Additiv tillverkning: viktiga frågor och svar

Vilka fördelarna har additiv tillverkning?

Inom industrin, särskilt inom sektorer där pumpar och ventiler används, har tekniken flera fördelar.

Vilka är nackdelarna med additiv tillverkning? 

Naturligtvis har även additiv tillverkningsprocesser nackdelar och medför vissa utmaningar. 

Sammantaget utgör additiv tillverkning ett alternativ till metoder som formsprutning, fräsning och svarvning, som alla har sina specifika fördelar och nackdelar. Vid produktutveckling och produktion är det viktigt att noggrant överväga vilken metod som är bäst lämpad för en specifik beställning.

Vilka olika metoder för additiv tillverkning finns?

Additiv tillverkning kan utföras med olika metoder. För närvarande fokuserar vi på laserbaserad pulverbäddsfusion (PBF-LB/M). Denna teknik, som tidigare kallades selektiv lasersmältning (SLM), använder en laser för att smälta metallpulver. Med den här metoden kan vi bearbeta nästan alla svetsbara material. Den är dock inte lämplig för material med hög kolhalt eller vissa speciallegeringar. I sådana fall kan en elektronstråle användas som energikälla i stället.  

En annan metod är laserbaserad pulverbäddsfusion av polymera material (PBF-LB/P), tidigare kallad selektiv lasersintring (SLS). Här värms pulvret först upp och sintras sedan med laser. Med den här metoden kan vi tillverka plastkomponenter av hög kvalitet. Nästan alla material kan matchas med en lämplig additiv tillverkningsmetod. Specialmaterial som inte kan bearbetas med en metod kan ofta hanteras med en annan. Därmed kan vi arbeta med ett brett spektrum av metaller, inklusive olika rostfria stållegeringar och nickelbaslegeringar.

Här är några ytterligare procedurer för additiv tillverkning: 

För vilka komponenter lämpar sig additiv tillverkning?

Additiv tillverkning kan särskilt rekommenderas för komponenter med komplex geometri eller speciella materialegenskaper. Komponenter med komplexa geometrier, som gyroidmönster, är exempel på det. Dessa är organiska, tredimensionella strukturer som ger ett utmärkt förhållande mellan stabilitet och vikt. Sådana former är mycket svåra eller omöjliga att skapa med traditionella metoder som gjutning, svarvning eller fräsning. Ett exempel på en KSB-produkt som inte skulle kunna existera utan additiv tillverkning är den nyligen lanserade MagnoProtect-spaltkåpa för KSB:s magnetdrivna pumpar.

Materialkvaliteten behöver inte äventyras: Den överträffar gjutna komponenter, eftersom inga krympningshål eller spänningar kan uppstå. Den är ungefär jämförbar med smitt material.

För kritiska, systemrelevanta komponenter har tidsbesparingen som additiv tillverkning medför en avgörande roll. Vi kan tillverka alla typer av delar mycket snabbt. Om till exempel en pump går sönder i en kritisk process i en kemisk anläggning kan hela systemet stanna, vilket kan innebära enorma kostnader per timme. Ju snabbare vi kan ersätta den defekta komponenten, desto mindre blir skadan.

Sammantaget är system för additiv tillverkning lönsamma när låga volymer av en komponent behövs. Att tillverka ett formsprutningsverktyg kan utan vidare kosta 10 000 euro eller mer. Vid produktlanseringar, där produkten först ska testas på marknaden, överstiger kostnaderna ofta intäkterna. I sådana fall är det mer fördelaktigt att tillverka individuella delar med additiv tillverkning innan de går vidare till serieproduktion. Eventuella ändringar baserade på de första erfarenheterna från användningen kan därför genomföras på ett betydligt mer kostnadseffektivt sätt.

Ett liknande scenario gäller för anskaffning av reservdelar, särskilt till äldre eller ovanligare system. Tidigare har produktion av sällsynta reservdelar tagit veckor eller månader, vilket också kräver omfattande lagerhållning. I stället bygger vi upp ett digitalt lager av 3D-datafiler. Om och när en reservdel behövs kan vi snabbt ta fram dess konstruktionsdata och tillverka den på mycket kort tid: ”Parts on Demand” är nyckeln.

På KSB erbjuder vi inte bara kompetens och teknik för additiv tillverkning till våra egna kunder, utan även till externa aktörer, vilket innebär att vi även tillverkar komponenter som inte är specifika för KSB. .

