Ingeniørbragden: Hvert år deler Teknisk Ukeblad ut Ingeniørbragden. Troféet er designet av digitalkunstneren Marius Wats og 3D-printet ved Arkitekthøgskolen i Oslo. Skulle den fremstilles på en alternativ måte, ville det blitt ekstremt kostbart – om det i hele tatt ville vært mulig.

HVORDAN VIRKER: 3D-PRINTING

Den industrielle revolusjon 2.0

3D-printing øker i Norge

  • Det finnes ikke noen offisielle tall for omsetning av 3D-printere i Norge, men bransjen antar at det er omsatt rundt 120 maskiner fra 200 000 kroner og oppover. I tillegg er det solgt et sted
    mellom 30 og 50 maskiner under 200 000.
  • De største kundene er arkitekter, ingeniørbedrifter og designere.

Mange ulike teknolgier

Monomervæske

  • De enkleste av de profesjonelle modellene kan lage plastmodeller innenfor en kube på 17x23x20 cm i seks ulike farger. Innenfor grunnflaten kan man sette så mange modeller man vil. Uansett mengde går det i en hastighet på 20 mm i timen inntil man når den maksimale høyden på 20 cm.
  • Prinsippet er at man trekker modellen opp fra et bad med en monomervæske som renner ut i et syltynt lag over en glassplate. Den påvirkes av UV-lys som polymeriserer væsken mellom glassplaten og modellen. Når laget er ferdig, trekkes bunnplaten opp en mm og så legges det på nok et lag.

Pulver

  • En litt dyrere modell bruker en helt annen teknologi. Den bruker et polymerpulver som gir ganske porøse produkter. De kan også tilsettes ulike fargestoff.

  • Noen slike utgaver kan blande fargestoffer, omtrent som i en blekkskriver, og kan genere 390 000 ulike farger.

  • For å herde slike produkter kan de pensles eller senkes ned i bindemidler slik som epoksy eller cyanakrylat.

 

Voks

  • Et av bruksområdene for 3D-printere er å lage modeller i voks. Derfor kan enkelte modeller som produserer i plastpulver også skrive med voks.

  • Poenget er at slike modeller kan lage intrikate former som brukes til støpning. Voksformene pakkes med sand og så varmes alt opp. Det smelter voksen som renner ut og lager et hulrom man kan støpe metallformer i.

  • Mange av de støpeformene som fremstilles på denne måten, er så detaljerte at det ikke ville vært mulig å fremstille dem på en annen måte.

 

SLM

  • Noen modeller kan fremstille metallprodukter også. Teknologien som kalles SLM – Selective Laser Melting – minner litt om de som bruker plast, men her benyttes et metallpulver.

  • For hvert lag som skrives strykes det ut et lag med metallpulver som smeltes til det forrige laget med en kraftig laser.

  • Teknologien er spesielt interessant for produkter som er vanskelige å fremstille, for eksempel deler med spesielle krav til hulrom som er umulig å maskinere frem.

Få teknologier er omgitt av så store forventninger som 3D-print.

I fremtiden vil vi ikke kjøpe produkter, vi vil skrive dem ut, tror mange. Det kan så være, men det er usikkert når fremtiden melder seg til tjeneste. Det vil nok ta noen år, for ikke å si tiår, før du kan skrive ut en ny mobiltelefon.

Ciscos fremtidsforsker Dave Evans sa til Teknisk Ukeblad i vår at han tror 3D-print vil endre dagens produksjonsteknologi dramatisk. Dette stopper ikke med små dingser i plast. Vi kommer til å skrive ut alt fra kunstige organer til matvarer. Du går ikke i skobutikken for å handle. Du skriver ut skoene hjemme. Perfekt tilpasset dine føtter.

Kanskje vi står overfor nok en industriell revolusjon. Den gangen basert på det man kaller additiv fremstilling, det vil si at produktet bygges opp gradvis. I dag baseres mye av produksjonen på at vi fjerner materiale fra et emne til det får den ønskede formen. Vi dreier, freser, sager, sliper, borer osv.

Les også: Volvo kobler biler til nettskyen

Enkle prinsipper

3D-printing, som også betegnes som rapid prototyping eller rapid production, er basert på enkle prinsipper.

De enkleste modellene ligner litt på tegnemaskinene vi brukte i gamle dager før laser- og blekkskrivere tok av. De var basert på en eller flere tusjpenner som ble trukket i X- og Y-retning av stepmotorer.

