Интервью с экспертом:генеральный директор MELD Manufacturing Нанси Хардвик о раскрытии потенциала аддитивного производства металлов

MELD Manufacturing Corporation является пионером радикально новой технологии, которая позволяет печатать металлы на 3D-принтере без плавления. Более десяти лет технология разрабатывалась технической фирмой Aeroprobe, прежде чем MELD превратился в дочернюю компанию весной 2018 года.

MELD Manufacturing вышла на рынок 3D-печати по металлу, представив в апреле 2018 года свою крупногабаритную машину B8. Сложная для типичных процессов 3D-печати порошковым металлом, B8 использует процесс изготовления полупроводников, основанный на трении. сварка с перемешиванием. Использование трения и давления для соединения металла без плавления открывает многочисленные преимущества, уникальные для технологии MELD.

На этой неделе мы рады поговорить с генеральным директором MELD Manufacturing Нанси Хардвик, чтобы обсудить, что отличает MELD от других процессов механической обработки металлов и какую роль эта технология будет играть в будущем производства.

Какое видение стоит за MELD Manufacturing?

MELD Manufacturing - это небольшой бизнес, принадлежащий женщинам, созданный в прошлом году в Вирджинии, США.

Мы были загружены с момента запуска и получили много замечательных отзывов в прошлом году, завершив 2018 год с наградой R&D 100. Это международный конкурс, в рамках которого выбираются только 100 самых инновационных продуктов во всех отраслях и странах.

Наша миссия - произвести революцию в производстве и реализовать то, что в настоящее время невозможно. . В MELD область применения аддитивного производства немного шире, чем в других компаниях AM. Он включает в себя более широкий спектр применений и начинается с самого материала, продолжается за счет возможности аддитивного производства деталей, а затем предлагает большую ценность, имея возможность ремонтировать то, что уже было создано.

Мы чувствуем что сегодня все еще существуют ограничения в продуктах и ​​конструкциях AM, но MELD может предложить возможность начать с нуля и создать продукт, действительно разработанный для оптимальной производительности.

Не могли бы вы объяснить, как работает технология MELD?

Наша технология уникальна. Основным атрибутом MELD является то, что это твердотельный процесс. Большинство добавок к металлу или традиционные процессы требуют плавления металла. Однако возможность обрабатывать металл без плавления дает некоторые интересные преимущества.

Технология, лежащая в основе MELD, довольно проста, что является одним из его самых больших преимуществ.

У нас есть полый инструмент, через который мы пропускаем материал. В процессе можно обрабатывать огромное количество материалов в различных формах, включая порошок, чешуйчатую стружку или сплошные бруски.

Каким бы ни был материал, он попадает во вращающийся инструмент, где сильное давление и трение действуют, пластически деформируя не только добавляемый материал, но и материал, на который мы наносим.

Когда оба находятся в состоянии пластической деформации, мы можем буквально перемешать их вместе. Самый простой способ представить себе эту методику - это аддитивный процесс перемешивания трением.

Перемешивание разбивает отдельные зерна материала, создавая улучшенную зернистую структуру, которая обеспечивает улучшенные прочностные и эксплуатационные свойства, включая коррозионные и сопротивление ударной усталости.

Этот процесс обеспечивает превосходную связь между тем, что добавляется, и тем, что добавляется. Это позволяет пользователям не только изготавливать новую деталь, но и ремонтировать, покрывать или добавлять элементы к существующей детали.

Этот процесс очень гибкий, потому что он происходит ниже температуры плавления материалов, с которыми мы работаем. В результате мы можем обрабатывать самый широкий спектр материалов, в том числе несвариваемые металлы или материалы, недоступные для процессов, основанных на плавлении.

Мы можем обрабатывать гораздо более широкий спектр материалов, таких как порошки, стружка и сплошной пруток или проволока. Для машины MELD нет каких-либо спецификаций или требований в отношении вводимого материала, что является уникальным в мире добавок. Фактически, некоторые другие производители оборудования AM имеют настолько жесткие допуски в отношении своих требований к сырью, что требуют от своих пользователей покупать материал у них.

MELD - это процесс аддитивного производства в открытой атмосфере. Большая часть оборудования для добавления металлических добавок имеет вокруг себя какой-нибудь контейнер. Этот контейнер используется либо для создания вакуума, либо для откачивания кислорода и подачи не содержащего кислорода газа, такого как аргон. С такими процессами, как MELD, когда вы не плавите металл, вам не обязательно беспокоиться о поглощении кислорода, как это делают другие процессы. Это также приводит к более экономичному, безопасному и экологичному процессу добавления присадок.

Кроме того, открытая атмосфера позволяет осуществлять чрезвычайно масштабируемый процесс. С 3D-принтерами с закрытой атмосферой, если вы хотите сделать большую часть, вам нужно найти более крупный контейнер для управления вашими процессами. Но с MELD это не так. Некоторые из приложений, которые сейчас рассматриваются для аддитивов, - это действительно крупномасштабные объекты, такие как корабли, космические корабли, в частности мосты для ремонта. MELD, будучи процессом в открытой атмосфере, дает вам большую свободу в таких приложениях.

