Forskningsprojektets videnskabelige titel

The digital engine for 3D printing

Forskningsinstitution

Danmarks Tekniske Universitet

Institut for Mekanisk Teknologi, N/A, Danmarks Tekniske Universitet

Fagområde

Digitale tvillinger og 3D printning

Kontaktinfo

Email: josp@mek.dtu.dk

Forskningsleder

Jon Spangenberg

Lektor

Projekttitel

The digital engine for 3D printing

Hvad handler dit projekt om?

Volumetric Additive Manufacturing (VAM) er en nyligt udviklet polymer 3D printproces, som giver en hidtil uset grad af geometrisk frihed samtidig med, at den har potentialet for at producere defektfrie emner ekstremt hurtigt. Dette kræver dog, at vi får en bedre indsigt i, hvad der rent faktisk sker under processen, og det kan kun opnås ved at kombinere nøje tilrettelagte eksperimenter med avancerede computersimuleringer. Dette projekt drejer sig således om at skabe grundlaget for det sidste, nemlig at udvikle den første multifysik computermodel (aka digitale tvilling), der kan beskrive VAM processen for derved at få et virtuelt værktøj, som kan bruges til at forbedre selve konstruktionen af printeren, men også de anvendte printstrategier. En sådan model vil være skelsættende for hele vores forståelse af, hvordan digitale værktøjer kan bruges til at forbedre fremstillingsprocesser samtidig med, at den vil have stor betydning for udviklingen af computermodeller for andre 3D printprocesser.

Hvordan opstod din interesse for dit forskningsfelt?

Siden folkeskolen har jeg været glad for matematik og fysik. Interessen for computere kom i gymnasiet, men tog for alvor fart, da jeg startede på universitetet. Her fandt jeg specielt interesse for de mere teoretisk tunge fag, hvor vi udviklede computermodeller, der beskrev forskellige fysiske fænomener. I løbet af min PhD og Postdoc lavede jeg primært multifysik modellering af fremstillingsprocesser, men blev også introduceret til den eksperimentelle side af forskning. Fascinationen af 3D printning og den geometriske frihed som processen muliggør er kommet inden for de sidste 6 år, og kombinationen af 3D printning og multifysik modelleringen er nu omdrejningspunktet for de fleste af de projekter, jeg er involveret i.

Hvad er de forskningsmæssige udfordringer og perspektiver ved dit projekt?

Projektets to største akademiske udfordringer er: 1) at koble den rigtige fysik i computermodellen, så den giver en god repræsentation af den fysiske VAM proces; og 2) at gøre modellen hurtig nok til at opnå optimerede printstrategier, som resulterer i print med høj geometrisk præcision. Hvis vi når i mål med de forslåede projektaktiviteter vil vi være i stand til at printe emner på få sekunder i stedet for på flere timer, som er tilfældet med andre 3D printprocesser. Dette vil gøre denne fremstillingsmetode utrolig attraktiv for en lang række industrier så som medicoindustrien.

Hvilke perspektiver vurderer du selv, at din forskning på sigt kan have for det omgivende samfund?

3D printning har de seneste år fået en tiltagende opmærksomhed fra mange industrier. Dette skyldes bl.a., at teknologien kan producere komplekse geometrier, samt muligheden for at reducere materialeforbruget i fremstillede emner uden at kompromittere deres styrke. På trods af det er 3D printning til stadighed kun anvendt i meget begrænset omfang, da der ofte bruges trial-and-error metodikker, som er langsomme og ikke imødekommer den ønskede printkvalitet. I modsætning til den strategi er visionen med min forskningsgruppe at udvikle et computerprogram, hvori virtuelle modeller anvendes til at forbedre eksisterende og udvikle nye 3D print processer til gavn for industrien.

Hvad vil det betyde for din forskerkarriere, at du indgår i Sapere Aude-programmet?

Jeg er meget beæret over at være en del af Sapere Aude-programmet. Projektet muliggør, at jeg kan bidrage til at realisere det fulde potentiale af en helt ny og spændende 3D printteknologi, som radikalt kan ændre den måde, vi fremstiller polymeremner på. Derudover sikrer bevillingen, at jeg permanent kan forankre min forskningsgruppe på DTU, som beskæftiger sig med de teoretiske aspekter af 3D printning. Bevillingen betyder også, at jeg kan starte et nyt samarbejde med en professor fra ETH Zürich og forsætte mit samarbejde med en professor fra IIT Bombay.

Lidt om mennesket bag forskeren

Jeg bor i Lyngby med min dejlige kone og vores to fantastiske børn på hhv. 3 og 6 år. Jeg elsker at være sammen med familien og en af mine yndlingsaktiviteter er vores gåture ved Lyngby sø eller i Dyrehaven. Jeg er pt. i gang med at lære min yngste at cykle og min ældste er netop blevet stor nok til, at vi kan tage ud og løbe sammen, hvilket jeg sætter stor pris på. Derudover er mine hobbyer at spille fodbold og padel tennis med vennerne, samt at høre forelæsninger af fysikere, der forklarer om kosmosset.

Bopælskommune

Lyngby-Taarbæk kommune

Gymnasium

Virum Gymnasium