I dag er det Karl Færch Fischer, der får ordet. Karl arbejder i Teknologisk Instituts afdeling for Forskning og Udvikling af Materialer til 3D-print, og han vil i dag gøre os klogere på, hvad der rør sig på materialefronten. Hvilke materialer trender indenfor 3D-print? Og hvilken fordel kan virksomheder have ved at få indkørt et nyt materiale til 3D-print?
3D-printere har længe kunnet printe i polymerer og metaller, og man har med tiden haft succes med at forbedre kvaliteten og tiden, det tager at printe en part. Metalprint har dog sine egne udfordringer. Man skal f.eks. bruge kraftigere og dermed dyrere lasere, tænke over varmeledning, spændinger og meget andet, hvilket gør at metalprint endnu ikke er så udbredt i industrien.
Med forståelse for processen kan man dog sagtens printe i metal – også på et kommercielt plan. Pris er selvfølgelig også en barriere for nogen, hvilket afhænger meget af printtiden. Optimering af denne kræver, at man rammer det rigtige punkt på indstillingerne for laserne på printeren, så de både printer hurtigt defektfrit.
Det er netop dét, jeg kigger på i mit daglige arbejde. Jeg undersøger blandt andet muligheden for at printe hurtigere i ståltypen 316L. Denne rustfri ståltype har vi printet i længe og produceret mange komponenter til kunder i.
I samarbejde med printer-leverandøren Nikon SLM Solutions, kigger jeg på, hvordan vi kan udarbejde nogle høje produktivitetsparametre for ståltypen, som gør det langt mere fordelagtigt at printe i.
Illustration: Teknologisk Institut.
Helt konkret sidder jeg og definerer vores parameterrum for hvilke tests, vi gerne vil lave på printeren. Det gør jeg ved at finde et område, hvor der er gode indstillinger for printeren og så kaste et ”net” omkring det punkt. Herefter sætter jeg printeren til at lave en masse tests, og jeg kan dermed vurdere, hvilke steder svejsningen og smeltningen er bedst. Det er i bund og grund et spørgsmål om at få en høj densitet i parterne, hvilket afgøres af mængden af luftlommer og trækstyrke.
Udover at optimere allerede kendte materialers printhastighed og kvalitet er det også værd at afsøge mulighederne for at printe i helt nye materialer. Det kan for eksempel være grundet materialernes egenskaber, såsom styrke, varmeledning, vægt og temperaturtolerance.
Det er kobber – nærmere bestemt CuCr1Zr – til 3D-print et godt eksempel på. Det skyldes materialets unikke egenskaber indenfor både termisk og elektrisk ledningsevne. Kobber kan bl.a. bruges til varmevekslere, som effektivt kan overføre varme mellem to væsker. Materialet er også nyttigt, når man skal lave specielle strømføringer og kontakter eller bedre varmeoverførsel for mere effektiv køling. Selve printprocessen kan være ret dyr, men designfriheden gør, at man i mange tilfælde kan lave meget bedre varmeoverførsel eller strømføring, så det kan betale sig i sidste ende.
Heatflow er en dansk virksomhed, der laver løsninger indenfor termiske systemer. I designoptimeringsforløbet DfAM Green (Design for Additive Manufacturing) støttet af Dansk AM Hub har de fået udviklet en optimeret fordamper til serverkøling. Fordamperen er printet i en kobberlegering, som bidrager til at forbedre kølingen på serverne og kan derfor genbruge varmen mere effektivt.
Kobber er et rigtig godt valg, når det kommer til nedkøling af servere. Derfor har Teknologisk Institut lige lavet en stor forskningsansøgning i samarbejde med Aalborg Universitet, Danfoss, Heatflow og en stor tysk virksomhed, Rogers. Her vil vi undersøge, hvordan man med 3D-print i en kobberlegering kan udvikle serverkøling, som kan bruges til at nedkøle store datacentre. Den store interesse kommer af, at man kan nedsætte energiforbruget og således nedsætte mængden af spildvarme og mængden af strøm, der bliver spildt i varme.
Illustration: Teknologisk Institut.
Den elektriske ledeevne af CuCr1Zr er også rigtig god, og derfor er det et oplagt materiale til at føre strøm gennem. Legeringen kan varmebehandles til en høj ledeevne, som er 90% af ledningsevnen af rent kobber. Det er f.eks. nyttigt til at lave kontakter og komplekse elektriske installationer.
Der er allerede stor efterspørgsel på kobberlegeringer og at kunne printe i kobber. Det er også derfor, at vi på TI, i samarbejde med Nikon SLM Solutions, er begyndt at udvikle evnen til at printe CuCr1Zr i endnu tykkere lag, så man kan printe endnu hurtigere og billigere i legeringen. Det er allerede muligt at printe i 30 og 60 µm lag, men nu arbejder vi på at udvikle parametre til at printe i 90 µm lag, hvilket vil speede printprocessen op.
Der sker meget indenfor udviklingen af materialer til 3D-print for tiden, og det gør også, at der hele tiden åbner sig nye muligheder for at afprøve nye materialers egenskaber eller videreudvikle allerede eksisterende materialer.
Det kunne være spændende at høre, hvilke potentialer I ser i de nye materialer til 3D-print. Og ikke mindst, hvilke egenskaber I ønsker at se i fremtidens materialer til 3D-print. Kommentér gerne nedenfor indlægget – alle inputs er velkomne.