Additiv tillverkning och digitalt lager – kan du förklara det här konceptet mer ingående?

Ett digitalt lager är i princip en virtuell databas där digitala modeller av reservdelar lagras. Dessa kan sedan produceras direkt med additiv tillverkning i exakt den mängd och kvalitet som krävs. I stället för ett fysiskt lager har vi en digital lagringslösning där komponenter kan skrivas ut vid behov. För närvarande använder vi den här tekniken internt för prototyper, modeller och reservdelar. På längre sikt planerar vi att utveckla en digital plattform där våra kunder kan beställa delar via en webbshop eller hantera sina egna digitala reservdelslager.

Flexibilitet och snabbhet är några av de största fördelarna för oss och våra kunder. Vi kan tillverka reservdelar exakt när och där de behövs. Detta minskar leveranstider avsevärt och gör att vi kan erbjuda anpassade lösningar. Vi kan även drastiskt minska lagringskostnader eftersom vi inte behöver hålla stora fysiska lager. På sikt kommer detta att spela en allt viktigare roll, och vi kommer att kunna ersätta traditionell reservdelsförsörjning på många områden.

Ett imponerande exempel är det tidigare nämnda projektet för ett kärnkraftverk, där vi tillverkade ett pumphjul som behövdes snabbt på endast 48 timmar. Med traditionella metoder skulle det ha tagit flera månader. Med vårt digitala lager kunde vi omedelbart få tillgång till modellen och starta produktionen. .

Hur kan additiv tillverkning bidra till mer hållbarhet?

Procedurer för additiv tillverkning använder mindre material än klassiska metoder. Vid skärande bearbetning kan exempelvis upp till 90 procent av råmaterialet bli spån. Även om dessa kan återvinnas kräver det ytterligare energi. Med undantag för stödstrukturer och eventuella överskott för efterbearbetning används i additiv tillverkning i princip bara det material som faktiskt behövs. Studier har visat att additiv tillverkning är mindre hållbart för serieproduktion än exempelvis gjutningsmetoder, eftersom det kräver mer energi.

Men för att bedöma en produkts verkliga hållbarhet måste vi titta på hela dess livscykel. I praktisk användning har komponenter tillverkade med additiv tillverkning tydliga fördelar, exempelvis vid produktion av reservdelar till system som har varit i drift i flera decennier. Det är i sig en hållbar åtgärd att förlänga systemens livslängd. Lagerhållning påverkar också hållbarhetsbalansen. Ett digitalt lager minskar behovet av fysiska lager och den motsvarande markanvändningen. Dessutom minskar CO₂-utsläpp från transporter när delar tillverkas nära användningsplatsen i stället för att fraktas långa sträckor.

Framför allt är det konstruktionsfriheten som gör additiv tillverkning till en hållbar teknik. Den möjliggör komplexa konstruktioner som sparar både vikt och energi. Ett additivt tillverkat värmeväxlarelement, vars effektiva struktur minskar bränsleförbrukningen med 15 procent, kan kompensera sitt CO₂-avtryck inom några timmars drift. Med additiv tillverkning kunde vi exempelvis producera MagnoProtect-höljet. Med sina komplexa kanaler med vakuum skyddar det exempelvis operatörer från läckage av frätande eller giftiga vätskor. Samtidigt förbättrar det pumpens totala verkningsgrad och minskar energiförbrukningen.  Även om additiv tillverkning kan vara mer energikrävande vid produktion, kan den initiala energianvändningen mer än väl kompenseras av de energibesparingar som görs under drift, vilket bidrar till högre hållbarhet. 

Avslutningsvis: Hur ser du på framtiden för additiv tillverkning?

Jag tror att additiv tillverkning kommer att fortsätta öka i betydelse. Tekniken blir snabbare, mer kostnadseffektiv och mer mångsidig. Kostnaderna sjunker stadigt. När vi började låg priset på rostfritt stål-pulver på 100 euro per kilo, Idag ligger det på cirka 30 euro. Samtidigt blir maskinerna mer effektiva. Trots detta kommer traditionella metoder fortsatt att vara mer ekonomiska för vissa tillämpningar. Det är osannolikt att additiv tillverkning helt ersätter konventionella metoder. Varje teknik har sina styrkor. Det viktiga är att välja rätt teknik för varje enskild tillämpning. Additiv tillverkning kan få en revolutionerande effekt på lagerhållning i framtiden. Det möjliggör digital lagerhållning och gör reservdelsförsörjningen mer effektiv och flexibel.