Til hovedinnhold

Printere blir fabrikkenes fabrikk

Printere blir fabrikkenes fabrikk

Publisert 16. oktober 2015
3D-printere vil trolig gi kjemisk industri mer effektivt produksjonsutstyr enn det noen leverandør til nå har klart å lage.
Main intro image
Folk flest forbinder 3D printing med framstilling av fancy logoer, skilt og figurer av den som typen som blir til på dette bildet. Men om litt kan slike printere bli opphav til produksjonsutstyr som vil øke produktiviteten til kjemi-industrien. Illustrasjonsfoto: Thinkstock

Slik innleder SINTEF-duoen Duncan Akporiaye og Carlos Adolfo Grande et innlegg som står i spalten «Teknologi» i Dagens Næringsliv i dag, fredag 16. oktober.

Her er resten av innlegget, gjengitt med tillatelse fra Dagens Næringsliv

«Mange som vil forbedre kjemiske prosesser, kommer i dag til et punkt der det er prosessen som må tilpasses maskineriet – og ikke omvendt, dessverre. Det går nemlig en grense for hva slags utforming dagens leverandørindustri kan gi reaktorer; beholderne eller rørene der reaksjonene skjer. 3D-printere er nå i ferd med å flytte denne grensen. Det kan gi kjemisk industri helt nye muligheter for å tilpasse reaktorene til reaksjonene, og dermed effektivisere produksjonen.

Se for deg kaseroller  – med indre «landskap»

Portrettbilde av mann

Carlos Adolfo Grande er seniorforsker ved SINTEF Materialer og kjemi

Klikk for å åpne

Portrettbilde av mann

Duncan Akporiaye er forskningsdirektør ved SINTEF Materialer og kjemi

Klikk for å åpne

Satt på spissen går det an å bruke kjøkkenet ditt som bilde på en av kjemi-industriens utfordringer, om du skal lage vaniljesaus fra bunnen av. Da blander du frø fra en vaniljestang med melk, eggeplommer, sukker og maisstivelse. Så rører du rundt og rundt under oppvarmingen, til sausen blir passe tykk. Imens påser du at den ikke koker.

Omrøringen trengs for at blandingen ikke skal bli 120 grader varm nederst og 20 grader øverst. Jobben ville vært mye enklere om kasserollen i sitt indre hadde et kupert «landskap», lagd av varmeledende supermaterialer. Da ville temperaturen raskt blitt 90 grader fra topp til bunn, og du ville sluppet mye av omrøringen. Men denne kasserollen er det vanskelig å produsere med standard produksjonsmetoder.

D-dag 1. oktober

Kjemi-industrien har en liknende utfordring. Reaktorene har forblitt relativt enkle, fordi det har vært vanskelig å lage dem annerledes. Blanding av kjemikalier krever derfor mye mekanisk arbeid og overvåking. Det er dyrt og tidkrevende. Men nå går det mot et tidsskille på denne fronten, takket være oppfinnelsen 3D-printere. D-dagen var 1. oktober.

Da startet et EU-prosjekt som vi i SINTEF koordinerer – et av de største i EUs rammeprogram for forskning, Horizon 2020. Her skal 13 samarbeidspartnere fra sju land bruke 3D-printere til å bygge tre ulike kjemiske reaktorer. Disse skal skreddersys for å produsere henholdsvis en av hudpleiens nøkkelingredienser, bestanddeler i nylon og innsatsfaktorer til produksjon av kunstgjødsel.

Innvendige kamre og kanaler

Bilde av mini-reaktorer, den ene laget i plast, den andre i metall

3D-printere bygger objekter lagvis. Derfor kan de virkeliggjøre reaktorer med innvendige kamre og kanaler som ikke har latt seg forme før. På bildet ses en sju centimeter høy demo-reaktor som SINTEF har «trykket» – henholdsvis i plast (til høyre) for kalde strømningsforsøk, og i metall (til venstre). Foto: SINTEF / Carlos Grande

Klikk for å åpne

Ut av 3D-printere kommer gjenstander av plast, av keramiske materialer og av metall. Objektene bygges lagvis. Derfor kan printerne virkeliggjøre reaktorer med innvendige kamre og kanaler som ikke har latt seg forme før.

Med slike tilførselsveier kan kjemikalier blandes under forhold som gir ulike effektivitetsgevinster. Eksempelvis kan produksjonsprosesser speedes opp. I andre tilfeller blir det mulig å gjenbruke dyre katalysatorer som i dag blir ubrukelige etter første gangs bruk.

Ved SINTEF har vi alt laget porøse nanopartikler i en reaktor som ble bygd i en 3D-printer. Det skjedde i lab-målestokk.

I den andre enden av skalaen har bilveiers beskaffenhet til nå satt grenser for hvor store reaktorer som lar seg frakte ut til kjemi-industrien. I fremtiden kan fabrikken trolig bestille en 3D-printer og metallpulver – og bygge kjempereaktoren selv. Bare om få år vil det nemlig gå an å få kjøpt 3 D-printere som er langt større enn dagens.

Kjemiindustrien står for en betydelig del av europeisk verdiskaping. Fortjenestemarginene er små. Av den grunn vil selv små produktivitetsforbedringer bety mye for Europas konkurranseevne. Nettopp derfor satser EU så tungt på prosjektet vårt.

Smelter sammen design- og engineeringsfag

3D-printerne vil i tillegg gjøre kjemi-industrien mer attraktiv for studenter. For «printing» av reaktorer vil få design- og engineeringsfag til å smelte sammen. Et forlokkende teknologisprang, som vil åpne massevis av nye muligheter. Det blir som å gå fra gammeldagse telefoner med tallskive til smart-telefonen. I ett sprang.

Denne saken er hentet fra Gemini.no - Forskningsnytt fra NTNU og SINTEF

Forskningsdirektør