3D-printing?

Den rela­tivt kor­te IT-his­to­ri­en er full av hype­de løs­nin­ger og tek­no­logi­pro­fe­ter som vil over­ta ver­den når bare tek­no­lo­gi­en bli vide­re utvik­let. Yrkes­grup­per, blant annet oss juris­ter, skul­le kun­ne bli erstat­tet av “eks­pert­sys­te­mer”. Vi skul­le bolt­re oss i “vir­tu­al rea­li­ty” hvor body-suits med sen­so­rer og sti­mu­la­to­rer skul­le erstat­te men­nes­ke­lig kon­takt. Pen­ger skul­le for­svin­ne og ban­ke­ne bli unød­ven­di­ge når bare tek­no­lo­gi­en ble litt bed­re. Og nå skal vi visst kun­ne pro­du­se­re alt vi tren­ger hjem­me på en “3D-prin­ter”.

Typisk nok frem­stil­les det som et IT-spørs­mål, og media for­tel­ler begeist­ret om en eller annen 16-åring som har laget et eller annet, som når en 16 åring kla­rer å “prin­te” en dom­mer­fløy­te i plast på sin hjem­me­lag­de “prin­ter”. Man får til og med lyd i den! Han har også laget en stygg plas­tikk­gnom som skal være “pynt”. Noen and­re har laget et syk­kel­kje­de. Og tenk, syk­kel­kje­det hen­ger sam­men! Men kan man syk­le med det? Er det noe vi kan være sik­re på, så er det at det som en 16-åring kan lage hjem­me ikke er “høy­tek­no­lo­gi”.

His­to­rie­ne er stort sett de sam­me: Vi får se noen enk­le proto­ty­per. De fun­ge­rer ikke sær­lig godt. Men det er all­tid noen som begeist­ret kan for­tel­le at det­te vil bli videre­ut­vik­let, og da … Som Mor­ten Dæh­len sier til NRK:

3D-prin­ter­ne blir etter hvert så nøy­ak­ti­ge at de kla­rer å lage ting som er gode nok som et pro­dukt. Og de kan lages i for­skjel­li­ge mate­ria­ler. Det mes­te vi bru­ker det til nå er plast­ma­te­ria­ler, men det kan også lages i metal­ler. Og når de blir gode nok kan de pro­du­se­re fer­dig deler.”

The next big thing. I frem­ti­den vil det bli så mye bed­re, og da skal vi over­ta ver­den. Men man­ge and­re mate­ria­ler en dagens plas­tikk. Fors­ker Kyr­re Glet­te fort­set­ter i sam­me artik­kel:

Man kan prin­te ut i metal­ler, men med en litt annen pro­sess. Da har man pul­ver som man smel­ter og så størk­ner med en laser. Alu­mi­ni­ums­pul­ver for eksem­pel. Har du en stor nok prin­ter kan du i teori­en prin­te ut en syk­kel.”

Jeg skal ikke skry­te på meg vel­dig inn­gå­en­de kunn­skap om metal­ler. Men jeg vet såpass at tem­pe­ra­tur, avkjø­lings­tid og annen bear­bei­ding betyr en del for mate­rial­kva­li­te­ten. Alu­mi­ni­um smel­ter ved ca 660 gra­der. Men metal­let må nok var­mes opp til en bety­de­lig høy­ere tem­pe­ra­tur for å få gode stø­pe­egen­ska­per. Om jeg har for­stått det rett må tem­pe­ra­tu­ren opp mot 900 gra­der før metal­let blir tynt­fly­ten­de. Det må vår “prin­ter” kun­ne hånd­te­re om vi skal kun­ne “skri­ve ut” en syk­kel. Jeg har ikke noen tro på et alu­mi­ni­ums­pul­ver som man bare løser opp i vann eller et annet løse­mid­del (som ikke gir løse­mid­del­ska­der) og sprøy­ter ut.

Alu­mi­ni­um er helse­ska­de­lig, om vi skal tro opp­lys­nin­ge­ne på Wiki­pe­dia:

Alu­mi­ni­ums­støv kan føre til lunge­for­and­rin­ger i form av økt binde­vevs­dan­nel­se og emfy­sem. Akutt kan man få metall­fe­ber og irri­ta­sjon i luft­vei­er og i øyne­ne. Ved svei­sing av alu­mi­ni­um vil også and­re lege­rings­ele­ment for­gas­ses og er for­bun­det med bety­de­lig helse­fare hvis ikke frisk­luft­mas­ke bru­kes.”

