Ferbe skapar ”omöjliga” geometrier med lasercusing

Lasercusing är en ny teknik från tyska Concept Laser för att smälta samman metallpulver som stål, titan, aluminium i tunna skikt till en färdig produkt. I motsats till sintrat material, skapas ett till 99,8% homogent material som är polerbart, vattentätt och härdbart upp till 54HRC. Processen styrs med solidmodellerande cadcam. – Bara fantasin sätter gräns för vad man kan göra med den här tekniken, säger Bim Brandel, VD för Ferbe Tools. Företaget som tillverkar högpresterande kvalitetsverkyg till en mängd branscher: 2K-verktyg, multikavitetsverktyg, etageverktyg och verktyg för co-injection, såg när den nya tekniken presenterades, genast möjligheterna. – Vi håller alltid ögonen öppna för ny teknik och så snart som vi kunde konstatera att den klarade höghållfast stål som sintrades på rätt sätt, var investeringen på 6 miljoner inget att tveka över, säger Bim Brandel. – Med Lasercusing kunde vi nu börja skapa väldigt komplexa, ”omöjliga” geometrier i höghållfast varmarbetsstål. Förut var det inte möjligt.

Optimalt placering
- Kylkanaler kan placeras på ett optimalt sätt utan hänsyn till produktionstekniska aspekter. Det är enkelt att göra pilformade, spiralformade eller andra tredimensionella former på kylkanalerna. Detta leder till effektivare kylning, förbättrad temperering och väsentligt reducerad cykeltid. Samtidigt får man en stabilare formsprutningsprocess och därigenom en bättre slutprodukt. – Cykeltiden på formsprutade detaljer kan reduceras med upp till 40% samt minska problematiken i formsprutningsverktyg med sugningar och andra problem. Tekniken använder vi mycket i våra verktyg, berättar Bim Brandel. – Ett exempel är en kund som hade problem med överhettning i ett område på en plastburk. Vi kunde hjälpa honom genom att lägga i lämpliga kanaler för kylvätska i formsprutningsverktyget. Cykeltiden minskade direkt med 20 procent, vilket betyder mycket eftersom det handlade om 20 maskiner. Fyra maskiner kunde därför frigöras för andra jobb.

Spara tid
-För att spara tid bygger Ferbe ibland verktyg till en del med konventionell teknik och adderar sedan en mer komplex del gjord med Lasercusing. I världen idag finns ännu så länge bara ett 40-tal Lasercusing-maskiner, de flesta i Tyskland. – En anledning till att tekniken ännu inte har fått större spridning är att maskinerna är dyra – runt 6 miljoner kr. Tillverkaren i Tyskland säljer inte heller till USA eller Asien för att kunna behålla tekniken. Vid traditionell laser-sintring med stålpulver dopas i allmänhet detta med t ex tenn. – Slutprodukten håller bra tryckmässigt men draghållfastheten är sämre – motsvarande den för tenn. Skillnaden är att vi med Lasercusing helsmälter materialet. Man kan nästan kalla det för mikrosvetsning. Då får man upp både tryck- och draghållfasthet och produkten kan dessutom härdas, vilket vi gör efteråt från säg 40-44 upp till 52-54. Stålkvaliteten blir jämförbar med Uddeholms Orvar, förklarar Bim Brandel.

