Интервью с экспертом:Петар Стефанов, основатель и технический директор Spectroplast AG, о преимуществах силиконовой 3D-печати

Материаловедение в аддитивном производстве стремительно развивается, при этом силиконовая 3D-печать является особенно захватывающим явлением для отрасли. Силикон - это универсальный эластомерный материал, известный своей биосовместимостью, теплопроводностью и термостойкостью.

Швейцарская компания Spectroplast стремится раздвинуть границы, когда дело доходит до силиконовой 3D-печати. После нескольких лет исследований, проведенных в Швейцарском федеральном технологическом институте в Цюрихе (ETH Zurich), Spectroplast в сентябре прошлого года запустила сервисное бюро силиконовой 3D-печати.

В экспертном интервью на этой неделе к нам присоединяется основатель и технический директор Spectroplast Петар Стефанов, который обсуждает уникальные преимущества силиконовой 3D-печати, наиболее перспективные области применения этой технологии и реалии работы с 3D-печатью. бюро полиграфических услуг.

Не могли бы вы описать Spectroplast и миссию компании?

Компания Spectroplast возникла в результате нескольких лет исследований множества докторов наук в ETH Zurich, одном из ведущих мировых технологических университетов. С запуском Spectroplast нашей целью было превратить это исследование в коммерческую возможность.

Основная компетенция нашей компании - материаловедение. Мы разработали химический состав материалов, который позволяет 3D-печатью из чистого силикона.

В дополнение к этому, мы также добились значительных усовершенствований как в технологическом процессе, так и в аппаратном обеспечении. Таким образом, мы покрываем всю производственно-сбытовую цепочку, необходимую для доставки силикона от сырья до готовой детали, напечатанной на 3D-принтере.

Каковы преимущества использования 3D-печати для производства силиконовых деталей по сравнению с традиционными методами?

Обычно силиконовые детали производятся методом литья под давлением, который приспособлен к высокопроизводительному производству и стандартизированным конструкциям. Этот процесс сопряжен с большими постоянными затратами из-за необходимости проектирования и изготовления пресс-формы. Кроме того, проверка самой пресс-формы является довольно дорогостоящей и трудоемкой.

Что касается литья под давлением, мы говорим о сроках от 8 до 12 недель с момента размещения заказа до момента, когда вы увидите свои первые детали. Стоимость только одной формы может превысить 100 000 долларов.

Если вы хотите изменить свой дизайн после просмотра первой детали, вам придется повторить форму, что еще больше увеличит стоимость и время .

Spectroplast предлагает дополнительный процесс литья под давлением силикона с использованием аддитивного производства (AM). Наш процесс ориентирован на массовую настройку деталей. Это означает, что мы можем настроить каждую отдельную деталь в соответствии с заданными спецификациями, а также сэкономить материалы и энергию.

При литье под давлением в некоторых проектах процент брака составляет от 40% до 50%. Это очень важно, так как это означает, что работает только каждое второе произведение. Мы снизили количество брака практически до нуля, а также снизили потребность в энергии.

Главное преимущество AM состоит в том, что благодаря нашему процессу сложность форм предоставляется бесплатно. Таким образом, мы можем производить гораздо более сложные конструкции, чем это возможно при литье под давлением.

Подводя итог, можно сказать, что литью под давлением не хватает двух ключевых областей:первая - это небольшие и средние объемы производства, которые составляют от 50 до 100 000 штук в год. Это минимально необходимое количество для того, чтобы литье под давлением было коммерчески жизнеспособным.

Во-вторых, сложность формы. Сложные детали, которые либо слишком дороги, либо слишком сложны для формования, могут быть более рентабельными при производстве с использованием AM.

Каковы возможные применения силиконовой 3D-печати?

Силиконовая 3D-печать находит применение во многих отраслях. Если вы находитесь в офисе, большая часть того, что вы видите вокруг, содержит какую-то силиконовую деталь.

Это связано со свойствами материала:силикон - эластомер, мягкий и податливый материал, и это нетоксично. Он также биосовместим и устойчив к нагреванию, ультрафиолетовому излучению и химическим веществам. Он газопроницаемый, изолирующий и инертный, что делает его пригодным для множества применений.

В настоящее время Spectroplast ориентируется на более дорогие медицинские приложения, такие как индивидуализированные медицинские устройства. К ним относятся такие устройства, как слуховые аппараты, средства защиты слуха, индивидуальные наушники и т. Д.

Другие носимые медицинские устройства, такие как маски, протезы, протезные вкладыши, в частности стельки для обуви, вплоть до индивидуальных медицинских имплантатов, может извлечь выгоду из силикона, напечатанного на 3D-принтере, благодаря его биосовместимости и мягкости. Например, с помощью AM можно полностью настроить трахеальные стенты и сердечные клапаны в соответствии с потребностями пациента.

Вы упомянули, что в настоящее время уделяете особое внимание приложениям для здравоохранения. Не могли бы вы объяснить причину этого?

Мы считаем, что здравоохранение - это область, в которой мы можем принести максимальную пользу нашим клиентам. Чтобы точно определить одно применение, мы очень рады добавленной стоимости индивидуальных протезов, в частности протезов груди специально для пациентов с раком груди.

После мастэктомии часть груди удаляется, и большинству пациентов это необходимо выберите внешний протез, по сути, силиконовый предмет, который носят в бюстгальтере. Сегодня они бывают нескольких стандартных размеров и еще меньше стандартизированных форм и, как правило, не соответствуют анатомии пациента.