Alu­mi­ni­um kan dess­uten være eks­plo­sivt. Det er der­for alu­mi­ni­ums­pul­ver er van­lig i fyr­ver­ke­ri.

Vi hører ofte uttryk­ket “det er ikke akku­rat rock­et scien­ce” når noe ikke er vel­dig avan­sert. Mate­rial­kunn­skap er “rock­et scien­ce”. Noe som nær­mest i bok­sta­ve­lig for­stand er rock­et scien­ce er noe så til­syne­la­ten­de enkelt som å pro­du­se­re ølbok­ser i alu­mi­ni­um. Det skal være lett og veg­ge­ne er tyn­ne. Men sam­ti­dig skal det være sterkt nok til at man kan stab­le pal­ler med øl uten at de neders­te bok­se­ne syn­ker sam­men under pres­set. Akku­rat som en rakett skal være lett, men sam­ti­dig solid nok til at den tåler de kref­te­ne den blir utsatt for. Kan sprøyte­ma­ker­ne med sitt pul­ver få mate­ria­le med den nød­ven­di­ge kva­li­tet? Det er da ikke uten grunn at metall gjer­ne val­ses og ikke stø­pes når man skal ha tyn­ne pla­ter med rik­tig mate­rial­kva­li­tet? Man kan ikke stø­pe en god kniv. Stå­let må smis for at man skal kun­ne få en skarp egg. Å skul­le “prin­te” en kniv som er noe annet enn et leke­tøy vil der­for være gans­ke uten­ke­lig.

Man­ge mate­ria­ler som den uvi­ten­de kan­skje kan fore­stil­le seg som støpe­ma­te­ria­ler får sin styr­ke av krys­tall­struk­tu­rer som dan­ner lan­ge fib­re. Kar­bon, som har stor styr­ke i for­hold til vek­ten og der­for bru­kes i dyre syk­kel­ram­mer, ten­nis­rack­et­er, golf­køl­ler, karos­seri­de­ler, skudd­sik­re ves­ter, osv, lages ved at lan­ge fib­re i “bun­ter” eller mat­ter blan­des med binde­mid­del, f.eks. epoxy. Om jeg har for­stått det rett må det hele varme­be­hand­les i en “stekovn”. Glass­fi­ber fun­ge­rer på sam­me måte, og man snak­ker gjer­ne om glass­fi­ber­ar­mert plast når man f.eks. lager båter. Kar­bon­pul­ver, som ikke har en krys­tall­struk­tur som dan­ner fib­er, har ingen styr­ke. Det sam­me gjel­der glass­pul­ver. Man får ikke styr­ke i et plast­skrog ved å blan­de glass­pul­ver i plas­ten. Det må være fib­er­mat­ter. Der­med kan man glem­me sprøyte­stø­ping av alle gjen­stan­der som kre­ver den­ne form for styr­ke og lett­het. Man vil f.eks. ikke kun­ne “prin­te” en ten­nis­rack­et som det fak­tisk går an å spil­le ten­nis med. Kan­skje kan man se for seg syk­kel­kje­der i kom­po­sitt­ma­te­ria­ler, f.eks. med kar­bon­fi­ber. Men et slikt kje­de vil ikke kun­ne “prin­tes”. Et kje­de som er støpt i plast uten noen form for arme­ring vil i bes­te fall kun­ne fun­ge­re som leke­tøy.

Det­te hand­ler ikke om IT. Data­ma­skin­ba­sert kon­struk­sjons- og pro­duk­sjons­sys­te­mer har vi hatt len­ge. Indu­stri­ro­bo­ter er bare et eksem­pel. Data­ma­skin­styrt dreie- og frese­ut­styr er and­re. Men med reli­giøs over­be­vis­ning kas­ter troll­men­ne­nes lære­gut­ter seg nå ut i pro­duk­sjons- og mate­rial­tek­no­lo­gi. En “prin­ter” skal kun­ne pro­du­se­re alt, i alle typer mate­ria­ler.