-Bygga upp I LaserCusing används patenterad teknik för att bygga upp en detalj skiktvis med hjälp av 3D cad-data. Det sker i slumpartade, stokastiska, mönster för att eliminera spänningar i den färdiga produkten. Noggrannheten kan göras så god som 5µ. Byggtiden för ett verktyg kortas avsevärt jämfört med konventionell teknik och bygget sker helt automatiskt i maskinen. – Maskinen går dygnet runt. Ett bygge som annars skulle ta tolv dagar blir klart på sju, säger Bim Brandel. Med Lasercusing går det alltså att lösa huvudproblemet med formsprutningsverktyg: att värmeöverföring från plasten via stålet begränsas av stålets värmeledningsförmåga. – Oftast har man försökt lösa detta genom att sätta in bl a koppar som hjälp, men sådana åtgärder har bara begränsad effekt, förklarar Bim Brandel. – Däremot: ju kortare sträcka du har mellan den formade stålytan och kylslingan desto bättre avleds värmen – det är viktigare än materialval. Och med Lasercusing kan vi lägga in kylslingor, kapillärer, bara några millimeter under stålytan. Det medger oöverträffade kylegenskaper – kylvätskan sköljer under ytan och ger verktyget en absolut jämn temperatur. Med ett sådant optimerat verktyg kan formsprutningsprocessen gå ruskigt fort, förklarar Bim Brandel.
Loopad kylning
- När vi började med Lasercusing tänkte vi utnyttja loopad kylning, men kom sedan på att vi kan använda konturanpassad 3D-kylning – bara för att man har borrat runt hela sitt liv, så finns det här inget som säger att kylkanalerna måste vara runda. – I vår senaste version lägger vi även in speciella håligheter för att förstärka bärigheten i verktygets yta, säger Bim Brandel som berättar om en ny, otestad idé: – Om man ska köra ett verktyg varmt så värmer man idag hela verktyget, vilket innebär väldiga energiförluster. Istället skulle man kunna man värma enbart verktygets yta, just där plasten ska träffa. Med ett verktyg som väger ett ton skulle det på så sätt gå att spara stora summor. Lasercusing kan också användas för att reparera skadade detaljer. – Man slipar ner dem till en viss nivå och kan sedan med lasern bygga upp dem igen. Största Ferbe är den största oberoende tillverkaren av tekniskt avancerade små och medelstora verktyg till polymerindustrin. – Vi tillverkar också enstycks högprecisionsprodukter, t ex fixturer åt kunder som SKF eller Hasselblad, för att hålla våra maskiner igång. Främst konstruerar man för det egna behovet men tar också in udda konstruktionsjobb, säger Bim Brandel, liksom uppdrag i optisk- eller koordinatmätning utifrån. – 2K-tekniken för dubbelgjutning, som utvecklades i Gislaved, började vi med redan 1957. Celluloid Gislaved utvecklade i början på 60-talet en formsprutningsmaskin som hade dubbla sprutor och kunde vända. Så då kunde vi tillverka helautomatiska verktyg.
- På 70-talet gjorde vi mycket åt Electrolux och Asea. När cellulloidens patent gick ut 1989 kunde alla tillverkare av formsprutningsmaskiner erbjuda 2K, vilket var bra för oss eftersom vår kundbas då breddades ordentligt. Dubbelgjutning är en teknik som ofta används för att kombinera två materials unika egenskaper. Det kan till exempel vara en lucka i hårt material som ska kombineras med ett gångjärn i mjukt material, eller en symbol som gjuts in i ett annat material för att förhindra symbolen från att nötas bort. – Tekniken och materialen utvecklas ständigt och vi har säkerligen bara sett början på vilka användningsområden tekniken kan utnyttjas till. Verktyg för dubbelgjutning är komplicerade och det finns många tekniska grundprinciper att ta hänsyn till, t ex robotflytt, rundbord, indexplatta, core-back och Spin-Stack teknologi. – Det här ställer väldigt höga krav på oss, varje verktyg är unikt och innebär tuffa problemlösningar – och det gillar vi, förklarar Bim Brandel. – Företagets inriktning innebär att vi idag inte konkurrerar med tillverkare i lågkostnadsländer. Konkurrenterna finns i första hand i Europa, säger Bim Brandel. Planerna på en utbyggnad i Gislaved skrinlades under ekonomikrisen men är åter aktuella. – Den nya delen ska bl a rymma en 7,5-tons kran för tunga lyft.

FAKTA
Lasercusing: Lasercusing kan användas för direkt tillverkning av komponenter som byggs upp skiktvis med hjälp av 3D-data. För att bygga upp lager, typiskt 20-50 µm, av metall används en patenterad stokastisk exponeringsstrategi som kraftigt minskar spänningar i den färdiga detaljen. En mängd olika metaller och legeringar kan användas sedan de först omvandlats till pulver i en atomiseringsprocess. Pulvrets egenskaper och distribution är optimerade för processen. Ordet Lasercusing är skapat av en sammanslagning av Concept Laser och Fusing.
FAKTA FERBE TOOLS: Ferbe Tools AB i Gislaved som startades 1954, utnämndes 2010 och 2011 till Skandinaviens främsta verktygstillverkare av formverktyg för plastindustrin. Företaget levererar högpresterande kvalitetsverkyg som 2K-flerfärgsverktyg genom dubbelgjutning i vändverktyg, multikavitetsverktyg, etageverktyg och verktyg för co-injection och helt nyckelfärdiga lösningar. Dessutom erbjuder man robotarmar, fixturer för bearbetning/montering/kontroll, mätning med avancerad mätutrustning samt prototyptillverkning, både enstyck och kortare serier samt speciallego som maskindetaljer, likare och unika komponenter. Kunderna finns bland ledande tillverkare av avancerade plastprodukter inom medicin-, bil- och förpackningsindustrin. Omsättningen i Sverige är f n ca 50 MSek.
I koncernen ingår Ferbe Lanka i Sri Lanka, Industrial Molds, Pyramid Plastics och Fusion International i USA samt Pyramid de Mexico i Mexico. Antal medarbetare är totalt ca 240.

Av Per Bergbom