Plast halverar vikten – men klarar belastning

En av tillverkningsindustrins stora utmaningar är att hitta nya lättviktskonstruktioner. Fördelarna med att bygga lättare är flera – lägre kostnader, snabbare produktionstider och mindre miljöpåverkan, till exempel.

Ett företag som vill ta fram nya lösningar åt industrin är det unga 3d-skrivarbolaget Wematter i Linköping.

I sju månader har man arbetat med ett lättviktsprojekt tillsammans med forskningsinstitutet Swerea IVF. I projektet har man testat om fiberarmerade 3d-printade delar kan ersätta metallkomponenter på en kameraarm för drönare som Intuitive Aerial, också de från Linköping, har utvecklat.

Målet för projektet har varit tydligt: att försöka minska vikten och tillverkningskostnaden med minst 20 procent med hjälp av 3d-utskrifter.

Resultatet av arbetet är en kameraarm utskriven i polyamid (nylon) med glas-inblandning. Den ursprungliga armen är uppbyggd med fem stycken metallkomponenter. Men genom att använda 3d-teknik har alla delar kunnat ersättas med ett enda mattsvart, polerat stycke i plast.

Att det flygplansklassade aluminiumet som den ursprungliga produkten är byggd i har bytts ut innebär också att den nya armen är betydligt lättare – från 798 gram till 427 gram.

Läs mer: 

Ett annat viktigt krav var att den 3d-printade delen skulle kunna klara av en belastning på åtta gånger sin tyngd. Hållfastheten har Wematter åstadkommit med hjälp av 3d-skrivartekniken SLS, selektiv lasersintring. Metoden innebär att en laserstråle smälter och fogar samman ett uppvärmt finkornigt plastpulver, lager för lager.

Tekniken gör att man inte behöver några stödstrukturer runt utskriften, eftersom pulvret är tillräckligt stabilt i sig självt.

– Många har fördomar om plast och att det är additiv tillverkning i metall som är framtiden. Därför känns det viktigt att det nu finns data som visar att vi till och med kan ersätta aluminium med våra plast-utskrifter, säger Robert Kniola, vd för Wematter.

Robin Kahlbom, vd för Intuitive Aerial, ser positivt på resultatet. I drönarbranschen räknas varje gram, och med Wematters 3d-skrivarteknik blir det möjligt att tillverka betydligt lättare prototyper.

Att komponenterna tillverkas i plast och inte kolfiber innebär också att kostnaden kan halveras. Men den största fördelen är att deras arbetsprocess kan snabbas på.

– I dag har vi en leveranstid på 4–8 veckor för vissa prototypdelar. Med den här tekniken skulle vi i framtiden kunna printa delar över natten och sedan börja testerna morgonen efter.

Swerea IVF, som har analyserat materialets hållfasthet, ser flera möjligheter med att använda den här sortens nya lättviktsmaterial.

– Inom flygbranschen finns det ett uttalat behov att minska vikten, men även inom andra branscher finns det positiva effekter genom att tänka resurseffektivt genom hela material-, design- och produktionskedjan. En positiv bieffekt av viktminskningen och kostnadsbesparingar är oftast också att arbetsmiljön för operatörerna kan förbättras, säger Diana Ingvarsson, forskare och projektledare hos Swerea IVF.

Demonstrationen i Linköping markerar slutet på den första delen av projektet. I höst väntar mer ingående tester. Nu letar Wematter, Intuitiv Aerial och Swerea IVF efter fler företag som vill vara med i utvecklingen av framtidens 3d-printade lättviktsmaterial.

– Det ska vara företag som arbetar med lättviktskonstruktioner, exempelvis i flyg- och fordonsbranschen. Det viktiga är att man ser att det går att tjäna pengar på att göra sina produkter 20 procent lättare med vår teknik, säger Wematters Robert Kniola.

Gilla Ny Teknik på Facebook