â Men det Ă€r mer komplicerat Ă€n sĂ„, konstaterar Anton Wiberg, postdoc och projektledare inom en del av omrĂ„det additiv tillverkning vid Linköpings universitet. Bland annat mĂ„ste vi kvalificera tillverkningen, kunna repetera den, sĂ€kra hĂ„llfastheten och studera materialet, kostnader och effekter pĂ„ miljön. För oss forskare blir det mĂ„nga frĂ„gor.
En 3D-utskrift av ett höftben i naturlig storlek. PÄ sÄ vis kan ortopederna trÀna pÄ ett realistiskt sÀtt. Foto Thor Balkhed Additiv tillverkning Àr begreppet för det som kallas 3D-utskrift. Tillverkningsprocessen skiljer sig helt frÄn vanlig, traditionell tillverkningsindustri. HÀr finns gott om fördelar:
TillgÀnglighet Àr viktigt. PÄ relativt kort tid har du produkten i handen. Tillverkningen Àr kanske inte bÀttre för miljön, men minskade transporter kan göra skillnad och ge lÀgre totalkostnader. Man kan tillverka saker styckvis och individanpassa detaljerna.
â De traditionella tillverkningsprocesserna Ă€r ju vĂ€ldigt mogna. Man vet mycket vĂ€l hur man frĂ€ser ur nĂ„got för att fĂ„ rĂ€tt form. Nu kommer det in helt nya metoder med 3D-utskrift. Det blir en stor osĂ€kerhetsfaktor. Men mycket talar för att de nya metoderna ocksĂ„ mognar, sĂ€ger universitetslektorn Joakim Holmberg.
Det blir omkring 2 000 smĂ„ âbearbetningarâ eller tillĂ€gg av material per sekund. Hela biten blir glödande varm, nĂ„got som syns pĂ„ bilden. Foto Thor Balkhed Det susar i laboratoriet. FlĂ€ktarna hĂ„ller temperaturen och luftens kvalitet i schack. Allt Ă€r kopplat till ett system med sĂ€rskilda filter. Mitt i det ljudisolerade rummet stĂ„r en maskin. Den skriver ut material i metall. Temperaturen i byggkammaren behöver vara omkring 1âŻ000 grader. Labbet Ă€r stĂ€ngt men samtidigt öppet. Det finns fönster dĂ€r nyfikna studenter kikar in ibland.
Forskningsingenjören Jinghao XU.
â Det vĂ€njer man sig vid. Det Ă€r viktigt med en laboratoriemiljö som kan inspirera andra. Vi vill att den hĂ€r ytan ska bli tillgĂ€nglig som testbĂ€dd för bĂ„de forskare, studenter och nĂ€ringslivet, sĂ€ger Anton Wiberg.
Vid 3D-utskrift skapas materialet, produkten och dess geometri samtidigt. Det stÀller vÀldigt höga krav pÄ hela processen, frÄn metallpulver till en geometrisk form.
Geometrin, alltsÄ produktens form, pÄverkar hela tillverkningen och Àven det slutliga materialets kvalitet. Anton Wiberg hÄller fram en platta med exempel pÄ olika former.
Prover av olika utskrifter. Produktens form pĂ„verkar bĂ„de tillverkningen, materialet och hĂ„llfastheten. Foto Thor Balkhed â Titta hĂ€r, den kvadratiska biten fĂ„r bĂ€ttre egenskaper och mycket finare yta. Medan de som varierar i form fĂ„r sĂ€mre egenskaper. Med en mindre detalj gĂ„r det snabbare och temperaturen blir högre eftersom du stoppar in mer energi pĂ„ mindre tid pĂ„ samma stĂ€lle. Det Ă€r en av de saker som vi försöker att ta hĂ€nsyn till, sĂ€ger Anton Wiberg.
Foto Thor Balkhed Forskarna ser mÄnga anvÀndningsomrÄden för 3D-utskrift. Till exempel nya typer av ihÄliga strukturer i metall som ska kunna bÀra mer i förhÄllande till sin vikt Àn vanlig, massiv metall. Men ocksÄ olika typer av polymerer, alltsÄ plast.