Det kan godt hen­de at man kan lage enkel­te deler ved at det sprøy­tes i plast i en pro­sess hvor det sprøy­tes lag på lag, i ste­det for at det sprøy­tes i en form. Men enkelt vil det ikke være og det vil være sto­re begrens­nin­ger i hva man kan lage. Når man ikke har en støpe­form må pro­duk­tet være selv­bæ­ren­de i hele pro­duk­sjons­pro­ses­sen. Mate­ria­let må være tynt­fly­ten­de om man skal kun­ne sprøy­te med pre­si­sjon. Det som sprøy­tes på må størk­ne eller her­de så fort at det ikke fly­ter ut, og det må ha størk­net nok til å gi fun­da­ment for nes­te lag før det­te sprøy­tes på. Sam­ti­dig må det ha egen­ska­per som gjør at for­bin­del­sen mel­lom sprøyte­la­ge­ne blir sterk, slik at det ikke blir som en sprø ter­te som fal­ler fra hver­and­re i tyn­ne lag om man pir­ker på den.

Glass må kjø­les ned meget lang­somt om det ikke skal bli spen­nin­ger i glas­set som får det til å eks­plo­de­re. Om jeg hus­ker rett, så kjø­les glass lang­somt ned i en ned­kjø­lings­ovn i omtrent et døgn etter bear­bei­ding. Jeg tror ikke glass lar seg for­me i en pro­sess hvor man sprøy­ter lag på lag, og i alle fall vil­le man få sto­re pro­ble­mer med kva­li­te­ten. Noe til­sva­ren­de kan sik­kert gjel­de for and­re mate­ria­ler.

Går vi til­ba­ke til alu­mi­ni­um må det anta­ge­lig­vis sprøy­tes med en tem­pe­ra­tur rundt 900 gra­der og kjø­les ned til i alle fall 600 gra­der før nes­te lag kan sprøy­tes på. Kan­skje må den kjø­les mer for at den var­me alu­mi­niu­men som sprøy­tes på ikke skal smel­te under­la­get. Her vil man nok møte man­ge spen­nen­de utford­rin­ger! Det kan kan­skje være en måte å lage proto­ty­per hvor bare form og ikke and­re egen­ska­per er vik­ti­ge. Men det spørs om den­ne tek­no­lo­gi­en til slik bruk kan kon­kur­re­re den vel­prøv­de meto­den med å lage uni­ka for hånd. Kan­skje kan det i noen til­fel­ler bru­kes til å lage for­mer hvor man skal lage indi­vi­du­elt til­pas­se­de deler basert på en 3D-skan­ning av en modell. Men det hand­ler nok mye mer om kje­mi, metall­ur­gi og annen mate­rial­kunn­skap enn om IT.

Men skal vi lage det­te hjem­me hos oss selv, på en uni­vers­al­dings som noen mis­vi­sen­de har fun­net på å kal­le en “prin­ter”? Med et lager av alle muli­ge mate­ria­ler og kje­mi­ka­li­er som trengs til uli­ke pro­duk­sjons­pro­ses­ser? Som noen slags høy­tek­no­lo­gis­ke alky­mis­ter? Med krav til tem­pe­ra­tur­kon­troll, hånd­te­ring av brenn­ba­re stof­fer og sik­kert man­ge gif­ti­ge avgas­ser fra sprøyte­pro­ses­sen? Og mas­se spen­nen­de pirke­ar­beid når dyse­ne i sprøyte­ma­ski­nen skal ren­gjø­res og even­tu­elt klar­gjø­res for å “prin­te” med et annet mate­ria­le? Det har jeg ingen tro på. Det bli nep­pe så mye mer enn en krys­ning av “Den lil­le kje­mi­ker” og Mekano (eller kan­skje Lego Tech­nic er en bed­re refe­ran­se i dag).

Data­ma­skin­styrt sprøyte­stø­ping vil være en langt mer dek­ken­de beteg­nel­se enn “3D-prin­ting”. Men den er nok ikke like salg­bar over­for media og de som man håper skal gi pen­ger til slik virk­som­het. Vi vil nok se det i noen for­mer, og sann­syn­lig­vis er sli­ke tek­no­lo­gi­er alle­re­de i bruk noen ste­der uten at noen har kom­met på at sprøyte­ma­ski­nen er en “prin­ter”.

 

Print Friendly, PDF & Email