Экспертное интервью с Джоном Барнсом, CEO Metal Powder Works: драйв материальной инновации в аддитивном производстве

В 2022 году опрос Hubs инженерных и 3D-печатных сообществ в «3D Printing Trend Report 2022» показал: 44% участников назвали новые материалы и композиты главным развитием года. Но в сфере металлического AM всего 16 выпущенных AMS-спецификаций для металлических порошков. По мере проникновения аддитивного производства в более широкие промышленные круги и рассмотрения компаний его выгод, предоставление знаний и инструментов для дальнейших инноваций становится императивом.

Мы поговорили с Джоном Барнсом, CEO The Barnes Global Advisors и Metal Powder Works, чтобы обсудить, как его два бизнеса ведут интегральные изменения в области.

Начнём с Metal Powder Works. Расскажите о процессе «DirectPowder Process» MPW: был ли пробел в металлическом AM, который его изобретение закрывает?

Думаю, наш «DirectPowder Process» накопил 20 лет производственного опыта и применил к производству порошка.

Производство порошка основано на атомизации — вековой технологии. Но консистентность порошка дико переменчива — когда использовали для квалификации деталей для Airbus, всегда приходилось менять настройки принтеров для принятия вариаций от партии к партии.

Наш «DirectPowder Process» невероятно консистентен — в одном исследовании поставили 2 партии порошка, с интервалом 12 месяцев на двух разных машинах, и средний размер частиц отличался всего на 3 микрона. Когда снижаешь вариативность сырья так, по сути снижаешь вариативность всего остального. Если нет — очень сложно выбить это в другом месте процесса.

Metal Powder Works это видит. Говорите, какой размер порошка нужен — мы делаем только его — очень высокоэффективный процесс. Хотите порошок 20–63 микрона? 95%+ того, что производим — будет этого размера, очень малые потери. Поэтому мы очень доступны — чего не часто бывает в традиционном производстве порошка.

[Источник изображения: Metal Powder Works]

«Не используйте атомизацию» — не наш посыл. Говорим: атомизация работает при экономии масштаба — нержавейка, Inconel 718, многие это используют. Но если хотите больше материалов для AM, атомизация экономически, вероятно, не даст решения. Поэтому сегодня доступно около дюжины материалов как порошков.

Существует более 100 разных алюминиевых сплавов. Посмотрите на современный самолёт — использует дюжину алюминиевых сплавов, несколько титановых, вероятно дюжину стальных — материалы оптимизированы под задачи. Аддитивное производство должно двигаться в похожем режиме.

Какое значение имеет разработка материалов в 2023 году?

За десятилетия проходили фазы: дизайнер считался «неважным», фокус — на производстве. Вдруг дизайн стал важен — производство догнало то, что могли спроектировать, нужно было снова толкать дизайн. Сегодня видим: производство борется, чтобы догнать. Но с новыми передовыми производственными технологиями вроде AM дизайнеру дают новый набор инструментов.

Позволяем дизайнеру переосмыслить, например, как должно выглядеть внутреннее пространство авто — и вместе с этим развитием идут материалы. Они ключевы для возможности придумывать новые дизайны.

Автопром прошёл десятилетие и более материальной субституции. Заменили сталь алюминием, потом алюминий пластиком, пока не кончилось чем заменять — и повернули к редизайну. С передовыми технологиями и аддитивным производством можно придумать дизайны, дающие лёгкие детали, но с той же или лучшей производительностью.

Будущее — всё о командах. Посмотрите на любые передовые производственные технологии — ИИ, автоматизация, робототехника, 3D-печать — все требуют команду, потому что одна дисциплина не может.

Аддитивное производство — командный вид спорта. Есть дизайнер, структуровик, материаловед. Много происходит в коробке принтера. Одновременно создаёте форму и материал. Подача сырья, промышленные газы, лазеры — куча всего. Без команды не происходит.

Нравится идея: 3D-печать как линза для постоянного переосмысления производства.

Думаю, именно так. 3D-печать — не вещь, это семейство вещей. Это почти способ мышления.

В зависимости от целевого эффекта выбираете принтер, который туда ведёт. Печатаете клетки кожи — есть ответ. Дом из бетона — есть ответ. Пластиковая деталь — тоже есть ответ.

Но все построены на одной премісе — «слой за слоем» конструкция. И это сложно, потому что мы высекали из камня и дерева с начала времен. Сейчас время подумать об обратном — это займёт долго.

Переходим к другому виду бизнеса, в котором вы участвуете — расскажите о The Barnes Global Advisors и ценности для бизнесов.

Начали с помощи людям усвоить аддитивное производство. Наша отличная команда инженеров с опытом в высоконагруженных рынках — авиация, оборона, медицина, тяжёлый транспорт. Опираемся на опыт вещей, которые не пошли хорошо с первого раза, чтобы упростить для других.

