BIA-Brukerstyrt innovasjonsarena

The general objective of this project was to reduce costs and time-to-market for injection moulding of plastics prototypes and end-use components in small series, based on innovative use of inexpensive mould inserts which can be fabricated fast. Such mould inserts will also give increased flexibility with regard to design modifications or customisation. Improved mould technology from this project will contribute to reduced costs and increased value creation for companies which develop, produce and use plastics components. The project focused on mould inserts made by additive manufacturing ("3D printing") with special polymer-based materials including composites, and utilised the delopment in additive manufacturing technologies and associated materials. The main activities in the project were post-processing of additively manufactured mould inserts (before mounting them in a mould frame), tests/analyses for understanding and predicting the performance and lifetime of such mould inserts, and new time-saving mould concepts. The project has contributed to improved mould inserts and new competence: - Studies of the performance and lifetime of mould inserts in injection moulding processes, and the resulting quality of injection moulded parts - Establishing simulation models for additively manufactured mould inserts in the injection moulding process - Methods for polishing surface and applying slip coatings - Hybrid solutions in which additively manufactured mould inserts are combined with machined metal parts - New mould insert solutions for effective injection moulding of small series of parts with complex geometries - New mould insert concepts in which a mould insert is cast in an additively manufactured mould - New mould frame system for rapid change of mould inserts - Testing and analysis of new special materials for additive manufacturing. The project has identified materials which, via additive manufacturing process parameters and post-processing parameters, offer a good combination of strength, fracture toughness and temperature resistance. - Estimation of the CO2 footprint of mould inserts manufactured with different methods and materials: Additively manufactured inserts in polymer-based materials have much lower footprint than inserts machined in aluminium or steel.

Virkninger for prosjektets deltakere og målgrupper: Først og fremst har resultatene nytteverdi for bedrifter som trenger sprøytestøpte prototyper og små produktserier. Basert på prosjektresultatene kan disse bedriftene raskt lage bedre, rimeligere og mer bærekraftige forminnsatser, med spesialløsninger og kompleksitet tilpasset bedriftenes individuelle behov. Resultatene er også relevante for former for andre bearbeidingsmetoder for plast og kompositter, f.eks. formblåsing og termoforming. Prosjektet har også bygd generell kompetanse om additiv tilvirkning med polymerbaserte materialer. Additivprosessene og -materialene som er testet og analysert i dette prosjektet er også relevante for andre tekniske komponenter med krevende spesifikasjoner. Videre er det slik at en del av markedet for sprøytestøping (og andre tradisjonelle plastbearbeidingsmetoder) vil overtas av direkte additiv tilvirkning. Plastbearbeidingsbedrifter i vareproduserende industri må derfor beherske både sprøytestøping og additiv tilvirkning. Effekter på samfunnsnivå: Resultatene vil bidra positivt til å møte den samfunnsutfordringen Norge har innen innovasjon i landbasert industri, hvor kostnadseffektiv produktutvikling er en viktig faktor. Videre vil prosjektet bidra til å sikre produktiviteten og konkurransedyktigheten til vareproduserende industri. "På lang sikt er det produktivitetsvekst, det at vi får mer ut av en gitt mengde innsatsfaktorer, som er den viktigste kilden til vekst", skrev Statistisk sentralbyrå i Økonomiske analyser nr. 1/2014. Resultatene kan bidra til, og stimulere til, produktinnovasjon for å møte viktige samfunnsutfordringer som f.eks. eldrebølgen og miljøvennlig energi. Additive forminnsatser muliggjør masseprodusert skreddersøm ("mass customisation") som f.eks. kan gi muligheter for rimelig og god tilpasning av hjelpemidler for eldre eller funksjonshemmede. Det kan også nevnes at material- og prosessteknologi relatert til additiv tilvirkning er strategiske satsningsområder for de tre FoU-miljøene som er involvert i denne søknaden. Disse miljøene vil bruke resultatene til å utvikle nye idéer og prosjekter mot andre bruksområder og markeder. Prosjektet har også bidratt til utvikling av undervisningstilbudet innen additiv tilvirkning på NTNU (Gjøvik) og Universitetet i Sørøst-Norge (Vestfold campus).

Den overordnede idéen er å redusere kostnader og time-to-market for sprøytestøping av plastkomponenter i små serier (både prototyper og komponenter for markedet) ved innovativ bruk av forminnsatser som er rimelige og som kan fremstilles raskt. Forminnsatsene vil hovedsakelig lages med additiv tilvirkning ("3D-printing") i plastbaserte materialer, men deler lagd med høyhastighetsmaskinering av spesielle aluminiumslegeringer vil også inngå i noen innsatsløsninger. Det overordnede nyhetselementet er å lage additive forminnsatser som gir støpte deler med mye bedre overflatefinish enn i dag. En av utfordringene er å kombinere dette med å ha forminnsatser med god mekanisk ytelse, da de mest aktuelle materialene med best overflatefinish rett fra additivmaskinen er ganske sprø. Forskning på poleringsmetoder vil være en del av dette. Et annet sentralt tema er å forbedre dimensjonstoleransene til støpte deler. Forbedrede forminnsatser fra dette FoU-prosjektet vil bidra til verdiskapning for de som utvikler, produserer og bruker plastkomponenter. I tillegg til prosjektlederen OM BE Plast er følgende partnere med i dette prosjektet: ABB, Mascot Electronics, Nilssen 3D Service, Norbit ODM, Nordic 3D, NTNU, PLM Group, Rottefella, SINTEF, Sleipner Motor, Stokke og Ulefos Esco. SINTEF er den sentrale FoU-partneren.