Artikel top billede

(Foto: Computerworld)

Her bliver fremtidens produkter 3D-printet

Fra høreapparater over legetøj til huse – alt kan printes ud på en 3D-printer. Vi går på opdagelse i den nye teknologi hos en af Danmarks mest innovative printvirksomheder.

Af Palle Vibe, Alt om Data

Denne artikel er oprindeligt bragt på Alt om Data. Computerworld overtog i november 2022 Alt om Data. Du kan læse mere om overtagelsen her.

Mangler du lige en vægdyvel af en bestemt størrelse, kan du selvfølgelig gå ned i dit lokale byggemarked, men du kan da også bare printe dimsen ud på en 3D-printer. Dagens 3D-hjemmeprintere er ganske vist stadig lidt klodsede og dyre, men industrien har i årtier udnyttet teknologien, og i de seneste år er den blevet forfinet til det yderste, så man i dag kan printe fremtidens produkter ud som prototyper i fuld størrelse og med fuld funktionsdygtighed.

Et af de mest innovative firmaer, der herhjemme har specialiseret sig i alle typer opgaver inden for 3D-print, er Damvig Develop i Taastrup uden for København. Her har man næsten 20 års erfaring med at bistå både virksomheder og private i at håndtere alle faser i 3D-print fra at konstruere emner med cad-programmer på computere til udprintning på store, professionelle 3D-printere. Kundelisten tæller blandt andet Danfoss, Lego og Novo Nordisk. Alt om DATA har besøgt familieforetagendet, så du kan se, hvad du kan forvente dig af den printrevolution, der de kommende år også vil nå ud i private hjem.

”Selve princippet i 3D-print har været kendt siden slutningen af 1980’erne, men for mit vedkommende begyndte det hele for små 20 år siden, hvor jeg var med min far på messe i Tyskland,” beretter Jesper Damvig, der er produktionsansvarlig i Damvig Develop og ejer virksomheden sammen med sin søster Susanne Damvig.

”Min far havde en sprøjtestøbervirksomhed, og han var på udkik efter en plasticsprøjtemaskine. Jeg lagde mærke til, at der ovre i det ene hjørne stod nogle kittelklædte tyskere og rodede med en maskine, der arbejdede med noget væske og en UV-laser.”
Det viste sig at være en af de første 3D-printmaskiner i verden overhovedet, og det så så spændende ud, at Jesper Damvig da selv måtte have sådan en.

Teknologisk gennembrud

”Dengang var der knapt nogen i Danmark, som kendte til at arbejde med 3D-print, og så vidt jeg husker var det kun virkelig store virksomheder som Radiometer, LK og Novo, der overhovedet brugte 3D-tegneprogrammer. Jeg købte printeren, der kostede 2,5 millio-ner kroner og fungerede efter SLA-princippet, hvor en UV-laser hærder flydende plastmateriale lag for lag. Men de første UV-printere var ekstremt ustabile og lavede stort set kun noget brugbart i et ud af hvert femte forsøg.

Desuden kunne et UV-laserhoved kun holde i 3000 timer, og det kostede en halv million, så udfordringerne var kæmpestore, og de første år gik reelt med rene eksperimenter. Jeg kunne være heldig at sælge et par modeller en gang imellem og arbejdede også lidt med konstruktion, men længere rakte det heller ikke. Men bare et år efter kom FDM-printerne, der bruger tråd og er meget nemmere at have med at gøre. ”

Så begyndte det at gå hurtigt, og flere virksomheder tegner selv i dag i 3D og konstruerer 3D-modeller i computeren. Netop det gør, at en virksomhed som Damvig Develop drives med succes.
”Stort set alle vore kunder laver selv deres 3D-konstruk-tionsarbejde, men 3D-systemer er også blevet ekstremt meget billigere og mere effektive i dag,” konstaterer Jesper Damvig.

