Mognad och spridning för AM
För tolfte gången hölls Wohlers konferens om Additiv Manufacturing, AM, under Euromold-mässan i december. Årets gemensamma nämnare var att beskriva hur framstegen inom AM nu påverkar de strategiska besluten runt produktionsuppläggen inom många branscher.
Årligen ger Wohlers Associates ut sin Wohlers Report, med omfattande information om utvecklingen inom AMs teknik och ekonomi.
Inför årets utgivning släpptes ett diagram som visar en sammanställning av den globala omsättningen för utrustning och tjänster inom AM, från 1993 fram till idag. År 2003 började en snabb tillväxt från 500 MUSD. För 2007 och 2008 låg totalen mellan 1 100 och 1 200 MUSD. För 2009 och 2010 sågs ett svagt dipp till ca 1 100 och för 2011 är prognosen cirka 1 150 MUSD eller ca 8 000 Mkr, med lika fördelning mellan utrustning och tjänster.
En jämförelse med marknaden för verktygsmaskiner är nyttig. Enligt Gardnerwebs "2011 World Machine Tool Output & Consumption Survey" som nyligen lagts ut på internet, uppskattas den totala omsättningen på marknaden för verktygsmaskiner under 2010 till 66 300 MUSD. AM är alltså i jämförelse ännu en liten marknad, men där finns enorma möjligheter för utveckling av spetsteknik och nya kundanpassade produktionsupplägg för marknader med höga krav på flexibilitet och korta ledtider.
Kostnader och anpassning
Det inledande föredraget hölls av dr Frank Piller från den tekniska högskolan i Aachen, där han är professor i "Technology and Innovation Management". Hans föredrag hade rubriken "The Three Capabilities of Mass Customization", vilket väl kan översättas till "Tre möjligheter med bred kundanpassning".
Mass Customization är en strategi för att möta kunders individuella önskemål men fortfarande med effektiviteten hos en storskalig produktion, enligt prof Piller, som pekade på tre "förmågor" som företaget måste ha för att lyckas:
Robust Process Design, Solution Space Development och Choice Navigation. Innebörden är följande.
Robust Process Design betyder att tillverkningen ska kunna fånga upp varierande kundönskemål med en flexibilitet som ändå inte sänker effektiviteten. Piller pekade på den senaste Fiat 500-modellen som kom 2007 och där man erbjuder kunderna att välja mellan 500 000 kombinationer av moduler inom färger, instrumentbrädor, tak etc.
Choice Navigation är förmågan att begränsa sig till de viktigaste önskemålen, fånga upp dem och gruppera dem så man tillgodoser de vanligaste. Piller varnade för att göra urvalsprocessen för omfattande, risken finns att kunderna ser den som avskräckande.
Den tredje förmågan, Solution Space Definition, är att ta reda på vad kunden verkligen behöver och avgränsa valmöjligheterna mot andra krav som bestämmer handlingsutrymmet. Det kan vara ekonomi, normer eller regler, tekniska gränser m m.
Piller pekade på några företag där man framgångsrikt lyckats ge kunderna valmöjligheter utan att minska sin lönsamhet. Zazzle t ex, säljer t-shirts, muggar, mobiltelefonfodral och tusentals andra produkter via sin hemsida.
- Varje dag skapas 120 000 nya produkter via deras hemsida, man skapar en ny marknad, sade prof Piller.
Ett annat exempel är Adidas, där kunden formger sina egna skor.
Den som vill lära mer om mass-kundanpassning går lämpligen in på prof Pillers blog www.mass-customization.blogs.com som han skrivit sedan 1997! Ett besök på ponoko.com kan också vara uppfriskande.
AM i Australien
Simon Marriott driver sitt AM-företag i Melbourne, med en SLM 250 lasersintringsmaskin. Han visade tre exempel på produkter där man utnyttjat lasersintring för framtagning av prototyper och serietillverkning. Det gällde ett skal till iPhone, hölje till en analysutrustning för medicinska ändamål samt ett rör för marinindustrin.
- Användning av AM har i dessa fall varit helt omvälvande för företagen, som fått fram sina produkter snabbare i utprovning och produktion och med väsentligt lägre kostnader, hävdade Simon Marriot.
Joseph Kowen från Ident Imaging i Israel berättade om en marknad med strålande framtidsutsikter: tandproteser. Marknaden för implantat var ca 3,7 miljarder USD 2009 och väntas växa till 7,9 miljarder år 2015:
- 30 miljoner amerikaner har inga tänder kvar, sade han.
Ident Imaging arbetar med en viktig del i kedjan "protes till käke": framställning av borrfixturer som hjälper tandläkaren att få in implantaten på exakt rätt plats. I framtiden ska avbildning, inmätning och beställning av implantat och fixturer ske hos tandläkaren, som sedan med stöd av program och internet beställer tillverkning (med 3D AM) av material hos en teknikerfirma. Pådrivande i utvecklingen är ny teknik inom 3D dental tomografi, där många företag är på väg att ta fram utrustning som passar på en vanlig tandläkarmottagning.
Lyft för aerospace
Orval Nobles, Boeing, och Chris Glock, On Demand Manufacturing, gick båda in på flygindustrins möjligheter med AM. Orval Nobles pekade på möjligheterna till kortare genomloppstider, nya enkla orderrutiner, snabbare feedback och billigare underhåll. Ett uttryck var "Design anywhere, build anywhere", men möjligheter till billigare leveranskedjor och mer kostnadseffektiva lösningar, utan onödigt material. Övergången till nya material påverkar, dvs kompositer, kommande flygplan från Boeing kommer att innehålla ca 50% kompositer, 20 % Al, 15 % Ti och resten stål eller annat.
On Demand Manufacturing är ett bolag avknoppat från Boeing som arbetar med att bedöma lämpligheten hos AM, termoformning och rotationsgjutning för olika Boeings behov. Chris Glock skickade runt ett exempel, en komponent för ventilationssystem, som förut byggdes av 19 sammanfogade delar i gjuten Al, men nu byggdes helt lasersintrad i samma material, till mindre än halva kostnaden och med halverad vikt.
Illustrerad optimering
På mässan visades hos Concept Laser ett exempel på en optimerad detalj för flygindustrin, framtagen vid det tyska Laser Zentrum Nord i Hamburg för att peka på några av de fördelar som följer med AF då man velat utnyttja dess möjligheter att bygga in förstärkningar på bästa platsen i kraftflödet..
En högt belastad detalj för landningsställen till Airbus 380 byggdes ursprungligen på vanligt sätt genom fräsning ur ett ämne i aluminium (alloy 7010) enligt bilden. Ämnet vägde före bearbetning 24,8 kg och färdigfräst 1,3 kg. Så låga utbyten är inte ovanliga vid tillverkning av bärande strukturdelar till flygplan.
Så ville man ta fram en optimerad konstruktion genom lasersintring av ett Ti-pulver TiAl6V4. Det visade sig att man med en simulering av belastningarna och en konstruktion enligt bilden kunde uppfylla kraven på spänningar och deformationer vid en vikt på 0,65 kg, alltså hälften!