â I princip alla material kan 3D-printas om man vĂ€ljer rĂ€tt teknik. Men konsekvenserna av additiv tillverkning spĂ€nner över en produkts hela livscykel och tvingar oss att omvĂ€rdera hur produkter utformas, tillverkas, anvĂ€nds och Ă„tervinns, sĂ€ger Johan Moverare, professor och forskningsledare inom omrĂ„det additiv tillverkning.
Medicinska tillÀmpningar Àr ett av omrÄdena som de fokuserar pÄ. Anton Wiberg har arbetat med utskrifter av höftben, tillsammans med Joakim Holmberg och forskningsingenjören Jinghao Xu samt ortopeden Jörg Schilcher, forskare vid Medicinska fakulteten. Det görs med ett plastmaterial som ska likna strukturen i mÀnskligt skelett.
FrÄn bilder av en skiktröntgen skriver de ut en modell i naturlig storlek som Àr mycket lik den höftled som faktiskt ska opereras.
PĂ„ sĂ„ vis kan kirurgerna diskutera ingreppet i förvĂ€g. De kan öva pĂ„ att borra och skruva i det utskrivna âben-materialetâ och pĂ„ att sĂ€tta fast implantat med skruvar â före den faktiska operationen. De kan ocksĂ„ öva pĂ„ nya metoder och mer avancerade ingrepp.â TrĂ€ning kan bĂ„de minska operationstiden och ge bĂ€ttre resultat, sĂ€ger Anton Wiberg.
En 3D-utskrift av ett höftben i naturlig storlek. PÄ det hÀr sÀttet kan ortopederna trÀna pÄ ett realistiskt sÀtt. Foto Thor Balkhed
Arbetet sker tvĂ€rvetenskapligt med forskare och ortopeder pĂ„ Region Ăstergötland och vid Medicinska fakulteten. TrĂ€ningen har endast utförts i workshop-format. Det sker inte i samband med operation. Men forskningen har presenterats pĂ„ vetenskapliga konferenser, och ska sammanstĂ€llas i artiklar för publicering. Ett annat samarbete sker med ett medicinskt företag, Swemac, som gör titanspikar för höftleder och handleder. DĂ€r handlar det om att utveckla en helt ny tillverkningsprocess.
Vilka vetenskapliga vinster finns i samverkan med företag och organisationer?
â Stora vinster, eftersom vi kan stĂ€lla frĂ„gor i vĂ„r forskning som Ă€r relevanta för framtidens tillĂ€mpningar, sĂ€ger Anton Wiberg.
Johan Moverare sammanfattar det sÄ hÀr:
â Det finns mĂ„nga goda exempel pĂ„ hur additiv tillverkning bidrar till att göra produkter effektivare, billigare och miljövĂ€nligare. Men det mĂ„ste göras pĂ„ rĂ€tt sĂ€tt och det finns fallgropar. Fortfarande finns det vĂ€ldigt mĂ„nga utmaningar som vi mĂ„ste lösa tillsammans med industri och andra organisationer i samhĂ€llet.
Foto Thor Balkhed
TillgÀnglighet Àr viktigt. PÄ relativt kort tid har du produkten i handen. Tillverkningen Àr kanske inte bÀttre för miljön, men minskade transporter kan göra skillnad och ge lÀgre totalkostnader. Man kan tillverka saker styckvis och individanpassa detaljerna.
Det Àr viktigt medPÄ minussidan finns osÀkerheter kring kvalitet, och en allmÀn skepsis. Additiv tillverkning ökar men har inte mognat Ànnu.
en laboratoriemiljö som
kan inspirera andra
â De traditionella tillverkningsprocesserna Ă€r ju vĂ€ldigt mogna. Man vet mycket vĂ€l hur man frĂ€ser ur nĂ„got för att fĂ„ rĂ€tt form. Nu kommer det in helt nya metoder med 3D-utskrift. Det blir en stor osĂ€kerhetsfaktor. Men mycket talar för att de nya metoderna ocksĂ„ mognar, sĂ€ger universitetslektorn Joakim Holmberg.