Симметрия теряется, и это сильно влияет на самочувствие пациента. Мы обеспечиваем полную индивидуальную настройку протезов, чтобы они подходили индивидуальному пациенту и сохраняли исходную симметрию.

Можете ли вы выделить конкретные примеры того, как вы помогли своим клиентам?

Что касается протезирования груди, мы только что начали сотрудничать с Университетской клиникой Цюриха, которая рекомендует пациентам попробовать наши услуги. Это наше последнее партнерство, которым мы очень гордимся. Важно общаться с нуждающимися пациентами и напрямую получать их отзывы.

Хотя я в основном говорил о приложениях для здравоохранения, мы также активно работаем в других отраслях. Как правило, это несертифицированные приложения, к которым мы можем немедленно получить доступ, в том числе клиенты из автомобильной и авиакосмической отрасли.

Какие проблемы связаны конкретно с силиконом для 3D-печати, поскольку он сильно отличается от 3D-печати из металла или полимера?

Основная проблема силикона для печати заключается в вязкости материала. Силикон в своем естественном состоянии представляет собой высоковязкое, почти гелеобразное вещество, которое очень трудно обрабатывать с использованием традиционных методов AM.

Люди используют различные процессы на основе экструзии для печати силикона. Примеры включают Робокастинг и падение по требованию, процессы, которые включают экструзию материала. Из-за высокой вязкости материала экструзию можно проводить вплоть до определенного уровня разрешения, который нельзя улучшить. Поскольку материал такой вязкий, почти как мед, его экструзия через крошечное отверстие имеет свои ограничения.

По сути, уровень разрешения и, следовательно, качество поверхности, а также ряд доступных силиконов , ограничивается этими традиционными методами. Что нам удалось сделать в Spectroplast, так это адаптировать материал к подходу, совместимому со стереолитографией, или, более конкретно, к методу цифровой обработки света, который обеспечивает гораздо большее разрешение и, как следствие, улучшенную отделку поверхности.

Нам удалось улучшить существующий уровень разрешения в 20 раз. Таким образом, с допуска на миллиметр, который существовал на рынке, мы снизили его до 50 микрон.

Что касается масштабируемости, существующие методы печати на силиконе нельзя масштабировать в промышленном масштабе с точки зрения скорости и производительности. Однако нам удалось увеличить скорость как минимум в 10 раз по сравнению с обычными методами 3D-печати силиконом.

Мы считаем, что это сочетание исключительной отделки поверхности и высокой производительности процесса делает эту технологию первой AM-технологией для силикона, специально разработанной для использования в промышленных масштабах.

Каково управлять сервисным бюро как бизнесом? Каковы повседневные проблемы?

Одно слово, которое я бы использовал, чтобы описать это, - захватывающе. Никогда не бывает скучно. Это связано со всеми различными запросами клиентов, которые мы получаем ежедневно. Компания Spectroplast была зарегистрирована в сентябре прошлого года. С тех пор у нас более 150 клиентов B2B, и все они имеют самые разные приложения.

Каждый день мы узнаем от наших клиентов о новых способах использования наших технологий, которых у нас никогда не будет. думали о себе. Это бесценно, потому что помогает нам развивать технологию дальше в направлении, которое необходимо на рынке, а не продвигать на рынок что-то, что уже было разработано.

С этим связаны свои проблемы. Поскольку мы ежедневно получаем от наших клиентов так много разных приложений, нам необходимо постоянно адаптироваться к каждому новому приложению, которое поступает по порядку.

Как бы вы описали нынешнее состояние 3D-печати? И как вы видите его развитие в следующие несколько лет?

Мы находимся на переломном этапе, когда AM, наконец, начинает превращаться в жизнеспособный производственный процесс.

Наконец, у нас есть технологии и рабочие процессы, а также программное обеспечение, которые могут поддержать внедрение AM для серийного производства. Однако не путайте это с очень крупносерийным производством. Не думаю, что мы на месте.

Я считаю, что AM занимает особое место как дополнительный процесс к традиционным методам, и он находит свое собственное место с точки зрения объемов производства и стоимости.

Наблюдаете ли вы какие-то конкретные тенденции?

Абсолютно. Например, мы заметили, что объемы заказов увеличиваются. Мы переходим от простых прототипов и инструментов к производству готовых деталей.

Что касается спроса, мы видим, что жизненные циклы продуктов становятся короче, а продукты становятся все более и более разнообразными. Это означает, что производится меньше частей каждого дизайна, что очень хорошо для AM, потому что именно здесь он может повысить ценность. Итак, диверсификация дизайна продуктов и снижение объемов серийной продукции - это то, что мы заметили в различных отраслях.

Spectroplast недавно получил посевное финансирование в размере 1,4 миллиона швейцарских франков. Что означают эти инвестиции для вашей компании в будущем?

Как я уже упоминал, мы уже обслуживаем более 150 клиентов, и эта клиентская база растет с каждым днем. Эти инвестиции помогут нам увеличить наши производственные мощности. Мы инвестируем в дополнительное оборудование и персонал, которые помогут нам поддерживать более крупные и возвращающиеся заказы.

С другой стороны, инвестиции также помогают развивать технологию и выводить на рынок материалы нового поколения.

В целом, мы повышаем уровень качества, который обеспечивает наше сервисное бюро, до уровня, сопоставимого со стандартами литья под давлением, чего, естественно, ожидают наши клиенты.

Чтобы узнать больше о Spectroplast, посетите: spectroplast.com