Интервью с экспертом:генеральный директор Additive Manufacturing Technologies Джозеф Крэбтри о том, почему постобработка важна для 3D-печати

Постобработку часто называют «маленьким грязным секретом» 3D-печати. Постобработка, необходимая, но требующая большого количества ручного труда и трудоемкая часть процесса 3D-печати, остается огромной проблемой для компаний, стремящихся масштабировать свои операции аддитивного производства (AM). Однако все это может измениться благодаря достижениям в автоматизации постобработки.

В экспертном интервью на этой неделе к нам присоединился Джозеф Крэбтри, генеральный директор Additive Manufacturing Technologies (AMT), британской компании, которая разрабатывает автоматизированные решения для постобработки. С Джозефом мы обсуждаем, почему постобработка важна, как работают технологии постобработки AMT и что ждет отрасль в будущем.

Можете рассказать мне о технологиях AMT?

Мы были основаны в 2017 году в Шеффилде, Великобритания, где наши объекты включают исследования и разработки, техническую поддержку, продажи и разработку приложений.

У нас есть производственное предприятие в Венгрии, на котором мы выполняем все инженерные, проектные и производственные работы. Это совершенно уникальное наше торговое предложение - все проектирование и производство мы делаем собственными силами. Мы только что открыли предприятие площадью 20 000 квадратных футов в Остине, штат Техас, которое будет обслуживать рынки США, а также наняли нашего первого сотрудника в Азиатско-Тихоокеанском регионе. Мы очень быстро расширяемся по всему миру.

Цель компании - действительно внедрить промышленный AM. Таким образом, до сих пор компании регулярно использовали AM для прототипов с некоторым переходом на приложения с малым объемом производства, но на самом деле мы пытаемся помочь масштабировать технологию AM от приложений небольшого объема до полноценных промышленных возможностей. Мы хотим сделать 3D-печать жизнеспособной альтернативой традиционному производству.

Честно говоря, как отрасль, мы далеки от этого. Используется много модных словечек, но на самом деле самая большая проблема сегодня связана с 3D-принтерами. Все были сконцентрированы на разработке более крупных, быстрых и лучших принтеров. Это только одна часть головоломки. Люди начинают уделять больше внимания печатаемым материалам, чтобы снизить затраты и повысить доступность материалов.

Но проблема остается в том, что детали, снимаемые с 3D-принтеров в конце процесса, часто не подходят для деталей конечного использования.

И когда мы говорим о деталях конечного использования, мы говорим о деталях, которые могут быть использованы при хирургических операциях в медицинской промышленности или в обуви, в аэрокосмических интерьерах, в автомобильной промышленности. приложения, или, например, в космических приложениях. Ни один из этих примеров нельзя использовать непосредственно на 3D-принтере, если вы их не обработаете или закончите.

И до сих пор это упускалось из виду, потому что основное внимание уделялось 3D-принтерам. Это не было большой проблемой для производства небольших объемов деталей. Компромисс здесь заключался в том, что ручная чистовая обработка деталей увеличивала затраты, а наценка на эти детали была выше.

Теперь, когда компании оценивают AM для производственных приложений, при больших объемах маржа абсолютно критична. Когда на постобработку может приходиться до 60% стоимости детали, она может стать чрезмерно высокой, и с этим нужно что-то делать.

Наша компания уделяет особое внимание цепочке постобработки и тому, что мы подразумеваем под этим все после печати. Таким образом, в случае AM на основе порошка это включает стадию удаления порошка и модификацию поверхности детали, что означает сглаживание, герметизацию, окраску и иное улучшение характеристик детали.

Последний этап - осмотр и контроль качества. AMT объединяет все эти этапы технологической цепочки в автоматизированное комплексное решение. Это технологически независимый подход, поскольку мы работаем со всеми технологиями 3D-печати.

Мы также специализируемся на полимерах и, в частности, на термопластических полимерах, которые, по сути, являются технологиями на основе порошкового слоя и экструзии. Для наших систем сертифицировано более 95 полимеров. И на самом деле наша цель - предоставить эту систему сквозной автоматизации для этой детали.