Продолжая список преимуществ, наша технология имеет очень низкое энергопотребление, поскольку в ней не используются лазеры. Скорость осаждения материала довольно высока, и готовая деталь требует небольшой постобработки, поскольку осаждаемый материал уже полностью плотный. Это означает, что вам не нужны никакие вторые шаги, например горячее изостатическое прессование (HIP) или спекание, чтобы перейти к конечной детали.

Чем отличается эта технология от других методов металлического AM?

Есть возможность и лучшие варианты использования для всех процессов. Один процесс не может удовлетворить все потребности. Вот почему так важно понимать уникальные атрибуты каждого процесса. Уникальным атрибутом MELD по сравнению с другими металлическими 3D-технологиями является то, что он является твердотельным.

Мы - единственная технология, которая может масштабировать и создавать или ремонтировать очень большие детали. Еще одна уникальная возможность заключается в том, что вы можете взять существующую деталь и поместить ее в машину, а затем добавить дополнительный материал, независимо от того, хотите ли вы нанести износостойкое покрытие на очень легкий материал или хотите ли вы добавить материал для ремонта изношенного материала. поверхность.

Тот факт, что это процесс с меньшим нагревом, означает, что мы создаем меньше остаточного напряжения, что проявляется в уменьшении деформации. MELD может без искажений нанести довольно много материала на очень тонкую пластину. Это делает MELD чрезвычайно интересным для автомобильной и авиакосмической промышленности.

Представьте, что вы производите панель фюзеляжа самолета. При традиционном подходе вы должны взять алюминиевую пластину толщиной четыре дюйма и обработать 80% материала, чтобы получить тонкую пластину с ребрами жесткости, которая имеет минимальный вес, но максимальную конструктивную прочность и характеристики. С помощью процесса MELD мы можем начать с очень тонкой пластины и добавить ребра жесткости, не создавая остаточного напряжения, которое может разрушить эту пластину.

Еще одним отличием технологии MELD является то, что она поддерживает самый широкий спектр материалов, тогда как есть машины AM, которые принимают только один, может быть, два или три материала.

Возвращение туда, куда мы действительно направляемся, мы также предлагаем возможность создать материал. С помощью машины MELD вы можете создавать свои собственные композиты из сплава и металлической матрицы на месте.

Если вы думаете о ценностном предложении аддитивного производства в целом, с точки зрения прототипирования, это дает компаниям возможность очень быстро оценить новую геометрию детали. MELD предложит такое же ценностное предложение для оценки новых материалов. Пользователи нашей технологии могут адаптировать свои рецептуры сплавов, а затем проводить испытания, чтобы поддержать усилия по оптимизации нового сплава. Для меня это одна из самых захватывающих возможностей, которые предлагает технология.

Кроме того, MELD - единственная продемонстрированная технология вторичного использования материалов. Например, вы можете взять машинную стружку из механического цеха и изготовить деталь на станке MELD. Это огромное отличие с точки зрения экологичности этого процесса.

Наконец, если объединить некоторые из этих преимуществ:низкое энергопотребление, отсутствие выделения газов и простота использования - все вместе эти атрибуты делают процесс MELD очень привлекательным с точки зрения портативности. Это представляет интерес для таких организаций, как армия США, которые хотят привнести дополнительные возможности на поле боя. Энергетические компании, у которых есть очень крупное оборудование в полевых условиях, также выиграют от использования присадок, чтобы минимизировать время простоя и провести ремонт по мере необходимости.

Что делает 3D-печать металлом такой привлекательной для упомянутых вами отраслей?

Пока я не нашел отрасли, в которой не было бы преимуществ аддитивного производства и, в частности, технологии MELD. Добавка может многое предложить с точки зрения материалов и промышленного применения. Металлы - это всего лишь небольшой шаг на пути к истинной индивидуальной настройке.

Эффективность, экономия средств, повышение производительности, возможность ремонтировать, сокращать общие инвестиции и производить замены, сводя к минимуму логистический хвост - все это Преимущества, предоставляемые AM, доступны во всех отраслях, с которыми я сталкивался.

В частности, металл используется во всех отраслях промышленности. Мы склонны думать только о готовых изделиях из металла. Но правда в том, что нет производителя, который бы не использовал металл в производстве своей продукции. Это означает, что производители любых товаров потенциально могут получить выгоду от AM.

Как бы вы описали текущее состояние аддитивного производства и как вы видите его развитие в следующие пять лет?

Мы все еще находимся на заре новой эры. Прямо сейчас люди говорят об Индустрии 4.0. Я думаю, что мы движемся к 5.0.

В краткосрочной перспективе мы в первую очередь сосредоточены на завершающих этапах производства продукции. Мы думаем о существующем продукте и о том, как мы можем произвести его с меньшими затратами времени, денег, веса и с меньшим количеством шагов.