”Da vi startede, var måske 95 procent af vores opgaver ren 3D-konstruktion på computer. I dag har vi måske 1 procent konstruktion, mens 99 procent er print. Men da det jo er en balance, hvornår det ikke længere giver mening at 3D-printe frem for at få tingene fremstillet på mere konventionel måde, er det primært prototyper, vi printer. Det kan også være omfattende nok. Drejer det sig eksempelvis om solbriller, der omfatter flere modelserier, skal der ofte mange prøveprints til, før alle er tilfreds med design og funktion, og vi har fundet ud af, hvor tykt for eksempel solbrillestellet skal være, for at det ikke knækker, når glassene presses på plads osv.”

Begynder som en computerfil

Ganske som det forudsætter et billede fra et fotoprogram eller et dokument fra et tekstbehandlingsprogram at udprinte et foto eller en tekst, kræver 3D-print en 3D-computermodel. Så før printvirksomheden kan starte sine syv store printermaskiner til mellem 1,5 og 3 millioner kroner stykket, skal emnet foreligge som en fil fra et 3D cad-program.

Ud over de største og mest kendte som Unigraphics (UG), Solidworks og Autodesk findes der en hel underskov af programmer med hver sine specielle fortrin og kompetencer. Nogle er gode til at beskrive overflader, andre til mekanisk konstruktion osv.

Men for at kunne kommunikere med disse programmer forudsætter det formater, som de store printere kan forstå. Langt de fleste programmer kan dog skrive ud til universelle standarder som OBJ- eller STL-filer, og med fremkomsten af en række nye gratisprogrammer som Google Sketchup er 3D-design, hvor konverteringen foregår automatisk, eller funktionen kan hentes gratis på nettet som en slags app, blevet væsentligt lettere for alle parter.

”Jeg husker stadig dengang sidst i 1990’erne, hvor systemer-ne kørte på Unix-maskiner, der kostede 500.000 kroner og var afhængige af 3D-software, der kostede det samme,” mindes Jesper Damvig.

”I 1998 anskaffede vi vores første Windows-computer, der godt nok var noget billigere end en Unix, men til gengæld rystede og bævede blot den skulle beregne et emne med 50 bevægelige dele. Når jeg i dag ringer til vores computerleverandør og har brug for en maskine, der bare strutter af kraftprocessorer og med tonsvis af ram, får jeg altid at vide, at den bliver dyr. Men når jeg så hører slutprisen, der måske havner på 40.000 kroner, sender jeg en venlig tanke til nutidens computerproduktion. Bagdelen er så, at Windows er et sårbart system, der kræver en masse drivere og har en struktur, der gør, at alle mulige kan skrive koder ind i programmerne, så de kan blive ustabile.”

Printvirksomheden har i dag fire store Windows-baserede cad-systemer, så kommunikationen er på plads, og kapaciteten er rigelig til de efterhånden få computerassisterede konstruktioner, firmaet skal udforme.

Den 3D-printede ærtesåmaskine

Mange af Damvig Develops helt store kunder – som Novo Nordisk – har selv 3D-printerudstyr stående, men de bruger gerne firmaet som konsulent for at sikre sig indkøb af det rigtige udstyr til de rigtige opgaver. Ligeledes søger mange virksomheder hjælp, hvis de mangler kapacitet. Mange opgaver skal løses fra dag til dag, og så kan den måske enlige maskine ude hos kunderne ikke følge med.

”Vi kan i det hele taget gå ind og hjælpe alle fra den helt store koncern til den lille private mand, der mangler et 3D-print til en bestemt opgave,” lover Jesper Damvig.

”Det kan være udgåede reservedele til veteranbiler, hvor vi så er i stand til at udprinte en støbeform, så delene kan fremstilles i aluminium eller stål i et enkelt eksemplar. Og vores pris pr. opgave kan måske være 300 kroner for en lille plasticdel. Men større og mere komplicerede emner som støbeformen til et topstykke kan naturligvis godt løbe noget op i pris.
Nogle kunder ønsker også deres 3D-print i ganske bestemte kulører.

Råstofferne fås ikke i ubegrænsede farvenuancer, og det væsentligste er at finde materiale, der egner sig bedst til opgaven. Så skal emnet have en bestemt kulør, skal farven enten koges ind (nærmest som ved tøjfarvning) eller males på, og det kan Damvig Develop også klare. Det betyder dog ikke, at virksomheden ikke kan møde alvorlige udfordringer.

