Kan den här maskinen driva in 3D-utskrift i de stora tillverkningsligana?

Uppfinnaren av en ny typ av 3D-skrivare säger att hans forskargrupp kommer att bygga en massiv maskin som kan masstillverka plastdelar till konkurrenskraftiga priser inom två år.

En större version av denna höghastighetssintringsmaskin är nu på gång.

Att tillverka plastdetaljer lager för lager enligt digitala instruktioner är en mycket långsam process jämfört med konventionella metoder. Det är därför additiv tillverkning – eller 3-D-utskrift, som det är mer populärt känt – hittills varit ekonomiskt endast för att tillverka små partier av nischprodukter som tandimplantat och hörapparatskal. Den nya tekniken kan öka antalet delar som kan tillverkas ekonomiskt på detta sätt från tusentals till miljoner åt gången, åtminstone för små, komplicerade föremål.

Jämfört med konventionella tekniker som formsprutning, kan additiv tillverkning avsevärt minska materialanvändningen och eliminera den kostsamma verktygsmaskinen som behövs för att göra vissa komplicerade former. Det gör det också mer praktiskt att designa unika arkitekturer för delar som till exempel kan bidra till att göra bilar och flygplan lättare och mer bränsleeffektiva (Se 10 Breakthrough Technologies 2013: Additive Manufacturing ).

Neil Hopkinson , professor i maskinteknik vid University of Sheffield i Storbritannien, har utvecklat den nya metoden, kallad höghastighetssintring, i över ett decennium.

Lasersintringsmaskiner bygger föremål genom att använda en enpunktslaser för att smälta och smälta ihop tunna lager av pulveriserad polymer, ett efter ett. Hopkinson ersatte lasersystemet, som är både dyrt och långsamt, med en infraröd lampa och ett bläckstråleskrivhuvud. Skrivhuvudet levererar snabbt och exakt mönster av strålningsabsorberande material till pulverbädden. Genom att sedan exponera pulvret för infrarött ljus smälter och smälter pulvret till mönster, och maskinen skapar tunna skikt, ett efter ett - på samma sätt som lasersintring fungerar, men mycket snabbare.

Hopkinsons grupp har redan visat att metoden fungerar i relativt liten skala. De har också beräknat att, givet en tillräckligt stor byggnadsyta, är höghastighetssintring i storleksordningen 100 gånger snabbare än lasersintring av vissa typer av delar, och att det kan vara kostnadskonkurrenskraftigt med formsprutning för att göra miljontals små, komplexa delar åt gången, säger Hopkinson. Nu kommer gruppen faktiskt att bygga maskinen, med finansiering från den brittiska regeringen och några industriella partners.

Höghastighetssintring har potential att vara mycket snabb, och processen kan i vissa fall bli mycket billigare än lasersintring, säger Phil Reeves , vice vd för strategisk rådgivning för Stratasys, en ledande tillverkare av många typer av maskiner och material för additiv tillverkning. Det återstår dock mycket arbete för att ta fram material som kan fungera med processen om målet är att konkurrera med formsprutning, säger han. Att döma av vad Hopkinson har offentliggjort är utbudet av polymerer som fungerar med höghastighetssintring begränsat jämfört med det för formsprutning, säger Reeves, och många industriella polymerer kanske inte är kompatibla med processen, eftersom den bygger på att kombinera pulvret med ett extra, ljusabsorberande material.

En annan potentiell utmaning för kommersialiseringen av Hopkinsons teknologi, säger Reeves, är att Hewlett-Packard utvecklar en mycket liknande teknik. Även om få detaljer är kända om HP:s system, kallas Multi Jet Fusion , är det tydligt att det också använder ett bläckstråleskrivhuvud som kan leverera både ett strålningsabsorberande material och ett annat material som det kallar detaljmedel.

För vad det är värt är Hopkinsons höghastighetssintring patenterad, och den immateriella egendomen ägs av Hopkinsons tidigare institution, Loughborough University, som har licensierat tekniken till flera enheter, inklusive det tyska 3-D-utskriftsföretaget Voxeljet . Hopkinson säger att maskinen som hans grupp bygger nu kommer att kunna leverera ytterligare material, såsom ledande bläck som används för att skriva ut elektroniska enheter, vilket fortfarande är en stor teknisk utmaning för additiv tillverkning. Jag tror inte att HP planerar det här, säger han.

Dölj