Integration av avståndsgivare i system för storskalig additiv tillverkning

Abstract

Hos Research Institutes of Sweden (RISE) finns en av Europas största 3D-skrivare som kan skriva ut en kajak i ett stycke. Den använder mycket hårdvara och mjukvara från ABB. Den fungerar så att en sträng av plast kommer ut ur en extruder och appliceras på en arbetsyta lager för lager tills en 3D-modell växer fram. Extrudern sitter på en robotarm från ABB som flyttar den i en förprogrammerad bana. När så stora 3D-modeller printas kan nya sorters problem uppstå. Stora volymer av plast expanderar mycket mer av värme än små volymer. Även bottenplattan expanderas av värme och krymper ihop igen när plasten stelnar, men på ett oregelbundet sätt. Hur arbetsytans ojämnheter ser ut förändras lite efter varje print. Extrudern flyttar sig som om arbetsytan var helt jämn men det är den alltså inte. Därför kan första lagret av plast bli olika tjockt på olika punkter på arbetsytan och därför fästa sämre på vissa punkter än andra. Om 3D-modellen inte fäster ordentligt kan den vika upp sig på kanterna och misslyckas. Därför behövs ofta flera försök per print. Då måste stora mängder av plast kasseras eller återvinnas vilket inte är hållbart. För att lösa detta problem har en sensor kopplats till 3D-skrivarens kontrollenhet. Denna sensor mäter hur mycket högre eller lägre bottenytan är jämfört med dess ursprungliga höjd. Sedan används dessa värden för att skapa en 3D-bild av hur bottenytan verkligen ser ut. Denna bild används av ett program från ABB för att flytta extrudern upp och ner så att den följer ojämnheterna i bottenytan. Då blir första lagret av plast jämntjockt och det behövs färre försök per print vilket är mer hållbart i miljöhänseende. I praktiken följer inte extrudern bottenytans ojämnheter exakt utan det finns en avvikelse på någon millimeter, men det är ändå en tydlig förbättring av 3D-skrivarens konstruktion.