Til hovedinnhold

3D-printing er industrirevolusjonen som uteble – helt til nå

Sveiseroboter kan sette fart i 3D-printrevolusjonen. De er «søskenbarn» av 3D-printerne og gir håp om at mange maskindeler snart kan lages der de skal brukes, når de trengs.
Sveisepistoler bygger raskt og kan lage store gjenstander – langt større enn pulverbaserte 3D-printere kan per i dag, skriver artikkelforfatterne. Foto: SINTEF
Sveisepistoler bygger raskt og kan lage store gjenstander – langt større enn pulverbaserte 3D-printere kan per i dag, skriver artikkelforfatterne. Foto: SINTEF

For ti år siden spådde flere en snarlig slutt på tidkrevende og forurensende frakt av maskindeler ut fra sentrale fabrikkanlegg. Komponentene skulle i stedet lages hos brukerne. Det vil si ved lagvis bygging i en «printer», fortrinnsvis ved hjelp av metallpulver – akkurat når de trengs.

Noen bil- og flydeler, pluss enkelte implantater og proteser til kroppen, lages nå i 3D-printere. Ser vi bort fra dette og noen andre nisjeprodukter, går revolusjonen litt på tomgang. Men den er ikke lagt på is.

Nå øver forskningsmiljøer rundt om i verden på å bygge produkter lagvis også med sveising og sveisetråd, i stedet for pulver. Det kan gi revolusjonen et løft.

Bygger raskt og stort

I dag vet vi nok til å spå at denne metoden og annen 3D-printing trolig vil utfylle hverandre.

3D-printeren er storebroren til skriverne vi har hjemme og på jobb. Mens lillebror overfører ett lag blekk til underlaget, legger 3D-printere lag på lag med byggematerialer oppå hverandre. Oftest altså i pulverform.

Sveisepistoler på sin side bygger raskt og kan lage store gjenstander – langt større enn pulverbaserte 3D-printere kan per nå.

Rimelig og enkelt å bruke

Byggevolumet begrenses kun av robotens arm, og robotarmers rekkevidde  overgår størrelsen på kammeret i vanlige 3D-printere. I tillegg er utstyret relativt sett rimelig og enkelt å bruke, særlig for industri som har roboter fra før.

Samtidig er det slik at sveisepistoler bygger grovere enn 3D-printere gjør. Fine detaljer blir da vanskeligere å lage. Som for de fleste 3D-printede produkter trengs etterfølgende maskinering (som fresing og sliping) også her.

Noen utfordringer må i tillegg håndteres før metoden vil «ta av». Et par av disse har vi ved SINTEF og NTNU gjøvet løs på.

Renessanse for gammel ide

Tanken om å bygge produkt som maskindeler lag for lag med lysbue og sveisetråd, er ikke ny. Det første patentet på området er fra 1925. Siden er ideen utvidet ved at sveisepistolen i dag kobles til en robotarm.

Flere er så smått i gang med å bruke den sveisebaserte byggemetoden kommersielt. Deriblant to selskap i Storbritannia og Nederland.

Flydeler fra Norge

I Norge bruker Norsk Titanium metoden til å bygge flydeler for Airbus og Boeing.

Equinor har på sin side utviklet sveiseroboten Weldar, som reparerer korroderte og skadde rørledninger «on-site».

Trolig vil metoden være aktuell også for flere andre norske bedrifter i fremtiden.

Dypdykk inn i gjenstående utfordringer

Så langt har utviklingen kommet lengst for anvendelsesområder der det er aktuelt å bruke sveisetråder av karbonstål, rustbestandig stål og titanlegeringer.

Som stipendiater ved SINTEF og NTNU har vi tatt fatt i to ulike problemstillinger: Hvordan gjøre metoden mer anvendelig for bruk av aluminium? Og hvordan kan selve prosessen videreutvikles slik at den kan gi mer kompliserte produkter?

Om du ser for deg at det er barns bruk av Lego vi studerer, så er temaene hvilke “klosser” som bør brukes, hva som skjer i barnets hode under byggingen, og hvordan vi kan få barnets armer til å løse nye oppgaver.

Aluminiumstudier og robotteknologi

I dag har vi for få «klosser» i aluminium. Det begrenser hva som kan bygges. Derfor jaktes det på nye materialsammensetninger, for å forhindre at aluminiumindustrien blir akterutseilt innen denne produksjonsformen.

I tillegg til å utvikle «byggeklosser», studerer vi hvordan byggeprosessen bør foregå.

Foreløpig kartlegger vi hvor godt roboten gjør jobben så lenge den bygger “i blinde”, altså følger en forhåndsbestemt rute. Siden ønsker vi å innføre ekstra sanser, for eksempel et kamera, slik at roboten kan justere seg inn underveis.

Nyttig for større del av industrien

Ett av målene er å utnytte robotens bevegelsesfrihet til å sette sammen «klossene» på nye måter. Det kan øke spekteret av hva metoden kan bygge i forhold til andre 3D-printmetoder.

I tillegg sikter vi mot å gjøre prosessen mest mulig kontinuerlig, fordi stopp underveis kan gi unøyaktigheter.

3D-printrevolusjonen som nærmest uteble, er altså i ferd med å få et nytt ben å stå på. Bruk av sveisetråd kan bli et viktig supplement som gjør 3D-printing nyttig for en større del av industrien. En viktig strategi for høykostlandet Norge.

Artikkelen ble første gang publisert i Dagens Næringsliv 3. juni 2021 og gjengis her med DNs tillatelse.

Kronikk - Publisert 09.06.2021
466 64 509
Linn Danielsen Evjemo
Doktorgradsstipendiat ved NTNU/SFI Manufacturing