Framtidens Tillverkningsmetod är redan här

additiv-tillverkning-641x511Additiv tillverkning beskrivs av många som ”nästa industriella revolution” och tekniken stjäl allt mer av mediernas uppmärksamhet från exempelvis 3D-printing och friformsframställning. Det senaste lokala exemplet på detta kom i september då GE lade ett miljardbud på svenska Arcam som tillverkar maskiner för additiv tillverkning.

En av fördelarna med den här nya teknologin är att den ger designers möjlighet att förverkliga koncept som inte skulle gå att producera med klassiska tillverkningsmetoder. Ett exempel på detta är life science-bolag som med additiv tillverkning kan göra porösa medicinska implantat, vars yta bättre växer ihop med ben.

Även inom flygindustrin används additiv tillverkning av marknadsledande bolag för att producera komplexa motordelar och lättviktskonsoller. Flygindustrin har också tagit de första stegen mot att placera maskiner för additiv tillverkning nära sina kunder, för att snabbt kunna tillverka reservdelar. Tidigare i år skickade Dassault Systèmes också ut ett pressmeddelande angående vårt utökade samarbete med Airbus kring additiv tillverkning.

Ett tredje exempel är tillverkare av tävlingsbilar. De har genom additiv tillverkning börjat producera  små serier av ihåliga metalldelar till bilarna, med imponerande viktreduktion som följd.

Hur förändras designprocessen?

Eftersom designers inte längre behöver ta hänsyn till begränsningarna hos de traditionella ”subtraktiva” tillverkningsmetoderna, får de möjlighet att fokusera mer på det funktionella syfte som produkterna ska uppfylla.

När ingenjörer fastslagit vilka krav och specifikationer en del behöver uppfylla kan de därför välja att optimera designen för att minimera materialåtgången, samtidigt som styvheten bevaras. Med andra ord kan ingenjören berätta för designsystemet vad delarna ska utföra, sedan föreslår systemet automatiskt en optimal geometri som motsvarar dessa parametrar.

Photo of 3d printed pieces in an Advanced Manufacture Laboratory.

En nyckelteknologi inom den här processen är topologioptimering. Denna icke-parametrisk teknik för optimering identifierar och tar bort de delar av designytan som inte bidrar till styvheten. För detta används Tosca Strucure-teknologi som möjliggör framställningen av mer ”organiska”, strukturer med öppningar och hål, som inte hade gått att framställa med traditionella tillverkningsmetoder.

Additiv tillverkning har alltså stor potential men samtidigt finns det också utmaningar. För att tekniken ska få ett brett genomslag måste tillförlitligheten och reproducerbarheten bli bättre och framförallt behöver andelen defekta delar minska. Alla dessa problem kan dock hanteras genom lager för lager-simuleringar innan produktionen och genom FEM-beräkningar som tar hänsyn till tillverkningstemperaturen under själva simuleringen.

Hur organiserar sig stora företag för att utnyttja tekniken?

För att dra den fulla nyttan av additiv tillverkning behöver företag också organisera sig på ett nytt sätt. Redan nu har stora företag börjat skapa virtuella team inom additiv tillverkning. Dessa team samlar existerande expertis inom design, mekanik, beräkning, optimering och tillverkning. Avsikten med dessa ”tvärdiciplinära” team är att fullt ut kunna utnyttja alla de nya möjligheter som additiv tillverkning innebär.

Ett ännu mer flexibelt arbetsätt är att använda Dassault Systèmes 3DEXPERIENCE plattform. Denna lösning ger nämligen stöd för att göra trade-off-studier och fatta tillverkningsbeslut som antingen leder till att man väljer en additiv eller en subtraktiv tillverkningsmetod.

Jag tror bara vi har börjat att se värdet som additiv tillverkning kan ge i form av att förverkliga fler innovationer, bespara tid och pengar och inte minst miljöfördelar.

Peter Krantz

Sales leader for CATIA software brand at Dassault Systèmes
Peter Krantz är ansvarig för CATIA på Dassault Systèmes i Sverige.