Теперь, благодаря инвестициям DSM Venturing и Foresight Group, Williams Advanced Engineering, мы действительно можем завершить то, что мы называют «полимер, который разрушает экосистему». По сути, мы впервые рассматриваем всю экосистему. Мы смотрим на материалы, смотрим, как проектировать материалы для 3D-печати, а затем оптимизируем процесс печати в соответствии с выбором материала.

По сути, мы занимаемся материаловедением в сочетании с машиностроением и автоматизацией. Этап постобработки позволяет настроить механические свойства напечатанной детали, так что общие механические свойства улучшаются по сравнению с частью, которая снимается непосредственно с машины.

Совмещение всего этого абсолютно необходимо для нас, и именно поэтому все наши системы являются промышленными и ориентированы именно на промышленных конечных пользователей.

С какими проблемами в настоящее время сталкиваются компании, когда речь идет именно о постобработке?

Самая большая проблема - это неосведомленность. Таким образом, до недавнего времени компании не только не понимали, что такое 3D-печать, но и не подозревали, что как только вы приобретете 3D-принтер, вам придется провести некоторую пост-обработку детали.

Это очень сложная ситуация, потому что производители 3D-принтеров никогда не собираются продавать вам принтер и заявлять, что исходный результат некачественный и, следовательно, вам придется покупать дополнительную деталь. оборудования.

Они никогда не говорили о постобработке, но время и затраты на постобработку намного превосходят любые преимущества, достигаемые за счет увеличения скорости печати. Мы надеемся, что производители принтеров получат дальнейшее проникновение на рынок, что позволит им предложить своим клиентам комплексные решения.

Никто не хочет об этом говорить. Это означает, что образование является проблемой в этом отношении, особенно для тех клиентов, которые сейчас выходят на рынок.

В результате компании, впервые покупающие 3D-принтер, могут очень мало знать о 3D-печати и теперь сталкиваются с проблемой постобработки. Следовательно, речь идет об обучении конечных пользователей и демонстрации им того, что вам нужно купить не серию отдельных независимых единиц оборудования, чтобы сделать этот процесс, скажем, решением с помощью кнопки в одно касание, как, возможно, некоторые из рекламных видеороликов. считать.

Второй важный аспект заключается в том, что на рынке нет другой технологии, кроме нашей, которая была бы по-настоящему автоматизированной. Да, есть технологии постобработки, но, как правило, они представляют собой переработку очень известных технологий. Ни один из них не является цифровым.

В настоящее время вам необходимо обладать навыками во всех тех тонких операциях, для выполнения которых требуется это «черное искусство». Так что это действительно серьезная проблема. И на данный момент нет действительно инновационных вариантов постобработки, а также цифровых стимулов.

Самая большая проблема с точки зрения технологии, которую мы видели, депоудеринг. Никто не придумал по-настоящему автоматизированного решения для распаковки и удаления порошка, которое не требует вмешательства человека. Это настоящий вызов. Это не просто проблема депоудеринга и автоматизации, это проблема машинного обучения, машинной сортировки, и это общие проблемы, которые мы решаем.

Как вы думаете, мы дойдем до того момента, когда у нас будет полностью автоматизированное решение для удаления порошка?

У нас есть партнеры, с которыми мы работаем, чтобы разработать для этого реальные решения. Для них это большой шанс, потому что, опять же, если у вас есть пороховая кровать и вам нужно снять детали, в настоящее время нет другого способа сделать это, кроме как вручную. Даже традиционные решения для галтовки по-прежнему требуют значительного ручного вмешательства, потому что одна вещь, в которой люди очень хорошо разбираются в деликатных и сложных операциях:идентификация вещей (например, порошок на детали), удаление указанного порошка без разрушения детали, сортировка деталей и т. Д. мы работаем над автоматизацией этих шагов, чтобы сократить время и затраты.

