Udviklingen inden for metal 3D-print skaber øget behov for kvalitetssikring

Udviklingen inden for metal 3D-print i Danmark har de seneste år taget hastigt fart, og flere og flere virksomheder benytter teknologien til at producere emner af høj kvalitet. Og mens industrien i mange år har benyttet 3D-print til prototyper, er en lang række virksomheder begyndt at 3D-printe reelle slutprodukter, komponenter og værktøjer, som indgår i deres produktionslinjer på lige fod med komponenter, som er fremstillet via traditionel produktion.

Men hvor der findes en række standarder for kvalitetssikring af traditionelt producerede emner i fx metal, findes der på verdensplan endnu kun få, grundlæggende standarder til 3D-printede emner – pt. er der 12 aktive standarder, og yderligere 21 er på vej. Det er dog ikke et udtryk for, at der er problemer med kvaliteten af 3D-print, men snarere at der er tale om en naturlig modningsproces, hvor standarderne nu er under udvikling. Når det er sagt, er det dog stadig vigtigt at have fokus på at teste og dokumentere kvaliteten af 3D-printede emner – især når der er tale om kritiske komponenter. Præcis som man gør med komponenter fremstillet på konventionel vis.

- Kritiske komponenter kan fx være motordele til køretøjer, som kan havarere og skabe omfattende skader, hvis alle dele ikke fungerer optimalt. Derfor arbejder vi målrettet på at udvikle kravspecifikationer til 3D-print, fortæller Søren Jepsen Mark, seniorkonsulent på Teknologisk Institut.

Krav til kontrol af 3D-print er under udarbejdelse
Som de eneste i Danmark samler Teknologisk Institut en komplet produktionslinje til metal 3D-print, faciliteter til kvalitetssikring samt metallurgisk rådgivning under samme tag. Det betyder, at kunderne – ud over at få printet emner i metal - både kan få testet specifikke emner samtidig med at emner, som afviger fra den normale byggeproces for 3D-print, løbende bliver testet og registeret for at sikre fremtidig kvalitetskontrol.

- Vi kigger blandt andet på 3D-printerens procesparametre – hvad sker der fx, hvis dens laserpower falder over tid? Påvirker det de producerede emner, og hvordan sikrer vi løbende kalibrering, så kvaliteten opretholdes? Vi analyserer også metalpulverets sammensætning, kigger på materialernes mikrostruktur og vurderer herudfra, hvordan emnet vil performe, siger Søren Jepsen Mark.

Sammen med sine kollegaer er han vant til at teste emner for metalindustrien, men inden for 3D-printede emner er efterspørgslen endnu ikke så stor. Det skyldes dels, at mange kunder ikke er klar over, at de kan printe kritiske komponenter i metal, og dels at de ikke ved, hvilke krav de kan stille til emnerne.

- 3D-print er stadig så nyt herhjemme, at kunderne ikke ved, hvilke parametre de skal kigge på i forhold til kvalitetskontrol. Men i princippet er det de samme standarder – hvis kunden bruger produkter i rustfrit stål, kigger vi på, hvordan de 3D-printede emner i rustfrit stål opfører sig, sammenlignet med deres eksisterende emner, som er fremstillet med konventionelle fremstillingsmetoder, siger Søren Jepsen Mark.  

Innovationsprojekt skal skabe kvalitetsstandarder for 3D-print
I resultatkontraktprojektet Additive Manufacturing til industriel produktion (Metal 3D-print) arbejder Teknologisk Institut med at udvikle viden og opbygge kompetencer omkring kvalitetskontrol. Det sker med henblik på at skabe fælles rammer for kvaliteten af den stadigt stigende mængde af 3D-printede emner, der produceres i Danmark.

Da 3D-print er en digital proces, er det muligt at justere printerparametrene som man ønsker. Det kunne fx være med henblik på at printe produkterne med en øget hastighed, så de økonomiske fordele ved 3D-print udnyttes bedst muligt. Men det ændrer ikke på, at kvaliteten stadig skal være i orden.

- I projektet er vi i gang med et studie, hvor vi tester, hvordan de forskellige printerparametre opfører sig, hvis vi ændrer på dem for at optimere produktionen. Hvad sker der, hvis vi skruer op for hastigheden på laseren, eller hvis vi øger afstanden mellem laserbanerne? Vores tests skal sikre, at kvaliteten altid er i top, uanset hvilke emner, vi producerer, siger Søren Jepsen Mark.

Målet med studiet er at få udviklet en QA-database. Her skal de fejl registreres, som kan opstå under produktionen og dermed få indflydelse på materialerne efterfølgende. Databasen vil dermed være et stort skridt på vejen mod fælles standarder for 3D-print i Danmark.

Resultatkontrakten Additive Manufacturing til industriel produktion (Metal 3D-print) er støttet af Styrelsen for Forskning og Uddannelse og foregår i perioden 2019-2020.