Pulver for additiv produksjon er dyrt. Samtidig kastes en stor del av restpulveret og enten forbrennes eller i beste fall gjenbrukes som granulat for sprøytestøping. Stratasys har funnet en løsning på dette problemet.
I forkant av Formnext lanserer Stratasys SAF ReLife, en innovativ programvarebasert løsning for å transformere brukt PA12-pulver fra andre AM-teknologier til deler av høy kvalitet ved hjelp av Stratasys H350 med SAF-teknologi (selektiv absorpsjonsfusjon).
– Jeg vil si at det er en game changer med tanke på kostnadsbildet for AM. Det har vært en stor utfordring for bransjen at det medfølgende materialet koster så mye samtidig som så mye som halvparten kastes, sier Anders Brask hos Protech Nordic, som er forhandler for Stratasys i Norden.
Additiv produksjon beskrives ofte som en «grønn» produksjonsteknologi, men en ofte oversett faktor er materialavfallet som selve trykkeprosessen skaper. I de fleste pulverbaserte prosesser kreves det en viss «oppdateringshastighet», det vil si at det er en grense for hvor mange utskriftssykluser pulveret kan gjenbrukes for å levere perfekte detaljer. For å opprettholde utskriftskvaliteten kreves det derfor at det brukte pulveret blandes med nytt materiale, ofte opptil 50 prosent. Resten kastes.
Dyrt pulver går i søpla
PA-pulver koster i snitt 620 kroner per kilo, så for et selskap med stor produksjon kan dette bety at pulver for millioner blir kastet hvert år. Å produsere ett kilo pulver genererer rundt åtte kilo CO2e, noe som betyr at det kasserte pulveret også betyr en stor belastning for miljøet. Ifølge tall fra analyseselskapet Additive Manufacturing Research ble det levert totalt 6.300 tonn nylonpulver i 2023, som dermed genererer et CO2e-utslipp på 50.000 tonn, tilsvarende 12.000 biler som kjører 10.000 mil hver. At over halvparten av pulveret også blir til avfall gjør ligningen enda mer urovekkende.
Stratasys mener de har funnet en løsning på dette problemet. Gjennom sin SAF-plattform har selskapet introdusert en løsning som fullt ut kan resirkulere avfallspulver, gjennom utformingen av selve maskinen og innovativ kontroll av det infrarøde (IR) lyset for sintring av pulveret.
SAF ReLife gjør at pulverrester fra 3D-printere med pulverbed, som MJF og SLS, kan resirkuleres og gjøres om til nye deler i stedet for å bli avfall. Dette betyr en betydelig lavere kostnad per del, en mer effektiv materialbruk og redusert klimaavtrykk.
– Stratasys har identifisert en måte å kunne kjøre 100 prosent av avfallspulveret. Dette er fordi maskinen er bygget smartere enn MJF-maskiner, sier Anders Brask.
Konstruksjonen er avgjørende
Han forklarer at SAF-teknologi overvinner disse utfordringene med en avgjørende designforskjell: SAF bruker en lineær prosess med en ensrettet utskriftsvogn som eksponerer hver posisjon på byggeflaten likt ved oppvarming, avkjøling og distribusjon av pulver. Dette betyr en konsistent termisk eksponering over hele bygningsoverflaten, noe som fører til jevn og kontrollert svinn i hele bygningen. Til sammenligning bruker MJF-teknologien to vogner for henholdsvis pulverfordeling og sintring, som beveger seg 90 grader i forhold til hverandre, og dermed ikke kan ha samme grad av kontroll over det termiske miljøet inne i byggekammeret.
Stratasys H350-maskinen kan også pakkes mye tettere enn andre pulverbedteknologier. Kompresjonsforholdet for H350 er normalt 20–25 prosent og opptil 45 prosent med tilfredsstillende utskriftskvalitet, mens det for SLS og MJF er 8–12 prosent. I tillegg betyr et høyere pakkeforhold at flere detaljer kan produseres med lavere energiforbruk.
Oppsummert har løsningen to fordeler for brukeren. For det første kan alt kjøpt pulver brukes til å produsere deler med H350. Og for det andre kan avfallspulver fra andre pulverbedteknologier gjenbrukes i SAF-systemet.
Jeg tror det vil være stor interesse for H350
Stratasys har utviklet ReLife i flere år og har også testet konseptet sammen med en rekke pilotkunder. Et eksempel på dette er det spanske servicebyrået Wehl Green, som rapporterer om 20 prosent lavere kostnad per del og en betydelig reduksjon i avfallspulver som i stedet har blitt funksjonelle deler med SAF-teknologien. Selskapet vitner også positivt om overflatefinishen og de mekaniske egenskapene til de trykte delene.
– Det er også noen svenske selskaper som har kjørt tester de siste 1,5-2 årene med gode resultater, sier Anders Brask.
Stratasys har også gjort en livssyklusvurdering (LCA) i samarbeid med Fraunhofer IPA for å validere miljøfordelene ved SAF ReLife. Resultatene viser at metoden kan redusere klimaavtrykket med opptil 89 prosent sammenlignet med standardmåten å produsere med PA12-pulver.
Hva betyr denne innovasjonen for Stratasys?
– Jeg vet at Stratasys har budsjettert med et betydelig økt salg av maskiner, men vet ikke nøyaktig hvor mye, og at man allerede ser et stort press.
Hva tror du SAF ReLife kan bety for AM-bransjen?
– Mange har nok holdt hendene i lomma fordi de betaler dyre penger for pulver der halvparten kastes og i beste fall blir til granulat til sprøytestøping eller i verste fall brennes. Derfor tror jeg det vil være stor interesse for å investere i SAF for å kunne produsere deler til en lavere kostnad. Dette kan igjen bety at flere bruker additiv produksjon som produksjonsmetode, spesielt hvis bedriften har et uttalt mål om å redusere CO2-avtrykket. Det kan åpne et større marked for AM, sier Anders Brask.
Stratasys vil demonstrere SAF ReLife på Formnext 19.-22. november, men løsningen er allerede tilgjengelig for H350-brukere.
