Nestemäinen metallitulostus saattaa tulla ‘tuottavaksi voimaksi valmistuksen ja suunnittelun kentässä’

Additiivinen valmistus eli 3D-tulostus on pitkään ollut kiehtova teknologia, koska sillä on mahdollisuuksia edistää lukuisia toimialoja, kuten puolijohteita, tieteellisiä laitteita ja rakentamista. Viime vuosina tämä potentiaali on saavuttanut käännekohdan ja alkanut muuttua todellisuudeksi. Tuorein esimerkki tulee Massachusetts Institute of Technologysta (MIT), jossa tutkijaryhmä esitteli uuden additiivisen valmistuksen menetelmän nimeltä nestemäisen metallin tulostus (LMP).

Mitä on nestemäinen metallitulostus?

Uusi nestemäisen metallin tulostusmenetelmä (LMP) on sulaan metalliin perustuva additiivisen valmistuksen muoto. Prosessiin kuuluu:

1. Luo ennalta määritetty työkalu­reitti.
2. Lämmittää ja pitää metallia, kuten alumiinia, lämpötilassa juuri sen sulamispisteen yläpuolella uunilla toimivan sulatusastian sisällä.
3. Annostella sulavaa metallia työkalu­reitin mukaan painovoimalla syötettävän säädettävän suuttimen kautta, joka on kytketty sulatusastiaan.

On tärkeää huomata, että tekniikan kehittänyt tutkimusryhmä toteaa seuraavaa: ”Nestemäisen metallin tulostus muistuttaa periaatteeltaan vapaamuottivalua, jossa suuri määrä metallia sulatetaan ja annostellaan nopeasti ennalta määritettyä työkalurataa pitkin kolmiulotteisen muodon tuottamiseksi.” Erona on, että tämä prosessi on nopeampi, tarjoaa huomattavasti paremman hallinnan ja mahdollistaa monimutkaisemmat muodot ja rakenteet.

Onko tarvetta?

Teollisuudessa kehitetään jatkuvasti uusia lähestymistapoja nykyisiin prosesseihin ja tekniikoihin, mutta kaikilla ei ole riittäviä perusteita käyttöönotolle. LMP:tä kehittävä ryhmä uskoo oman menetelmänsä olevan poikkeus ja tunnistaa ensin selvästi pitkään jatkuneen ongelman.

”Metallien nykyisiin additiivisiin tekniikoihin liittyy merkittäviä käsittelykustannuksia, alhaisia tuotantonopeuksia ja vaikeasti skaalattavia tuotantoympäristöjä.”

Nämä rajoitukset huomioon ottaen ryhmä uskoo LMP:n voivan ratkaista niistä jokaisen.

”Nykyisten metallien additiivisten tekniikoiden rajoitusten voittamiseksi ehdotamme LMP:tä: skaalautuvaa ja kustannustehokasta teknologiaa rakenneosien nopeaan tulostamiseen. Nestemäisen metallin tulostus tarjoaa arkkitehtuurin metallitulostukseen uuden paradigman siirtämällä painopisteen pienistä, hitaista ja tarkkaresoluutioisista osista suuriin, nopeisiin ja keskitarkan resoluution rakenneosiin.”

Jos ryhmä on oikeassa LMP:n kyvystä ratkaista metallien additiivisten tekniikoiden jatkuvat ongelmat, tulevaisuudessa romualumiinille voidaan antaa uusi käyttötarkoitus sulattamalla se ja tulostamalla siitä suurten rakenteiden osia.

LMP:n (nestemäisen metallitulostuksen) potentiaalisimmat hyötyjät

Additiivinen valmistus on kehittynyt harppauksin viime vuosina. LMP tarjoaa nyt toteuttamiskelpoisen väylän teknologian hyödyntämiseen suuremmassa mittakaavassa ja eri toimialoilla, kuten ilmailu- ja avaruusalalla. Yksikään alla mainituista yrityksistä ei ole virallisesti ottanut LMP:tä käyttöön, mutta kaikilla on ilmailu- ja avaruusliiketoimintaa, joka voisi tulevaisuudessa hyötyä menetelmästä.

*Alla esitetyt luvut olivat oikein kirjoitushetkellä ja voivat muuttua. Jokaisen mahdollisen sijoittajan tulee tarkistaa tunnusluvut.*

1.  General Electric

GE Hintakaavio

Nestemäisen metallin tulostuksen (LMP) käyttöönotto tarjoaa merkittävän mahdollisuuden parantaa valmistuksen tehokkuutta ja innovointia erityisesti GE:n ilmailu- ja energiasektoreilla.

LMP:n avulla GE voisi mullistaa monimutkaisten metalliosien tuotannon, pienentää kustannuksia ja nopeuttaa valmistusta. Menetelmä voisi olla erityisen hyödyllinen suihkumoottorien osissa, sillä sen kyky tuottaa nopeasti prototyyppejä ja laadukkaita, monimutkaisia metalliosia sopii hyvin GE:n tavoitteeseen johtaa ilmailu- ja avaruusvalmistuksen teknologiaa ja tehokkuutta.

2. Boeing

BA Hintakaavio

Ilmailu- ja avaruusvalmistuksen tulevaisuutta arvioivien sijoittajien tulisi huomioida LMP:n kyky luoda monimutkaisia ja kevyitä metallirakenteita. General Electricin (GE.TO ) tavoin sen käyttöönotto voisi muuttaa nopeasti Boeingin tuotantoprosessia, erityisesti lentokoneenosissa, joissa paino ja lujuus ovat ratkaisevia.

Kehitys paitsi virtaviivaistaisi Boeingin prosesseja, myös voisi johtaa tehokkaampien ja ympäristöystävällisempien lentokoneiden kehittämiseen kasvavan kestävien ilmailuratkaisujen kysynnän mukaisesti.

3. Honeywell International Inc.

HON Hintakaavio

LMP-teknologian lisääminen Honeywell Internationalin (HON ) valmistusvalikoimaan voisi tuoda huomattavia hyötyjä etenkin sen ilmailu- ja avaruusliiketoiminnalle sekä suorituskykyisten materiaalien sektorille. LMP voisi tehostaa ilmailu- ja avaruuskomponenttien tuotantoa ja vahvistaa Honeywellin kilpailukykyä General Electricin ja Boeingin rinnalla.

Suorituskykyisten materiaalien sektorilla LMP:n tarkkuus ja tehokkuus metallitulostuksessa voisivat lisäksi helpottaa innovatiivisten tuotteiden kehittämistä, mikä tukee Honeywellin strategista painotusta teknologiajohtajuuteen ja markkinaerotteluun. Käyttöönotettuna prosessi voisi tarjota kiinnostavan mahdollisuuden teollisen innovoinnin eturintamassa toimivasta yrityksestä kiinnostuneille sijoittajille.

Lopulliset ajatukset

Additiivinen valmistus on osoittanut tulleensa jäädäkseen, ja LMP:n kaltaiset tekniikat avaavat uusia käyttömahdollisuuksia. LMP:n tutkijaryhmä kiteyttää asian parhaiten.

”Lopuksi osoitamme, että LMP:llä on mahdollisuus nousta tuottavaksi voimaksi valmistuksen ja suunnittelun kentällä sekä prototyyppityökaluna että nopean, edullisen, laajamittaisen ja kiertotalouteen perustuvan tuotannon muotona.”