Möjligheter med 3D-utskrifter

Nessan Cleary berättar om de nya möjligheter som finns med 3D-printingtekniken.

När vi tittar tillbaka kan vi se att 3D-utskriftstekniken har mognat ganska snabbt under de senaste tio åren, vilket i sin tur gör det lättare för leverantörer av utskriftstjänster att utvärdera om denna marknad erbjuder en livskraftig möjlighet att diversifiera sin verksamhet. Det råder ingen tvekan om att de flesta tryckerier bör ha de färdigheter som krävs för att övergå till 3D-utskrifter, men frågan som de flesta tryckare måste ställa sig är, vilken typ av skrivare är de?

Detta beror på att 3D-printing har utvecklats från en ny teknik till en komplett marknadssektor för additiv tillverkning. Samtidigt används utskriftsteknik, och särskilt inom storformatsområdet, nu i stor utsträckning inom många industriområden. Tryckerier som i första hand ser sig själva som tryckerier kan därför känna att det finns begränsade möjligheter för 3D-utskrifter inom den grafiska branschen.

Men de företag som är mer involverade i industriell tryckning bör tycka att det är ett logiskt tillägg till den tryckteknik de redan använder att ta till sig additiv tillverkningsteknik. Många av de leverantörer som tillverkar pressar, bläck, programvara och andra komponenter som används inom den grafiska industrin har trots allt redan hoppat på tåget för additiv tillverkning.

HP har t.ex. utvecklat en serie 3D-skrivare som bygger på samma termiska skrivhuvudteknik som används i företagets grafikskrivare. Dessutom använder HP sina egna 3D-skrivare för att tillverka delar till sina latexskrivare. Ricoh säljer ett antal 3D-skrivare och erbjuder en utskriftstjänst. Mimaki erbjuder redan en 3D-skrivare som främst används för att producera modeller och prototyper, och företaget undersöker också möjligheten att använda 3D-skrivare för att utveckla matautomater.

Potentiella tillämpningar

För bara några år sedan skulle den huvudsakliga marknadsmöjligheten ha varit att tillverka prototyper, vid sidan av att producera specialiserade fixturer, beslag och jiggar och det finns fortfarande en stor efterfrågan på dessa saker. Det fanns vissa möjligheter att producera korta serier av slutanvändningsdelar, men precis som i början av den digitala tryckningen saknar korta serier den volym som krävs för att utmana konventionell tillverkning när det gäller prissättning. Men precis som vi har sett med digitaltryck har maskinerna blivit snabbare och effektivare, och därmed har serielängderna ökat till en punkt där additiv tillverkning i allt högre grad ses som ett kostnadseffektivt alternativ, särskilt för reservdelar och komponenter som bara behöver bytas ut i små antal.

Samtidigt har utbudet av material som kan 3D-printas ökat avsevärt, vilket har lett till lägre priser och fler funktioner. Det handlar bland annat om många olika typer av plast, både styva och flexibla, som finns i tekniska kvaliteter med olika egenskaper, till exempel hög hållfasthet i förhållande till vikt eller motståndskraft mot värme eller vissa kemikalier. Andra material är gummi och till och med träbaserade filament. På senare år har vi också sett en öppning av marknaden för metalltryck, till stor del driven av ökad användning av bläckstråleteknik för bindemedelssprutning. Det innebär att byggmaterialet, som levereras i pulverform, sprids ut på en bädd och att bindemedelsvätskan sedan sprutas ut exakt där det behövs för att få en del av pulvret att klumpa ihop sig och bilda ett fast skikt. Denna process upprepas sedan ett lager i taget för att bygga upp objektet. Denna teknik kan användas med ett antal olika material, förutom metall.

En relativt enkel tillämpning är att tillverka formar, där 3D-printing är mycket snabbare och mer kostnadseffektivt än de flesta konventionella metoder. Det här är ett attraktivt område att arbeta inom, delvis för att det verkligen erbjuder en bättre lösning, men också för att de slutliga delarna som produceras är identiska med dem som tillverkas konventionellt och därför krävs ingen ytterligare certifiering för dessa delar. Det finns olika typer av formar, där sandgjutning har visat sig vara särskilt populärt. Fujifilm Dimatix har precis introducerat ett nytt skrivhuvud som är särskilt inriktat på att skriva ut formar för sandgjutning samt metallbindemedel. Starfire SG1024 L3F har utformats för att klara av den aggressiva bindemedelsvätska som vanligtvis används i dessa applikationer.

En annan växande marknad är klädesplagg, där 3D-skrivare har använts för att skapa skräddarsydda knappar. Stratasys har demonstrerat en 3D-skrivare som är särskilt inriktad på textilmarknaden, J850 Techstyle, som kan skriva ut präglade mönster direkt på textil. Detta kan användas för logotyper och kan inkludera text och grafik i flera färger. Techstyle är en Polyjet-skrivare som sprutar ut ett hartsmaterial som sedan polymeriseras genom exponering för ultraviolett ljus. Den kan skriva ut på plagg, t.ex. bomulls- eller jeanskläder, och accessoarer, t.ex. handväskor.

Det finns gott om exempel på att 3D-skrivare används för att tillverka reservdelar. Chiltern Railways har 3D-skrivit ut reservdelar till säten på sina passagerartåg. Delarna, inklusive armstöd och grepphandtag, tillverkades på en Stratasys Fortus 450mc FDM-skrivare med Ultem 9085-harts, som certifierats enligt järnvägsindustrins standarder för brand, rök och toxicitet.

Ett annat exempel är det tyska varumärket Sienna Garden, som säljer en rad olika trädgårdsmöbler, som 3D-printar reservdelar på begäran. Reservdelarna i fråga är oftast saker som fotlock eller leder i plast, som går sönder eller bara slits ut. Dessa delar är små och relativt billiga att skriva ut i små kvantiteter, och genom att skriva ut dem på begäran sparar man lagerhållningskostnaden för att lagra dem i ett lager. Samma argument – att minska kostnaderna för lagerhantering – drev på övergången från boktryck till digitaltryck och ligger bakom tillväxten av digitaltryck för etiketter och förpackningar.

Sett ur den kommersiella tryckerimarknadens perspektiv ligger additiv tillverkning fortfarande ungefär 20 år efter marknaden för digitaltryck. På den tiden hade kommersiella tryckerier precis börjat installera digitala maskiner som Xerox iGen eller Kodak Nexpress, och storformatstryckerier hade precis fått upp ögonen för fördelarna med UV-flatbäddar på en marknad som fortfarande dominerades av lösningsmedelsmaskiner med rullmatning. I praktiken innebär detta att designers och tillverkare precis har börjat överväga 3D-utskrifter som ett alternativ för korta produktionskörningar. Under det närmaste decenniet kommer detta att förändra tillverkningen, eftersom det inte finns något behov av att sätta upp särskilda produktionslinjer. Det lämnar dörren öppen för kontor som kan tillgodose olika typer av organisationer och applikationer, ungefär som leverantörer av utskriftstjänster gör för närvarande.