Additiv tillverkning : Processval och resurseffektivitet

Tillverkningsprocesser har stor påverkan på resurseffektivitet, företag kombinerar sina begränsade resurser för att höja värdet på råvaror och skapa intäkter. Genom att implementera moderna tillverkningsprocesser kan företag uppnå högre resurseffektivitet. Denna rapport undersöker några av dessa tillverkningsprocesser och dess tekniska egenskaper, rapporten utvärderar dess resurseffektivitet och lämplighet genom att visa de tekniska möjligheterna och begränsningar för båda processerna, Powder Bed Fusion (PBF) och Fused Deposition Modeling (FDM). Studien är baserad på en litteraturstudie och intervjuer med representanter från svensk additiv tillverkningsindustrin.PBF och FDM ger möjlighet att bearbeta både metall och polymerer och skapa komplexa geometrier som är svåra att uppnå med traditionell tillverkning. Processen från råvara till färdig detalj är likadan för både PBF och FDM till skillnad från andra former av tillverkning. Dock påverkar valet av material och process nivån på resurseffektivitet och kvalitet.Denna studie identifierar tre sätt på vilka FDM och PBF processer kan bidra till en högre nivå av resurseffektivitet. Dessa processer kan användas för att förbättra tids- och materialeffektivitet, resurseffektivitet kan också ökas genom att använda additiv tillverkning för tillföra ett unikt värde till en detalj eller råmaterial.Studien utvärderar fördelarna med FDM och PBF i konstruktionsfasen, dessutom utvärderas processtiden och tiden för efterbearbetning. Studien drar slutsatserna att processen sammanfogning av pulver genom sintring (SLS) är den mest tidseffektiva processen. Detaljer gjorde i PBF behöver efterbearbetning på grund av värmeutvidgning och detaljer gjorde i FDM behöver efterbearbetning på grund av sämre precision och stödstrukturer som måste avlägsnas. Rapporten ger konkreta exempel på materialeffektivitet i de olika processerna och identifierar värdeskapande faktorer så som precision, utbud av material och mekaniska egenskaper. Bästa mekaniska egenskaper uppnås med EBM, SLm och SLS har bredast materialvariation och FDM är billigast och mest lättillgänglig. Precisionen beror av tjockleken på tvärsnitten, SLm opererar med de tunnaste tvärsnitten och resulterar i högst precision. De tekniska uppgifterna som samlats in från litteratur och intervjuer tyder på att processerna kan med de rätta omständigheterna användas för att öka resurseffektivitet, men framgång beror på hur processerna används och i vilket syfte. Denna studie fungerar som en första översikt för tillverkare som är intresserade av att implementera PBF och FDM processer eller köpa produkter som tillverkas i någon av processerna. När det gäller det breda spektrum av tillämpningar och resultatet för slutgiltiga detaljer krävs ytterligare undersökningar av resurseffektivitet och kostnadseffektivitet som är nödvändiga för att utvärdera processerna till fullo.Manufacturing processes have great impact on resource effectiveness, companies combine their limited resources to add value to raw material and create revenue. By implementing modern manufacturing processes companies may achieve greater resource effectiveness. This report explores some of the additive manufacturing processes and their technical characteristics, by viewing the technical possibilities and limits of the Powder Bed Fusion (PBF) and Fused Deposition Modeling (FDM)-processes the report evaluates their resource effectiveness and eligibility. The research is based on a literature study and interviews with representatives from the Swedish additive manufacturing industry. The PBF and FDM enable manufacturers to process both metals and polymers and create complex geometries that are difficult to achieve with traditional manufacturing. The process from raw material to finished part is similar for PBF and FDM and unlike any other form of manufacturing. However, the choice of material and process affect the level of resource effectiveness and part quality. This research identifies three ways in which FDM and PBF processes may contribute to a higher level of resource effectiveness. The processes may be used to improve time and material-effectiveness, resource effectiveness may also be increase by using the processes to add unique value to parts or raw material. The research evaluates the benefits of the FDM and PBF processes in the designphase, furthermore processtime and time for post processing are evaluated. The research concludes that SLS is the most time effective process. PBF parts need post processing due to poor surfaces, SLm need post processing due to thermal stress and FDM need post processing due to poor precision and support structure removal. The report gives concrete examples of material effectiveness in the different processes and identifies value-creating factors such as precision, range of material and mechanical properties. Manufacturers achieve best mechanical properties with the EBM process, SLm and SLS processes provide the widest range of materials while FDM processes is the cheapest and most available. The precision is based on layer thickness, SLm operates with the thinnest layers ant therefore also provides the most accurate parts. The technical data collected from literature and interviews indicate that the processes may be used to increase resource effectiveness given the right circumstances, however the resource effective success depends on how the processes are used and to what end.This research serves as a first overview for manufacturers interested in implementing PBF and FDM processes or buying products manufactured in any of the processes. With respect to the wide range of applications and final part result, further investigations of resource effectiveness and cost effectiveness are necessary to fully evaluate the processes