”En af de sværeste opgaver, vi har fået, er en ærtesåmaskine,” erindrer Jesper Damvig.
”Det var et gevaldig tungt monstrum på halvanden meter til at spænde bag på en traktor. Det skulle sammenbygges af et hav af forskellige dele og med blandt andet 50 dyser og lige så mange slanger ned fra ærtefrøbeholderen. Det tog 4 uger, hvor vi ellers typisk har én dags leveringstid, men normalt laver vi emner, der kan ligge i en hånd, kun sjældent større emner af denne type.”

Var ærtesåmaskinen en udfordring, var det til gengæld virkelig sjovt at realisere Nike-bilen.
”Det er en bil, der egentlig stammer fra det gamle hæderkronede 3D-spil Grand Tourismo 4 til Sony PlayStation,” fortæller Jesper Damvig, og en designer fra Nike var blevet bedt om at udforme en futurisk bil til spillet.
Den var ikke tænkt til virkeligheden, men da den jo var et godt blikfang, blev vi bedt om at printe den ud i markedsføringsøjemed. Det gav os et par vanskeligheder at omsætte sådan en størrelse fra den rent digitale spilverden til virkelighed, for matematisk hænger computermodeller og de tilsvarende rigtige rumlige objekter ikke altid sammen.

Høreapparater og tænder

Også i den helt lille ende af skalaen er teknikken i dag så præcis, at du faktisk kan få udprintet emner ned i mikroskopstørrelse. Et eksempel fra Damvigs produktion er små dele til høreapparater, der i dag fremstilles individuelt til brugerne. Disse dele er ofte så små, at der kan ligge flere på en lillefingernegl.

Også meget tandteknisk arbejde kan virksomheden fremstille som 3D-print. Tandlægen scanner de dele, der skal erstattes, med en 3D-scanner og sender filen til 3D-print på enten et dentallaboratorium med de fornødne maskiner eller til Damvig Develop, som så 3D-printer en kunstig udgave med perfekt tilpasning. Sådanne 3D-scanninger bliver firmaet også bedt om at løse.
”Eksempelvis har vi hjulpet et par museer, der ville have scannet og 3D-printet nogle fortidsfund til undervisningsbrug.”

Damvig har især mange kunder blandt designvirksomheder, kunstnere og ikke mindst reklamebranchen, der ofte skal have fremstillet alle slags besynderligheder billigt og ikke mindst i en fart.
”De har ekstremt dygtige og hurtige grafikere, der kan ryste de nødvendige 3D-filer ud af ærmet på ingen tid,” forklarer Jesper Damvig.

3D-print er inde i en forrygende udvikling, men set med professionelle briller er denne udvikling nærmest blot lige begyndt. I den nærmeste fremtid er der nok ingen tvivl om, at 3D-print vil blive brugt mere og mere til udvikling og produktion. Det vil også blive muligt at 3D-printe flere og flere forskellige produkter af ikke bare metal og kunststof, men også medicin og mere direkte spiselige ting som chokolade, som man jo allerede er i stand til.

”Ser du på, hvad der er sket inden for de sidste tyve år, kan man sige, at vi er nået fra at kunne kravle til nu at kunne stå,” siger Jesper Damvig.
”Vi skal nu prøve at kunne gå, og om fem år kan vi måske løbe, og vi kan sprinte om 10 år. Og først da begynder vi måske at kunne tale om lidt flere spændende ting.”

Til produktion af madvarer og ernæringsprodukter er teknikken både for langsom og for dyr, og det vil den formentlig blive ved med at være,” vurderer 3D-specialisten.

”Levende celler, stamcellekulturer og lignende til brug som menneskelige reservedele ligger ligeledes lidt længere ude i fremtiden,” forklarer han.
Jesper Damvig mener, at 3D-print i fremtiden vil blive brugt til fremstilling af stadigt større ting – hele huse og forskellige bygnings- og maskinkonstruktioner.

Derfra er springet ikke langt til rumfart og kolonisering af andre planeter, da det er betydelig nemmere og billigere at medføre delene til en 3D-printer end til en månebase. Også militæret har naturligvis øje for 3D-printernes muligheder, og det amerikanske forsvar efterprøver for tiden muligheden af at erstatte ødelagte maskin- eller våbendele direkte på slagmarken med en stor lastbilsmonteret 3D-printer. Den idé tror Jesper Damvig til gengæld ikke på.