â Det vĂ€njer man sig vid. Det Ă€r viktigt med en laboratoriemiljö som kan inspirera andra. Vi vill att den hĂ€r ytan ska bli tillgĂ€nglig som testbĂ€dd för bĂ„de forskare, studenter och nĂ€ringslivet, sĂ€ger Anton Wiberg.
Vid 3D-utskrift skapas materialet, produkten och dess geometri samtidigt. Det stÀller vÀldigt höga krav pÄ hela processen, frÄn metallpulver till en geometrisk form.
Geometrin, alltsÄ produktens form, pÄverkar hela tillverkningen och Àven det slutliga materialets kvalitet. Anton Wiberg hÄller fram en platta med exempel pÄ olika former.
â I princip alla material kan 3D-printas om man vĂ€ljer rĂ€tt teknik. Men konsekvenserna av additiv tillverkning spĂ€nner över en produkts hela livscykel och tvingar oss att omvĂ€rdera hur produkter utformas, tillverkas, anvĂ€nds och Ă„tervinns, sĂ€ger Johan Moverare, professor och forskningsledare inom omrĂ„det additiv tillverkning.
Medicinska tillÀmpningar Àr ett av omrÄdena som de fokuserar pÄ. Anton Wiberg har arbetat med utskrifter av höftben, tillsammans med Joakim Holmberg och forskningsingenjören Jinghao Xu samt ortopeden Jörg Schilcher, forskare vid Medicinska fakulteten. Det görs med ett plastmaterial som ska likna strukturen i mÀnskligt skelett.
FrÄn bilder av en skiktröntgen skriver de ut en modell i naturlig storlek som Àr mycket lik den höftled som faktiskt ska opereras.
Utskriften fungerarâ Meningen Ă€r att lĂ€karna ska kunna trĂ€na sig pĂ„ ingreppet inför en operation. Vi har utvecklat en programvara som gör om bilderna frĂ„n CT-skanning. Programvaran Ă€r enkel att anvĂ€nda. Utskriften fungerar med en vanlig hobbyskrivare. Det hĂ„ller kostnaderna nere, sĂ€ger Anton Wiberg.
med en vanlig hobbyskrivare.
Det hÄller kostnaderna nere
PĂ„ sĂ„ vis kan kirurgerna diskutera ingreppet i förvĂ€g. De kan öva pĂ„ att borra och skruva i det utskrivna âben-materialetâ och pĂ„ att sĂ€tta fast implantat med skruvar â före den faktiska operationen. De kan ocksĂ„ öva pĂ„ nya metoder och mer avancerade ingrepp.â TrĂ€ning kan bĂ„de minska operationstiden och ge bĂ€ttre resultat, sĂ€ger Anton Wiberg.
Arbetet sker tvĂ€rvetenskapligt med forskare och ortopeder pĂ„ Region Ăstergötland och vid Medicinska fakulteten. TrĂ€ningen har endast utförts i workshop-format. Det sker inte i samband med operation. Men forskningen har presenterats pĂ„ vetenskapliga konferenser, och ska sammanstĂ€llas i artiklar för publicering. Ett annat samarbete sker med ett medicinskt företag, Swemac, som gör titanspikar för höftleder och handleder. DĂ€r handlar det om att utveckla en helt ny tillverkningsprocess.
Vilka vetenskapliga vinster finns i samverkan med företag och organisationer?
â Stora vinster, eftersom vi kan stĂ€lla frĂ„gor i vĂ„r forskning som Ă€r relevanta för framtidens tillĂ€mpningar, sĂ€ger Anton Wiberg.
Johan Moverare sammanfattar det sÄ hÀr:
â Det finns mĂ„nga goda exempel pĂ„ hur additiv tillverkning bidrar till att göra produkter effektivare, billigare och miljövĂ€nligare. Men det mĂ„ste göras pĂ„ rĂ€tt sĂ€tt och det finns fallgropar. Fortfarande finns det vĂ€ldigt mĂ„nga utmaningar som vi mĂ„ste lösa tillsammans med industri och andra organisationer i samhĂ€llet.
