Många är de hus som skrivs ut i strängar, oftast med rundade hörn, i vad som kallas betong men egentligen är mer likt gammaldags lera. Men det finns också problem, möjligheterna att få ett tillräckligt flytande material som bibehåller sin form både när det utsätts för tryck och när det torkar är en svårövervinnlig kombination. Antingen deformeras strukturerna något under utskriften eller så bildas torrsprickor i det utskrivna materialet.
Det är först under de senaste åren som grundmaterialen för 3D-printing har börjat utvecklas med hänsyn till klimat och cirkularitet. Flera företag utvecklar lösningar till träfiber- och cellulosabaserade material som är så naturnära som möjligt.
RISE var tidigt med i utvecklingen med målet att få ut tekniken till små och medelstora företag.
– Vi hade ett samarbete med ABB om att undersöka möjligheten att använda industriella robotar för 3D-printing. Vi kopplade ihop en befintlig ABB-robot med en extruder (se faktaruta) och började experimentera. Vi ville utforska teknikområdet runt 3D-printing för att kunna skriva ut större objekt och med högre hastighet än traditionella FDM-system, säger Seyed Hosseini, ansvarig vid Applikationscenter för additiv tillverkning hos RISE.
Formgivaren Malin Fleen var en av de första i Sverige som jobbade med 3D-printade möbler. För sitt examensarbete vid Göteborgs universitet 3D-printade hon en träfiberbaserad stomme som hon bearbetade och sedan klädde med linne som hon epoxybehandlade. En lamineringsteknik som är vanlig inom båtindustrin. Fåtöljen visades upp bland annat under Stockholm furniture fair 2020.
Några år senare, 2022, vann Reform chair Årets möbel i Elle deco design awards. Formgivaren Jurij Rahimkulov och medgrundaren Måns Broman hade skissat på en fåtölj när de blev kontaktade av RISE.
– Utmaningen var att hitta rätt material. Först jobbade vi med biströmmar från fordonsindustrin. Det var inte vad vi eftersträvade, sedan kom Stora Enso in i bilden med ett träfiberbaserat material. Vi såg direkt att det här materialet var vad vi ville jobba med. Det följde dock en hel del utveckling innan ytan blev bra, säger Måns Broman, vd för Reform lab.
Träfiber kan återanvändas om och om igen
Vägen framåt var enkel, och världens kanske första 3D-printade möbel i en träfiberbaserad biokomposit tillverkad i en större skala var född. Reform chair är inte bara återvinningsbar, den är helt cirkulär. Fåtöljen kan malas ner och skrivas ut i valfri ny form, åtminstone 7–8 gånger enligt Reform design lab. Ny forskning visar dock att träfiber bör kunna återanvändas uppemot 25 gånger. Med en av designstudion uppskattad genomsnittlig livslängd på 15–20 år för en fåtölj räcker materialet länge.
– För oss ligger framtiden i att utveckla och implementera ny teknik inom möbelbranschen för att utveckla hållbara lösningar, säger Måns Broman.
När Johanna Vesterberg, grundare och vd för Normada, formgav den gungande soffan The Nest fanns det från början en tanke om att den skulle skrivas ut. Men det var osäkert om det skulle gå att skriva ut en så stor 3d-detalj. För säkerhets skull tog man fram en version i trä.
– Jag vill förändra hur vi ser på möbler. Vi vill inte använda möbler som tillverkades för hundra år sedan, utan vi behöver ett material som vi kan återforma utifrån framtidens boende. Investeringen behöver flytta från möbeln till materialet. På så sätt skapar vi något som verkligen är återanvändningsbart, säger hon.
Det har varit många utmaningar på vägen, materialkrympning är en av dem. Men tekniken utvecklas väldigt fort, liksom mjukvarulösningar som kan analysera vad som kommer att ske med materialet och ta hänsyn till det. På Normada utforskar de hur stor andel av cellulosa de kan blanda in i majsstärkelse som utgör deras bas. I dagsläget är det 20 procent, när det blir över 40 procents inblandning blir materialet skört och svårbearbetat. Med träfibrer får de en grövre yta och med cellulosa en yta som ser mer putsad ut, den blir skönare att sitta på.
– I början när tekniken var ung jobbade vi med primärmaterial, men nu testar vi olika biomaterial eller inblandning av återvunnet material. Vi ska inte bränna eller förstöra fossilplast. Vi behöver även märka materialen, så som andra branscher börjat använda sig av produktpass, säger Johanna Vesterberg.
En kajak av träfibrer och återvunnet fisknät
Nu håller Normada på att öppna en 3D-studio i Luleå för att ge fler företag möjlighet att använda sig av tekniken. I samband med det studerar de i ett samarbete med RISE hur de kan få fram material från lokala återvinningscentralen. En av förhoppningarna är att kunna återvinna vindturbinsblad, en produkt som när den behöver bytas ut i de flesta länder grävs ner i marken. Målet är att hitta recept som fungerar över hela världen. Möblerna ska inte fraktas omkring utan kunna skrivas ut där köparen finns. Kajaktillverkaren Melker of Sweden har skapat en fullt fungerande kajak som skrivs ut av pellets som består av en blandning av träfibrer och plast från återvunna fisknät.
För en kajaktillverkare ger det helt unika möjligheter att utveckla och bygga modeller, men även att anpassa formen efter användarens önskemål. Historiskt byggde inuiterna kajaker av träramar med impregnerade skinn. De senaste årtiondena har materialet ersatts av strängblåst plast eller glasfiber. Det blir nästan poetiskt när processen går tillbaka mot sitt ursprung, men med inblandning av återvunnen plast för att skapa ett vattenfast material. I dagsläget används tekniken endast för att utveckla nya modeller.
– Vi kan lyssna på marknadens behov och snabbt 3D-printa en prototyp i full storlek och i ett stycke, som vi sedan kan testa på riktigt under olika förutsättningar. Processen upprepar vi tills vi är helt nöjda, säger Pelle Stafshede, vd och kreativ chef på Melker of Sweden.
För Melker of Swedens kajakprototyp utvecklade RISE tillsammans med involverade parter en kombination av olika processteg där samma robot genom ett verktygsbyte går från att skriva ut produkten till att sedan fräsa de ytor som önskas. På så sätt kan de nå mycket högre krav på ytfinhet och toleranser.
– Det är viktigt att se till möjligheterna och inte låsa sig i konventionella tankegångar när det kommer till att använda additiv tillverkning. 3D-printing kan till exempel tillföra en designfrihet som många andra processer inte kan erbjuda. Konstruktörer och designer kan utveckla till exempel topologioptimerade produkter eller produkter som påminner mer om naturen, bionic shapes, säger Seyed Hosseini