Как работает ваша технология PostPro3D?

PostPro3D - наша основная технология. Он был основан на интеллектуальной собственности, полученной по лицензии Университета Шеффилда, а затем разработан с помощью гранта Innovate UK. Он находится в разработке около 8 лет с точки зрения фундаментальных исследований, за которыми следуют промышленные исследования.

Это химический процесс сглаживания паром, в котором используются запатентованные химические вещества для сглаживания поверхности полимерной детали, напечатанной на 3D-принтере.

Под сглаживанием поверхности мы не просто подразумеваем эстетическое удовлетворение, мы фактически проектируем поверхность детали. Химический раствор герметизирует поверхность и устраняет пористость детали. Он также предотвращает попадание воды или газа и фактически улучшает механические свойства. В результате получается деталь с высоким удлинением при разрыве и лучшими усталостными характеристиками.

Кроме того, мы можем обрабатывать все эластомерные материалы, которые, например, невозможно обработать даже механическими методами. PostPro3D может обрабатывать детали, напечатанные с использованием высокотехнологичных полимеров, таких как ULTEM, нейлон, TPU, TPE и т. Д.

PostPro3D - это первая машина с технологией модификации поверхности, которую мы представили на рынке. Это промышленное оборудование, предназначенное для промышленных конечных пользователей, с размером рабочей камеры около 100 литров для обработки больших объемов деталей.

Мы также выпустили PostPro3D Mini. Это физически треть размера PostPro3D, значительно дешевле, но с использованием той же флагманской технологии для расширения использования исследовательских институтов, небольших сервисных бюро и людей, у которых может быть только один принтер. И это по адекватной цене, чтобы быть доступным для этих людей, так что они могут затем опробовать технологию, прежде чем они совершат что-то большее или расширят операции.

Преимущество нашего процесса заключается в том, что все наши части и обработка прошел циклические испытания на токсичность и в настоящее время проходит медицинское одобрение FDA и т. д. Так что это действительно важно, когда мы говорим о регулируемых промышленных приложениях для конечного использования.

Кроме того, к этой технологии добавляются наши технологии окраски. У нас есть уникальная запатентованная технология окрашивания, которая позволяет нам окрашивать и сглаживать детали одновременно, чтобы вы могли добавлять цвет во время сглаживания. Это также открывает целый ряд других приложений.

С другой стороны, у нас есть наши системы пылеудаления, которые, как я уже упоминал, мы в настоящее время тестируем с некоторыми нашими производственными партнерами. Это позволяет нам автоматически распаковывать порошковый слой, удалять порошок и извлекать детали из систем AM с порошковым слоем.

В конце концов, мы должны связать все это воедино. У нас есть метрология или системы контроля, которые были разработаны совместно с Ноттингемским университетом, и на самом деле хитрые элементы находятся в алгоритмах и машинном обучении, а не в аппаратном обеспечении. Таким образом, они дешевы, а это означает, что мы можем использовать их в соответствии с нашими системами и деталями для проверки качества по мере прохождения наших процессов.

И последняя часть - это сквозная автоматизация, которую мы называем нашей цифровой производственной системой, или DMS, которая позволяет нам автоматизировать весь процесс.

Вы упомянули, что проверили 95 полимеров с помощью своих растворов. Рассматриваете ли вы в будущем металлические детали?

Отличный вопрос. На самом деле я работал в металлургии. Я окончил Университет Шеффилда в области аддитивного производства металлов.

Но, несмотря на то, что металл - это моя основа, я выбрал полимеры, потому что с ними легче работать. Металл - это большая проблема из-за того, что требуются производственные процессы.

Мы зарегистрировали интеллектуальную собственность на постобработку металлов и разработали решения для квазиметаллических компонентов. Например, технология Desktop Metal - это процесс, основанный на экструзии полимерного носителя с металлической частью, закрепленной внутри него. Таким образом, у нас действительно есть IP, и мы можем, например, сглаживать металлические части рабочего стола до того, как они спекаются, а затем мы можем сглаживать неотвержденную часть. К тому времени, как он выйдет, у вас уже будет красивый гладкий металлический стержень.