Многие очень запутаны в требованиях и квалификации с аддитивным производством — для нас процесс всегда одинаков. Локомотив или самолёт — процесс одинаков, даже если интенсивность и тесты могут отличаться. Понимание требований — установление, как выглядит успех — помогаем компаниям работать назад оттуда.

[Источник изображения]

Даём одинаковый совет всем — от компаний-производителей принтеров до материалов. Если знаешь, что нужно клиенту — определить, какую проблему решаешь, какую ценность, и работать назад, выясняя, как это включить.

По пути внедрили обучение кадров и навыков: курс «Designing for AM» — учим, что такое аддитив, где используется, плюсы/минусы, каждый процесс. TBGA уникальны — команда имеет опыт со всеми семействами AM-процессов — порошковые, направленная энергия, экструзия материала — все на рабочем уровне. Важно — с независимой линзой — не привязаны к другой компании, смотрим как инженеры.

В последние пару лет интегрировали группу «Media» — фокус на переводе технологических знаний и отправке сообщения на рынок. Производство — интересный (и шумный) маркетплейс — отличается от коммерческих или потребительских продуктов.

Нашли гармонию в workforce, media, consulting — позволяет флексить от стратегического проекта до введения продуктов на рынок. Через все эти нарушения цепочек поставок видели, как можем помочь US правительству и другим понять, как адаптироваться, и может ли AM быть решением.

Когда у тебя высокоавтоматизированная технология как AM — может ли она помочь с человеческими проблемами вроде этих? Это вопрос, который изучаем сейчас, может быть комбинируя решения из AM, автоматизации, возможно робототехники — для решения под конечное требование.

В конце дня, если клиенты не получают детали — нужно лучшее решение. Глобальная проблема. Как бы мы ни были фрагментированы как общество — все страдаем от одного и того же.

Ваша работа с Metal Powder Works и The Barnes Global Advisors довольно разная. Если бы вы могли провести одну параллель между тем, что обе компании вносят в AM-сферу, что бы это было?

Одна вещь, которую усвоил — очень сложно следовать собственному совету. Когда на мне шляпа Metal Powder Works — я в основном тот клиент, с которым TBGA обычно работает. Так что иногда думаю: «О, мне нужно принять свой совет и структурно сделать эти вещи».

Другая вещь — важность баланса. Одна вещь в TBGA, которой рад — довольно гендерно-разнообразная группа. Думаю, генерируем лучшие ответы для клиентов, потому что разные мыслительные процессы. Надеюсь, это индикативно для будущего.

Осознаём, что нужно быть вовлечёнными в индустрию, быть частью её ткани. Поощрение людей рассматривать производство как карьеру — тоже нужно продвигать. Будь то технический специалист или маркетинг.

Есть ли текущие AM-тренды, которые вас больше всего вдохновляют?

Думаю, общий тренд — индустриализация — приносит необходимость решать проблемы вроде цифрового воркфлоу, который может быть очень фрагментирован сегодня. Осознаём, что важно думать о процессах холistically — аддитивное производство не просто печать формы.

Если снова подумать о материалах — они тоже становятся важнее из-за индустриализации, которая приходит не только с техническими, но и бизнес-проблемами — если напечатанная деталь стоит дороже, она должна делать больше. Это сторона ценностного предложения.

Наша база знаний растёт. В какой-то момент видели: идеально сферические частицы супер важны в Hall Flow. Теперь знаем: Hall Flow — просто прокси, потому что нет лучшего стандарта. Признав это, можем оттолкнуться и подумать: может «идеально сферические» неверно — может нужно менее сферические, или признать, что «сферичность» — континуум, а не бинарное. Вечное движение — если мало энергии нужно, чтобы встать в позицию, мало энергии нужно, чтобы выйти. Есть оптимум, хотим держать его там.

Поэтому индустриализация так важна — решает разные релевантные проблемы. Будь то производительность и стоимость, или глобальные вопросы — много проблем разного происхождения для решения.

Хотел бы думать, что в какой-то момент потребление меньше энергии и выброс меньше CO2 станет метрикой, которой больше людей пользуются, с ценой всё ещё важной. Вместо стоимости в 2 раза больше для меньше CO2 — почему не нейтрально по обоим фронтам? Процесс, стоимость как у легаси-процесса, но выбросы CO2 намного меньше — наверное, правильный ответ.

—

Узнайте больше о The Barnes Global Advisors: https://www.barnesglobaladvisors.com/

Узнайте больше о Metal Powder Works: https://www.metalpowderworks.com/

Узнайте больше об AMFG: https://amfg.ai/