Svenskt industriföretag först i världen med 3D-printning av flygplans­komponenter

GKN Aerospace är Sveriges största industriföretag inom flyg- och rymdindustri. Företagets flygmotorkomponenter finns i mer än 90 procent av nya, stora civila passagerarflygplan och de tillverkar även komponenter och motorer till militära flyg och rymdraketer, men det är en mindre del av verksamheten.

I höstas invigde bolaget sin produktionsanläggning för industrialisering av 3D-printing, även kallad additiv tillverkning. Traditionellt tillverkas flygplanskomponenterna genom att man fräser ut delarna ur ett stort metallblock. Det resulterar i mycket spill och när spillet säljs vidare har kvaliteten försämrats. Med en av metoderna inom additiv tillverkning bygger GKN Aerospace upp komponenterna bit för bit med lager av metalltråd eller pulver, vilket blir viktiga komplement till metoderna med gjutgods och smide.

En viktig drivkraft för GKN Aerospace att använda additiv tillverkning är att de kan använda betydligt mindre material. På den första komponenten som de nu tillverkar sparar de 160 kg titan per produkt. Det innebar att de förra året slapp att köpa 16 ton titan.

– Om man inte jobbar i den här branschen, kan man bli förvånad över hur mycket spill det blir i traditionell tillverkning. Vi köper stora klumpar av metall för att få en detalj som är väldigt optimerad, berättar Sébastien Aknouche, affärsområdeschef för Material Solutions på GKN Aerospace.

– Det gör vi för att våra produkter ska ha optimala materialegenskaper och ska finnas i flygplan som ska flyga under 40 år. De ska klara en rad hårda förhållanden och krav, säger han vidare.

Detta ställer även väldigt hårda krav på detaljerna som produceras med 3D-printing. Det har också varit en lång utvecklingsresa för GKN Aerospace. De började undersöka möjligheterna med additiv tillverkning för över 20 år sedan, och första detaljen som levererades med additiv tillverkning var för tolv år sedan. Nu har företaget gått vidare, via en pilotanläggning, till att i höstas formellt inviga produktionsanläggningen. Men det hela tog riktig fart under coronapandemin, då leverantörskedjorna inte fungerade.

– Vi är beroende av stora gjuterier i USA, men de skickade hem sina anställda under pandemin. Efter pandemin var det många av de anställda som hade hittat andra jobb och de har haft svårt att hitta ny personal. Vi är nu i en situation där våra kunder vill beställa mer och mer från oss, men våra leverantörer lyckas inte rampa upp sin tillverkning, säger Sébastien Aknouche.

Additiv tillverkning innebär också att GKN Aerospace inte måste beställa stora gjutgods utan i stället kan de beställa fem mindre bitar och svetsa ihop dem och sedan lägga pulver på det.

– Genom denna metod har vi flera sätt att ta fram en produkt och blir därigenom mindre beroende i leverantörskedjan. Försörjningstrygghet är en viktig drivkraft för oss i den här satsningen. På den civila sidan hjälper det oss att sälja mer, medan det i vår militära verksamhet är en strategisk fråga att ha en säker leverantörskedja, säger Sébastien Aknouche.

Hittills har GKN Aerospace gjort komponenter som ser likadana ut som vid gjutning eller smide. Nästa stora steg blir när de kan designa och bygga för additiv tillverkning.

– Genom att i stället printa material skapas helt nya möjligheter hur man kan designa våra produkter. Med ny design kan vi också göra prestandaökningar och mer hållbara motorer, som också gör flygplanen lättare och kan använda mindre bränsle. Det är dit vi vill komma, men flyget är en konservativ bransch som gör att vi behöver ta detta stegvis, säger Malin Andersson, produktionschef inom affärsområdet Material Solutions på GKN Aerospace.

Kommande tre år kommer bolaget därför att fortsätta ersätta existerande design, men omkring 2028 beräknas de kunna sätta i gång nästa generations motor med ny 3D-printing.

Genom industrialiseringen i den nya verkstaden visar GKN Aerospace att additiv tillverkning kan konkurrera kostnadsmässigt med traditionella metoder. Även om tekniken hittills varit dyrare än konventionell tillverkning, menar Sébastien Aknouche och Malin Andersson att den ändå står sig väl mot smide och gjutning.

– När vi kommer upp i volym med additiv tillverkning kommer det att bli mycket mer konkurrenskraftigt än nuvarande produktion. Men viktigast för kunderna nu är att vi kan tillverka deras produkter och att det finns en försörjningstrygghet, avslutar Malin Andersson.

Fakta Additiv tillverkning/3D-printing

Additiv tillverkning, som även kan kallas 3D-printing, är en tillverkningsprocess där material byggs upp lager för lager för att skapa en önskad form. Detta skiljer sig från traditionella metoder, där formen i stället skapas genom att material avlägsnas, exempelvis genom svarvning eller fräsning. Tekniken kan användas för att tillverka mycket komplexa och detaljerade former och används redan idag inom många branscher. Materialet som byggs upp i processen kan utgå från olika materialtyper, exempelvis pulver eller tråd. Fördelarna med additiv tillverkning är bland annat minskad materialåtgång och möjligheten att skapa avancerade geometrier.

Källa: GKN Aerospace