Что означает ваш недавний инвестиционный раунд для компании в будущем?

Это полностью меняет. Мы приносим доход с первого года нашего существования, что действительно важно, потому что это означает, что наш продукт отлично подходит для рынка. Поэтому мы не разрабатываем ненужные вещи.

Это финансирование позволяет нам ускорить наш глобальный рост. Это позволяет нам завершить производство в Остине и выйти на рынок Азиатско-Тихоокеанского региона и Европы.

Но что более важно, это финансирование позволяет нам оставаться агностиками, в отличие от других компаний.

Именно потому, что мы хотели оставаться агностиками, мы выбрали DSM в качестве компании, занимающейся химическими материалами. Это дает нам доступ ко всем материалам и химическому опыту, которыми они славятся в области традиционного и аддитивного производства, но, по сути, также позволяет нам двигаться к полной промышленной экосистеме AM, которая может принести нам только пользу.

Но с другой стороны, у нас есть Foresight Group, Williams, венчурная компания с оборотом в миллиард фунтов стерлингов. Это дает нам доступ ко всему их химическому составу материалов, аналитическому опыту, инженерному обеспечению Формулы-1 за последние 50 лет, а также ко всему анализу данных, инженерным затратам, оптимизации продукта, оптимизации дизайна и т. Д. Наконец, Foresight Group дает нам доступ к огромным Рынки капитала венчурного капитала.

Кроме того, через каналы продаж он дает нам сеть продаж, маркетинга и потенциального распространения, которая готова к работе. Так что это действительно ускоряет наш путь к расширению.

Мы много говорили о проблемах постобработки и о том, как вы их решаете. Переходя в сторону, чтобы поговорить о 3D-печати в более общем плане, какие проблемы вы все еще видите в отрасли, которые могут стать потенциальными препятствиями для входа на рынок?

Для нас это снова та же проблема. Компании, желающие внедрить 3D-печать, сталкиваются с огромным выбором. И это действительно о том, чтобы разрушить ажиотаж вокруг этого. Сейчас не так много маркетинговой шумихи, как было, но все же довольно много.

Кроме того, я все еще думаю, что одна из самых больших проблем заключается в том, что для многих компаний технология просто не готова делать ставки. Например, если вы покупаете станок с ЧПУ сегодня, вы можете обрабатывать детали завтра - и обрабатывать детали с очень высоким качеством. Точно так же, если вы покупаете машину для литья под давлением и у вас есть инструмент, вы можете сделать то же самое. Я немного упрощаю, но, в общем, это проблема, с которой сталкивается индустрия AM.

Если вы покупаете 3D-принтер, материал, все это считается оборудованием; вы по-прежнему не можете изготавливать детали хорошего качества. И я думаю, что в этом и заключается проблема:мы еще далеки от процесса, в котором можно было бы, например, изготавливать миллион деталей.

Прекрасным примером является наш стенд на Formnext. Мы создаем чуть более шести с половиной тысяч отдельных деталей, напечатанных на 3D-принтере, соединенных алюминиевыми компонентами. Размер конструкции 4 метра на 6 метров на 14 метров. Это огромное сооружение. И вы внезапно спрашиваете себя, почему никто не делал этого раньше, и проблема в том, что для 6000 компонентов, которые идентичны или подходят с точки зрения повторяемости и воспроизводимости, это просто очень сложно сделать. Потребуется месяц разработки, чтобы добиться стабильного процесса.

Итак, на самом деле, когда мы приближаемся к точке, где процессы становятся стабильными, когда у нас есть повторяемость и воспроизводимость, именно здесь мы достигаем промышленных процессов.

Другое дело, что нам нужно перестать думать о 3D-печати как о пакетном процессе. Думайте об этом скорее как о непрерывном процессе с полной производственной линией и сквозной автоматизацией.

