Lyset beveger seg fram og tilbake over noe som likner på et grått vannbad, og i løpet av sekunder dukker det opp noe som ligner 3-4 “barberblad” fra den grå flaten.
“Barberbladene” viser seg å være toppene av fire små klosser. Ei skrape beveger seg inn i vinduet fra høyre side og fordeler et tynt lag med metallpulver over klossene, og så smelter laseren metallpulveret så det legges et nytt lag på klossene- inntil de dukker opp i synsfeltet vårt igjen.
Muligheter og begrensinger
Å kombinere maskinell og additiv tilvirkning byr utvilsomt på utfordringer – blant annet rundt posisjonering og varmebehandling av delene. Det fungerer ikke alltid godt.
Likevel mener Sintef-forskeren at bedriftene nok må endre sitt tankesett framover når det gjelder å lage verktøy – og bli klar over både muligheter og begrensninger samt effekten av å bruke begge produksjonsmåtene.
– For å få til avanserte verktøy, må bedrifter i tillegg lære seg å bestille kommersielt. Vi tror at ny kunnskap vil skape et paradigmeskifte i hvordan vi vil designe produktene våre i framtiden, avslutter Ystgaard