В меньшей степени акцент делается на предшествующем этапе, на котором рассматриваются и определяются различные требования к производительности для каждой детали. Я считаю, что настоящая эволюция находится на этапе, когда мы рассматриваем выбор материала, требования к конструкции и характеристикам. Например, нам может потребоваться деталь, которая устойчива в одной области, но имеет большую пластичность в другой области.

Когда все эти требования и переменные рассматриваются с точки зрения концепции продукта, когда это просто синергетические усилия по одновременной оценке и оптимизации каждого аспекта продукта, тогда мы реализуем все возможности аддитивное производство.

В чем, по вашему мнению, самая большая проблема, которую необходимо преодолеть индустрии AM, чтобы ускорить внедрение этой технологии?

Я вижу распространенную проблему - отсутствие собственных знаний и возможностей. В ходе переговоров с очень широким кругом компаний ответственность за создание аддитивной стратегии часто ложится на человека, для которого это дополнительная, а не основная ответственность.

Чтобы ускорить внедрение аддитивного производства компании должны выделять ресурсы внутренним чемпионам.

Есть ли корреляция между размером компании и уровнем опыта компании в области AM?

Нет, довольно много разнится. Иногда более мелкие компании могут действовать намного быстрее и принимать решения гораздо быстрее, и поэтому решают, что они будут стремиться к конкурентному преимуществу, которое может дать добавка, с максимальной скоростью.

Иногда дело не всегда в ресурсах, а в способность максимизировать скорость изменения. А меняться сложно, особенно если у вас уже есть определенный образ действий. Изменять или адаптировать это всегда сложно.

Какой совет вы дали бы компании, которая хочет внедрить 3D-печать металлом, но не знает, с чего начать?

Есть несколько простых критериев, с помощью которых можно построить основу для оценки технологий 3D-печати. К ним относятся размер продукта, материалы продукта и критерии эффективности для потенциальных деталей.

У всех аддитивных процессов есть свои плюсы и минусы для каждой конкретной задачи. Тогда сложнее всего посмотреть на существующую деталь с определенными спецификациями материалов и требованиями к характеристикам и подумать о том, как мы можем сделать эту деталь лучше, быстрее или дешевле.

Освоив все возможности аддитивной технологии, мы быстро откроем для себя идеи о том, как мы можем улучшить. Этот исходный список критериев полезен в качестве отправной точки. Кроме того, полезно понимать, что все, что вызывает интерес к добавкам, будет расти по мере образования и знакомства с тем, что делает добавка возможной.

Каким будет будущее MELD Manufacturing?

Мы будем двигаться к тому, что я считаю Индустрией 5.0:синтезу функций, которые сегодня все еще разделены. Мы продолжим демонстрировать, что возможно, если вы интегрируете материальный дизайн с дизайном продукта и допускаете вариации и индивидуальную настройку детали.

Эта идея настройки и изменения самой детали - это следующее место, куда мы пойдем, и для этого потребуется объединить воедино материаловедение, дизайн материалов, машиностроение и электротехнику. MELD, в частности, может помочь объединить их. Мы продолжим продвигать аддитивное производство за пределы идеи простого изготовления деталей к возможности добавлять износостойкие или баллистические покрытия или добавлять функции для настройки, усиления или ремонта детали. Впереди еще так много возможностей.

В этом году мы запустим еще одну платформу для оборудования, чтобы добавить к нашей линейке, которая имеет значительно большее пространство для сборки, измеряемое в кубических футах, а не в дюймах.

Кроме того, В 2019 году пройдет сертификационный курс для операторов. Мы создадим исследовательский консорциум, а затем, очевидно, будем участвовать во многих мероприятиях, выступать с докладами и участвовать в выставках.

Наконец, заметите ли вы какие-либо изменения, когда речь идет о привлечении большего числа женщин в сферу 3D-печати?

Это отличный вопрос. Недавно я выступала на мероприятии «Женщины в производстве», организованном Volvo Trucks. Это было такое грандиозное мероприятие, на котором присутствовали как мужчины, так и женщины. Одна из вещей, которые мне нравились, - это участие в панели, где мы говорили о нашем пути и извилистом пути, который каждый выбирает в жизни, чтобы оказаться там, где он находится.

Одна из вещей, которые я вынес из этого, заключалась в том, что женщины храбрые, способные и отважные. Они могут приподнимать друг друга, и им не нужно идти по прямой или жертвовать, чтобы добраться туда, куда они идут.

Для меня очень интересно быть частью новой технологии. Это действительно революция в нашей жизни, и мы увидим изменения, которые сегодня люди не могут выразить. Я считаю, что быть частью этого - это замечательно, и я надеюсь, что это покажет, что каждый может все на свете. Они просто должны быть готовы рискнуть.

Чтобы узнать больше о MELD Manufacturing, посетите:meldmanufacturing.com