Я думаю, что отчасти проблема в том, что многие люди слишком долго занимались 3D-печатью, наблюдая, как она растет. Однако сейчас мы наблюдаем новую революцию, когда люди действительно смотрят на нее как на промышленную технологию, но для того, чтобы она действительно работала, требуется изменение мышления. И именно поэтому нашей компании так повезло, потому что не все в ней работают с 3D-печатью. Таким образом, мы предлагаем совершенно иную точку зрения на этот процесс.

Не могли бы вы рассказать, как вы строите свой стенд на Formnext?

В этом году у нас есть стенд площадью 86 квадратных метров, который построен почти в виде решетчатой ​​конструкции. Каждый узел представляет собой серию взаимосвязанных деталей, напечатанных на 3D-принтере, и мы создаем структуру из этих отдельных компонентов, которые образуют кубы, а кубы образуют структуру высотой 4 метра. Но дело в том, что он очень легкий. Вся конструкция весит не более 120 килограмм.

Мы считаем, что это первая попытка сделать это. Без постобработки добиться этого было бы крайне сложно. Очевидно, мы используем резьбовые соединения с допусками, сложную внутреннюю геометрию и так далее. И что здесь важно, это то, что без технологии, которую мы разработали, мы не смогли бы это произвести. Мы могли бы напечатать детали, но не смогли бы закончить их и добиться нужного качества, необходимого для создания чего-либо.

Есть ли какие-нибудь интересные тенденции или разработки, которые вас вдохновляют?

Я рад, что люди считают постобработку проблемой и хотят что-то с этим сделать. Приятно видеть, что к постобработке наконец-то относятся серьезно.

Что касается отрасли AMFG, то было интересно увидеть, что есть 2 или 3 компании, занимающиеся постобработкой. Для меня это было отличным визуальным представлением того факта, что из всех компаний, занимающихся 3D-печатью, лишь несколько проходят постобработку.

Но люди определенно больше об этом говорят, и образование здесь действительно необходимо. Потому что, если вы не знаете об этом, вы не знаете, что это проблема. Поэтому нам нужно обучать, прежде чем мы сможем продавать, а также обучать себя тому, что требуется нашим пользователям.

Другая захватывающая тенденция заключается в том, что сейчас на рынке появляются промышленные игроки, и я не имею в виду производителей принтеров, я имею в виду пользователей этой технологии. Таким образом, компании искренне ищут приложения для 3D-печати и теперь серьезно рассматривают возможность 3D-печати, и это отличная тенденция.

В конечном итоге нам нужно сосредоточиться на реальных приложениях - они могут быть не такими захватывающими, как PR-ориентированные, громкие приложения, но они показывают, что отрасль становится все более зрелой.

Приведу аналогию:когда в последний раз к вам приходили и говорили:«Посмотрите на эту отлитую под давлением деталь, просто посмотрите, какая она замечательная». Тебе все равно, никому нет дела, это просто не имеет значения. Это то, что нам нужно, чтобы выбросить из головы и просто освоить новую технологию. И придет время, когда разницы никто не узнает.

Мы уже начали, и мы показываем людям, говоря:«Смотрите, это отлитая под давлением деталь», а они даже не моргают. Затем мы показываем им деталь, напечатанную на 3D-принтере, которую мы обработали, и они говорят:«Боже мой, это потрясающе». Нам нужно отказаться от этого и просто принять это как еще одну производственную технологию.

Каковы будут следующие 12 месяцев для AMT?

В следующие 12 месяцев будет наблюдаться очень быстрый рост, как с точки зрения нашего расширения, так и с точки зрения доходов.

В конце следующего года мы также запустим нашу сквозную систему DMS, которая позволит включая удаление порошка, разглаживание, окраску и проверку - полностью автоматизировано. И это действительно наша цель, когда мы вступаем в 2020 год - связать эти элементы вместе, чтобы мы действительно могли предложить систему непрерывной постобработки в прямом смысле этого слова.

Чтобы узнать больше о AMT, посетите:https://amtechnologies.co.uk/