Positiv ton kring additiv tillverkning i fordonsindustrin

Optimismen kring additiv tillverkning (AM) spirar inom fordonsindustrin.

Torbjörn Larsson arbetar på Volvo Cars och har lagt en del av sin arbetstid på additiv tillverkning de 15 senaste åren. Han har nu sedan den 1 november en ny roll som Engineering Architect Additive Manufacturing och arbetar därmed numera heltid med detta.

Torbjörn Larsson, Engineering Architect Additive Manufacturing, Volvo Cars.

Snabb utveckling

Utvecklingen har accelererat de sista åren, speciellt på simuleringssidan. Det, tillsammans med att det pågår intressant utveckling på polymersidan för efterbearbetningsmetoderna, gör att additiv tillverkning kan bli att räkna med för framtida bilproduktioner. Materialegenskaperna förbättras, till exempel med värmebehandling av PA och PLA, (som förbättrar dess kristallinitet).

– Tidigare har vi mest tittat på prototyper och då har vi inte ­fokuserat på material­egen­skaperna, säger Torbjörn Larsson.

Hos Volvo Cars använder de ofta PA och PP när man tillverkar prototyper, men även PLA för snabba och enklare prototyper. Teknikerna man använder är FDM, SLS och SLA.

Volvo Cars har flera olika AM center internt, både i fabrikerna där man tillverkar jiggar och fixturer, samt en på R&D för framställande av prototyper. Man har också samarbeten med till exempel Chalmers och RISE vilket ger fördelar när det kommer till lärande.

Volvo EX90 första modellen med additivt tillverkad komponent.

Ekonomi

Fördelarna med AM är att man kan minska materialspill, korta ledtider samt minska lagerhållningen då man kan tillverka de artiklar man behöver på begäran.

Både material och maskiner är fortfarande förhållandevis dyra men det är volymen och komplexiteten på artiklarna som styr kostnaden. Desto komplexare, desto mer intressant för AM. Dessutom är det möjligt att samprinta flera olika komponenter i samma maskin. Vilket gör att kostnaden per komponent ­optimeras. Torbjörn förklarar:

– Jag ser AM som en möjliggörare för en hållbar tillverkning. Just nu är kostnaden den största svårigheten för massproduktion av komponenter. Jag är dock övertygad att den kommer att sjunka med tiden, när mognadsgraden ökar och vår produktivitet ökar.

Volvo EX90 interiör.

Framtidens AM

Något som är aktuellt och spås bli både viktigt och intressant för framtiden är hybridlösningar. Hybridlösningar är där man utvecklar artiklar som både består av plast och metall. Fördelarna med hybridlösningar är möjligheten att kombinera metallens styrka med polymerens flexibilitet eller isolerande egenskaper. Man kan även minska vikt i fordon och flyg samt att man kan reparera metallkomponenter med polymera lager eller för att skapa nya ytfunktioner.

Monteringsverktyg för plantätning hos Volvo CE.

Vad andra fordonstillverkare och aktörer gör

Volvo CE använder additiv tillverkning sen några år tillbaka för tillverkning av diverse reservdelar, för närvarande mestadels i plast. Typiska komponenter är detaljer från hyttinredning, plastkåpor och delar av klimatanläggningar. Denna metod möjliggör kortare ledtider vilket uppskattas av deras kunder. En annan fördel är ett mindre behov av reservdelslager samt en större flexibilitet i försörjningskedjan.

Även Scania undersöker tekniken för reservdelar: i ett examensarbete mellan Scania, RISE och Mälardalens Högskola har studenterna identifierat vilka lågvolymsdelar som lämpar sig att tillverka i plast med AM.

Volvo Lastvagnar i Lyon har investerat i en skrivare för att tillverka monteringsverktyg och fixturer i termoplast. Tidigare tog konstruktion och produktion av verktyg i metall mellan 30–40 dagar, men med FDM-teknik kunde den tiden minskas till 2 dagar.

Biltillverkaren Toyota satsar också på AM och använder inte mindre än fem olika tillverkningsteknologier, från konceptmodellering till reservdelstillverkning på begäran.

Handtag som Volvo CE använder.

Hållbarhet och miljöaspekter

När det kommer till hållbarhet så finns det återvunna material att använda vid tillverkning av artiklar och det går att återvinna komponenten i slutet av livstiden. Chalmers Industriteknik har tillsammans med filamenttillverkaren add:north tittat på just detta i projektet Cirkumat – retursystem för 3D-filament.

De har tagit fram ett insamlingssystem för 3D-filament, där användare med hjälp av ett befintligt speditörssystem skickar tillbaka sitt spill till filamentstillverkaren. De kommer sedan att använda det inkomna materialet för att tillverka nytt filament, som sedan kan erbjudas dessa kunder som en ny produkt.

SAF skrivare.

Neo450 skrivare.

Tittar man på klimatavtrycket visar en studie från Chalmers Industriteknik att detta kan reducera koldioxidutsläppet med omkring 0,8 kg CO? per kg återvunnen PLA jämfört med att använda nyråvara.

Nyligen invigdes forsknings­infrastrukturen för additiv tillverkning på Chalmers i Göteborg. AM@Chalmers och Chalmers WISE Additive nod skapar en arena med teknologier för avancerad additiv tillverkning av metall och multimaterial.

Utvecklingen går alltså på högvarv och det finns en positivism både hos forskare och i industrin. Vi kan alltså med stor sannolikhet se fram emot att nya intressanta ­komponenter tillverkas framöver med hjälp av additiv tillverkning.

Text: Sandra Tostar