”Nej, det vil være alt for besværligt i forhold til bare at rekvirere nyt materiel fra det nærmeste materiellager,” lyder det fra 3D-specialisten.

3D-print – eller Rapid Prototyping, som det også kan kaldes – fungerer grundlæggende efter to principper. Enten skal et materiale varmes op og blive blødt, så det kan lægges lag på lag som en lagkage – efter angivelserne på 3D-filens konstruktionstegning. Eller også er råmaterialet flydende og skal så omvendt hærdes lag for lag. Der findes dog flere varianter af de to typer teknologi.

• SLA (Stereolithografi): Den oprindelige industrielle 3D-printer arbejder efter en teknik, hvor UV-lys får flydende plastic til at stivne.

• SLS (Selective Laser Sintering): Her smelter laseren forskellige nylonmaterialer i pulverform sammen.

• 3DP (Three Dimensional Printing): Sprøjter i stedet et bindemiddel ud fra printerhovedet, der limer pulvermateriale sammen til en fast form.

• FDM (Fused Deposition Modelling): Plastic eller metal varmes op til smeltepunktet og sprøjtes ud af et særligt printerhoved næsten som en blækprinter, hvorefter det straks stivner.

3D-printerne er på vej ind på det private marked. Damvig Develop følger denne udvikling nøje, men teknikken er efter firmaets produktionsansvarliges mening endnu ikke helt moden.

”Rigtig udbredt bliver 3D-print næppe, før de printere, der i dag er til salg i økonomiklassen under 5000 kroner, bliver så gode, at de også kan printe præcise emner, der virkelig holder i kvalitet og kan tåle brug,” vurderer Jesper Damvig og henviser gerne til specialfirmaer som Teccluster, der forhandler kvalitetsudstyr.

Her kan du få en hobbyprinter, der godt nok koster omkring 12.500 kroner, men også giver væsentlig bedre kvalitet og nytteværdi for pengene end de fleste af de simple printere, der koster under 5000 kroner, men så kun kan printe plasticterninger og holder en måned.

”Drejer det sig om små virksomheder, der vil forsøge sig med selvprint, er det helt naturligt for os at rådgive dem, og vi kan frit gøre det, da vi jo ikke sælger maskiner selv,” forklarer Jesper Damvig.

”Desuden er der ofte den sidegevinst, at giver vi ordentlig rådgivning, så kunden bliver tilfreds og begynder at bruge sit udstyr mere og mere, kommer der hurtigt en tid, hvor kundens udstyr ikke længere kan følge med, og så kommer vi jo ofte ind i billedet igen.” Det samme gælder, hvis du er privatperson og går med ønsker om at anskaffe dig en 3D-printer til hobbybrug.

Så skal man først og fremmest undersøge sit behov, råder Jesper Damvig.
”Derpå kan du så undersøge markedet for printere, der synes at kunne leve op til dine krav. Søg uvildig hjælp og ekspertise, lån ubetinget den udvalgte model med hjem. Mange 3D-printere støjer en del som følge af for billige servomotorer, og da en udprintning kan tage timer, skal du og dine omgivelser være parat til at finde sig i lyden.

Du skal også være opmærksom på, at nogle materialer lugter og desuden kan være skadelige ved stadig indånding. Så det er ikke nogen god idé at hjemmeprinte i soveværelset. Ganske vist tilbyder nogle producenter i stedet materialer baseret på majsstivelse, men det højner bestemt ikke kvaliteten. De fleste amatørprintere fylder i øvrigt også stadig en hel del. Men de skal nok blive både bedre, mindre og billigere, for patenterne er nu ved at udløbe på de gamle teknikker,” siger han.

[themepacific_accordion]
[themepacific_accordion_section title="Fakta"]

”Jeg lagde mærke til, at der ovre i hjørnet stod nogle kittelklædte tyskere og rodede med noget væske og en UV-laser.”

[/themepacific_accordion_section]
[/themepacific_accordion]