Hållbara geometrier: träfiberförstärkta biokompositer optimerade för 3D-skrivning
›
I förstudien har man arbetat med att öka förståelsen för 3D-skrivarteknik, biokompositer och fiberförstärkning och vilka tillämpningar som kan förverkligas när de samverkar.
Företaget BLB industries i Värnamo har en egenutvecklad 3D-skrivare i storformat (möjligen störst i världen). Målet var att ta fram ett förnyelsebart kompositmaterial och en möbeldesign, optimerade för BLBs unika 3D-skrivare och undersöka vilken slags möbeldesign som passar att skriva ut.
Kompositmaterialen
Två biokompositer formulerades. Under tillverkningen stötte man dock på så stora problem att man inte hade möjlighet att lösa dem inom ramen för förstudien.
Istället beställdes två biokompositpellets som tidigare inte använts vid 3D-skrivning. Eftersom skrivhuvudet är unikt var det utmanande att teoretiskt definiera specifikationerna för biokompositen. Två kandidater med lovande specifikationer utvärderades.
Kompositerna bestod av två olika polymerer PP (polypropen) och HDPE (High Density Polyethylene) med femtioprocentig träfiberfraktion i båda.
Man gjorde initiala utskriftstester med dessa kompositer. Utmaningar var till exempel:
• att få en tillräckligt liten värmeutvidgning (max några procent)
• att få tillräckligt kort uppehållstid i 3D-skrivarens munstycke (som bland annat relaterar till viskositet).
Utskriftstesterna misslyckades dock och resulterade i rökutveckling. Detta visade dock vilka de övre gränserna för en del designparametrar var.
Möbeldesign för 3D-skrivning
Under projektet identifierades en stol med en design som lämpar sig bra för 3D-skrivning Innovation C, framtagen av Blåstation som är ett medlemsföretag i TMF. Den skrevs ut med ett annat material ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene).
TMF och deras medlemmar fick därmed bättre insyn i vad som är möjligt och vad som bör beaktas vid design för 3D-skrivning.
Viktigaste resultaten
Dialog och kunskapsöverföring. Deltagarna fick ökad kunskap om:
a. 3D-skrivningens egenheter, möjligheter och begränsningar i relation till nya tillämpningsområden, här trämöbeltillverkning. Processparametrarna visar sig avgörande för utskriftens hållfasthet och ytstruktur.
b. Biokompositer tillverkade från förnyelsebara resurser.
c. Intressen, önskemål och krav från tänkbara kunder till BLBs 3D-skrivare.
Materialegenskaperna påverkar (till viss del) vilka geometrier som kan skrivas ut. Processen i skrivaren ställer krav på egenskaperna hos biokompositen. Designen och användning av den slutliga produkten ställer krav på vilka egenskaper materialet måste ha. Designern behöver veta utskriftsprocessens och materialets möjligheter och begränsningar.
Framtagning och initiala utskriftstester av två biokompositer: en i polyetenmatris (HDPE) och den andra med polypropenmatris (PP), blev ett första steg mot en optimering av en biokomposit för BLBs 3D-skrivare. Processen att bestämma en komposition liksom resultaten av utskriftstesterna gav information om vad som är intressant att gå vidare med.
Att skriva ut stolen Innovation C, visade vilka designer som lämpar sig. Det visade också på designerns roll i att hitta tillämpningar där 3D-skrivning tillför något som inte annars hade varit möjligt eller där 3D-skrivning är en kostnads- och/eller tidseffektiv tillverkningsmetod.
Partnerskap: RISE, TMF Trä- och Möbelföretagen, BLB Industries samt Sveaskog.
Kontaktperson: Parisa Sehati, RISE Glas, parisa.sehati@ri.se, 010-516 63 58