En slitt metalldel trenger ikke alltid erstattes med en ny. IDiD har utviklet og testet løsninger for metall-3D-printing i nord som kan gjøre det enklere å reparere og produsere store komponenter lokalt. Resultatene kan gi industrien kortere leveringstid, mindre materialsvinn og mer robuste verdikjeder.
Lange avstander, krevende klima og sårbare forsyningskjeder gjør industrien i nord ekstra utsatt når viktige komponenter blir slitt eller går i stykker. Hvis en reservedel må produseres langt unna og transporteres over store avstander, kan ventetiden bli både lang og kostbar.
Det avsluttede IDiD-prosjektet har undersøkt hvordan metall-3D-printing kan gi bedrifter et alternativ: å produsere eller reparere enkelte komponenter nærmere stedet der de skal brukes.
Prosjektet samlet universiteter, forskningsmiljøer og industribedrifter i Nord-Finland, Nord-Sverige og Nord-Norge, samt Irland og Island. IDiD mottok finansiering fra Interreg Aurora.
Testet teknologien på virkelige industribehov
IDiD står for Implementation of DED AM in Future Manufacturing.
Prosjektet har arbeidet med Directed Energy Deposition (DED), en samlebetegnelse for metoder som bygger opp metall lag for lag. En av metodene som ble testet, var Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM), der en elektrisk lysbue smelter metalltråd.
Før forskerne startet de praktiske testene, kartla de behovene i industrien – fra verkstedgulvet til hele forsyningskjeden. De undersøkte blant annet transportbehov, leverandørvalg og hvilke komponenter som egner seg for lokal produksjon eller reparasjon.
Kartleggingen viste at særlig små og mellomstore bedrifter (SMB-er) trenger et bedre beslutningsgrunnlag før de investerer i metall-3D-printing. Det gjelder både valg av teknologi og materialer og vurderingen av om bedriften bør investere i eget utstyr eller bruke en ekstern tjenesteleverandør.
Directed Energy Deposition (DED) er en additiv produksjonsmetode der metall tilføres og smeltes fortløpende med en konsentrert varmekilde, slik at komponenten bygges opp lag for lag.
Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) er en type DED som bruker en elektrisk lysbue til å smelte metalltråd og bygge opp større komponenter lag for lag.
Prosjektet samarbeidet derfor med industribedrifter for å sikre at løsningene svarte på reelle behov. Kongsberg Maritime, Ponsse, Equinor og flere regionale SMB-er bidro i dialogen om reparasjon, produksjon, logistikk og valg av teknologi.
Foto: UiT
Bygget om eksisterende utstyr til 3D-printing
Et sentralt mål var å undersøke om bedriftene kan bruke og bygge om utstyr de allerede har. I Oulu bygget prosjektet om en sveiserobotcelle med tre roboter til et fungerende WAAM-anlegg. En CNC-maskin ble også bygget om til additiv produksjon.
Forskerne og industripartnerne produserte og testet komponenter i blant annet karbonstål, høyfast stål, rustfritt stål og aluminium. De reparerte en slitt form ved å bygge opp nytt metall lag for lag. I tillegg produserte de en kompleks impeller i rustfritt stål – en komponent som vanligvis blir støpt.
En CNC-maskin styres av et dataprogram og bearbeider materialer med høy presisjon. Den kan blant annet kutte, frese, bore og dreie metall, plast og tre. Automatiseringen gir jevn kvalitet og gjør det mulig å produsere komplekse former.
Testene undersøkte blant annet styrke, kvalitet og utmattingslevetid. Resultatene viste at WAAM-produserte stål kan få egenskaper på nivå med støpt stål. For enkelte høyfaste stål viste testene også bedre resultater enn for tilsvarende støpte materialer.
Dermed har industrien fått et mer konkret grunnlag for å vurdere når metall-3D-printing kan være et trygt alternativ til støping, nyproduksjon eller kjøp av nye komponenter.
Foto: UiT
Når en verdifull del kan repareres eller produseres nær der den skal brukes, kan bedriften redusere både ventetid, materialbruk og avhengigheten av lange leveransekjeder.
IDiD har gjort veien fra lovende teknologi til praktisk bruk kortere for industrien i nord, sier Pourya Pourhejazy, ved UiT Norges arktiske universitet og norsk prosjektleder for IDiD.
Skal gjøre investeringene mindre risikofylte
Prosjektet har omformet erfaringene fra laboratorier og produksjonsmiljøer til åpne retningslinjer, materialdata og beslutningsmodeller. Veiledningene dekker blant annet utstyr, programvare, kvalitetskontroll, materialvalg, kostnader og logistikk.
En bedrift kan bruke resultatene til å vurdere om det er mest lønnsomt å bygge om en eksisterende robot, kjøpe tjenester fra en lokal leverandør eller investere i et nytt anlegg. Beslutningsverktøyene skal også gjøre det enklere å sammenligne ulike teknologier og leverandører.
I en ny forskningsartikkel presenterer prosjektet et rammeverk som skal hjelpe SMB-er med å vurdere om og hvordan de bør ta i bruk metallbasert additiv produksjon. Rammeverket kobler bedriftens forutsetninger med aktuelle teknologier og strategiske mål, og er demonstrert gjennom et eksempel fra én SMB. Les forskningsartikkelen Exploring the Nexus of Metal Additive Manufacturing Adoption Readiness, Alternatives, and Strategic Goals.
Metall-3D-printing i nord kan på denne måten bli mer tilgjengelig for små og mellomstore bedrifter. Når flere deler kan repareres og produseres lokalt og ved behov, kan industrien redusere transport, materialsvinn og driftsstans. Samtidig kan komponentene få lengre levetid, mens bedriftene blir mindre sårbare for forstyrrelser i internasjonale forsyningskjeder.
Resultatene gir også et grunnlag for videre samarbeid om metall-3D-printing og smart produksjon på tvers av grensene i nord. Prosjektets rapporter, veiledninger og øvrige resultater er tilgjengelige på IDiDs resultatside.
Du kan lese mer om prosjektet IDiD i prosjektbanken.
Foto: UiT
Om prosjektet IDiD
Implementation of DED AM in Future Manufacturing (IDiD) ble gjennomført fra 1. januar 2023 til 31. desember 2025. Universitetet i Oulu var ledende partner på EU-siden, mens UiT Norges arktiske universitet var norsk prosjekteier. LUT-universitetet i Finland og Luleå tekniska universitet i Sverige deltok som prosjektpartnere.
I tillegg deltok Atlantic Technological University fra Irland og The University of Iceland fra Island.
Prosjektet mottok finansiering gjennom Interreg Aurora. Partnerne bidro også med egenfinansiering.
Kontakter
Pourya Pourhejazy
UiT Norges arktiske universitet
pourya.pourhejazy@uit.no
93049009
Norsk prosjektleder for IDiD
Ian Jawahir
Troms fylkeskommune
+47 474 55 357
Programansvarlig Norsk forvaltende organisasjon for Interreg Aurora