Direkt metall

Mats Vikström et al.

Projektet DirektMetall genomfördes för att undersöka den potentiella betydelsen av ”Additive Manufacturing” (AM) för tillverkning av metalliska komponenter och dess inverkan på framtida konkurrenskraft. Området transport med olika farkoster identifierades som lämpligt område för analysen. Konkretisering av frågeställningarna erhölls genom detaljerad analys av farkostkomponenter där några valdes för framställning som demonstratorer. Detta angreppsätt tillät analys av möjligheter och begränsningar relaterade till både form och funktion av AM-
tillverkade komponenter. Utgående från denna erfarenhet identifierades möjligheter och utmaningar kopplade till implementeringen av AM i industriella sammanhang och dess inverkan på befintliga och framtida värdekedjor. Studien demonstrerar möjligheten att avsevärt reducera vikt per funktion (minst 50%) för lastbärande komponenter. Dessutom förutses helt nya möjligheter att integrera funktionalitet i komponenter med framtida AM-produktionsteknologi. Potentialen demonstreras tydligt i de identifierade möjligheter som framkom i analyser av demonstratorer framställda med AM.

Vi har identifierat följande områden som centrala med avseende på nödvändiga insatser för att skapa förutsättningar för effektivt utnyttjande av AM i svensk metallindustri:

Material: Utbudet av tillgängliga material för AM är mycket begränsat. Betydande satsningar på utveckling av befintliga materialklasser för AM behövs. För framtida konkurrenskraft behövs dessutom även utveckling av helt nya material för AM, t. ex amorfa material och keramiska material.

Design och konstruktion: Maskinassisterat design och konstruktion behöver utvecklas för AM. Resursflödet kan påverkas på ett mycket märkbart sätt och kan dessutom möjliggöra resurscykling och därmed realisera avsevärda framsteg inom återbruk.

Tillverkning: Tillgång till skalbara tillverkningsprocesser bedöms vara avgörande för effektiv implementering av AM. För närvarande domineras den europeiska och amerikanska marknaden av pulverbäddbaserade metoder. Framställning av ytterst små eller mycket stora komponenter är nära omöjlig att uppnå på detta sätt. Avsevärda insatser inom utvecklingen av generering och hantering av smälta är därför nödvändiga. Dessutom är kontroll av kemisk sammansättning av tillverkade komponenter en förutsättning för många potentiella tillämpningar. Kontroll av metalliska materials mikrostrukturer, AM-tillverkade produkters restspänningstillstånd, förmåga att effektivt kunna addera ytskikt av bi-material och att kunna producera tunna isolerande elektriska skikt internt i ’materialet’ utgör andra centrala delar i att skapa verkliga tekniska genombrott baserade på AM-teknik.

Validering: Tillgång till effektiva lösningar för jämförelse av designad och tillverkad komponent är en förutsättning till kostnadseffektiv validering. Övervakning av smältan under tillverkning och återkoppling med automatisk styrningen av tillverkningsprocessen och justering av defekter är en mycket sannolik förutsättning för en kostnadseffektiv helhetslösning.

Förutsatt att de utmaningar som föreligger kan lösas, kommer AM att få mycket stor inverkan på tillverkningsindustrier inom vitt skilda områden. Förändringar i värdekedjor kan dessutom ge upphov till möjligheter för att ändra effektiviteten i resursflödet (material och energi). Dessa förändringar kan nyttjas för att skapa ett mer resurseffektivt samhälle, förutsatt att insatser drivs, koordineras och nyttjas på ett ändamålsenligt sätt.

DirektMetall är ett komplement till projektet Ramp-Up.