Slik fungerer også mange 3D-printere, men her brukes også Z-aksen. Ved å senke eller heve «printbordet» et ørlite stykke av gangen, kan man skrive modellen lag på lag. Det nye laget fester seg til det gamle på ulike måter avhengig av den teknologien som brukes.

Noen bruker termoplast, eller voks som størkner når temperaturen faller. En monomervæske som polymeriserer med UV-lys, mens andre smelter plast eller metall med en laser. Så gjentas prosessen til produktet er ferdig.

Noen bruker termoplast, eller voks som størkner når temperaturen faller. En monomervæske som polymeriserer med UV-lys, mens andre smelter plast eller metall med en laser. Så gjentas prosessen til produktet er ferdig.Fargerikt: Noen 3D-printere kan mikse et enormt antall farger ved å dosere inn fargestoffer omtrent som i en blekkskriver.

Personlig 3D

Akkurat som vanlige skrivere har beveget seg fra kontoret og inn i hjemmene, er det samme i ferd med å skje med 3D-printere.

De billigste koster nå under 10 000 kroner i byggesett og kan skrive ut modeller. Kostnaden er rundt 50 øre per gram, når den brukes. Filosofien minner litt om den vi ser på vanlige blekkskrivere. De er billige i innkjøp, men blekkpatronene koster flesk.

I den andre enden av skalaen finner vi et vell av industrielle modeller som kan koste over en million kroner for de største og mest avanserte. Men det er her som ellers med IT-produkter. Prisene faller hele tiden samtidig som ytelsen går opp.

3D Systems som er størst i verden på dette området, leverer maskiner fra 8000 kroner til åtte millioner kroner.

Les også: Turboen har revolusjonert dieselmotoren. Nå står bensinmotoren for tur

Begynte med prototyper

3D-printing ble opprinnelig laget for å fremstille prototyper på 80-tallet.

Når man først hadde en digital modell av produktet, var det jo en idé å kunne skrive den ut i tre dimensjoner. Ikke ulikt hvordan man skriver ut et dokument, men her legger man på bare et lag med blekk eller toner.

Selv om de aller fleste 3D-skriverne brukes til å lage prototyper, brukes de stadig mer til å fremstille selve sluttproduktet.

Selv om de aller fleste 3D-skriverne brukes til å lage prototyper, brukes de stadig mer til å fremstille selve sluttproduktet. Modeller: Ikke noe problem å gjenskape modeller av geologiske formasjoner raskt med en 3D-printer.

Man regner med at litt over 25 prosent av alle produkter som fremstilles av 3D-printere, er sluttbrukerprodukter, og prosenten øker raskt etter hvert som printerne blir raskere og billigere. På den internasjonale romstasjonen har de en 3D-skriver som brukes til å fremstille reservedeler.

Les også: Disse dingsene kjøper vi i 2013

Mange veier til Rom

Selv om en del prinsipper er like i alle 3D-printere, er det også mange ulike varianter av teknologien.

Felles for dem alle er at prosessen går ganske sakte. Jo finere modeller, jo høyere oppløsning og det betyr mange lag.

Enkelte har en lagtykkelse på 0,016 mm. Da kan det ta lang tid å fremstille produkter. Typisk ligger vanlig driftshastighet på 20 til 28 mm i timen. Det varierer også hvor høye modellene kan være, men det typiske ligger mellom 20 og 50 cm

3D Systems har 7 ulike varianter som kan benytte til sammen nesten 100 ulike materialer.

Datagrunnlaget

3D-printere er selvfølgelig et perfekt neste ledd til CAD-konstruksjoner akkurat som blekkskrivere var perfekte hjelpemidler for tekstbehandlere. Man kan ikke bare sende en CAD-fil til en 3D-printer, men når den lagres i STL-formatet, som alle slike programmer kan gjøre, kan den sendes av sted.

En annen måte å lage 3D-data på er å laserskanne et eksisterende produkt.

Slike skannere er i ferd med å bli billige, og det gjør at mange er bekymret. Det kan bli for lett og billig å skanne og 3D-printe produkter i stedet for å kjøpe reservedeler fra dem som har konstruert dem.

Slike skannere er i ferd med å bli billige, og det gjør at mange er bekymret. Det kan bli for lett og billig å skanne og 3D-printe produkter i stedet for å kjøpe reservedeler fra dem som har konstruert dem.Fleksible: Store 3D-printere kan fremstille store, komplekse og fargerike prototyper eller produkter.

Les også:

Industriroboter skal revolusjonere oljebransjen  

Neste generasjons TV-teknologi har fått navn

Dette er verdens kraftigste datamaskiner  

TEST: Hvem har best supernett?