Инсайт-интервью с CEO Lithoz доктором Йоханнесом Хома: будущее керамической 3D-печати

Керамическая 3D-печать — всё ещё относительно новая аддитивная производственная технология. Однако, несмотря на новизну, она проникает во многие отрасли — от медицинской и стоматологической до авиации и люксовых товаров.

CEO Lithoz доктор Йоханнес Хома

Сейчас всего несколько компаний разрабатывают 3D-печатающую технологию для керамики. Одна из них — австрийский производитель Lithoz. Мы связались с CEO и основателем Lithoz доктором Йоханнесом Хомой, чтобы обсудить текущее состояние керамической 3D-печати, некоторые захватывающие приложения и преимущества 3D-печати как цифровой производственной технологии.

Расскажите о Lithoz и миссии компании?

Lithoz — провайдер технологий для 3D-печати высокопроизводительных керамик. Разрабатываем и продаём машины, ПО и материалы для 3D-печати керамики. Чётко — мировой лидер по рынку и технологии в этом поле. Помимо разработки технологий, поддерживаем клиентов в разработке приложений. Ни AM-сообщество, ни керамическая индустрия не были привыкли к керамической 3D-печати. Поддерживаем обе стороны максимально.

Как пришли к основанию Lithoz?

Технология развивалась в Техническом университете Вене, в 2006 году, в коллаборации со стоматологической компанией Ivoclar Vivadent AG. В 2010 достигли прорыва: смогли 3D-печатать керамику с теми же материальными свойствами, что и в конвенциональной формообразующей технологии. Этот этап вдохновил выделить Lithoz как компанию для 3D-печати высокопроизводительных керамик.

Можете раскрыть технологию Lithoz?

Станок Lithoz CeraFab S65 [Источник изображения: Lithoz]

Наша технология основана на фотополимеризации — очень похожа на конвенциональную стереолитографию. Разница: керамические частицы диспергированы в фоточувствительной смоле. В процессе печати этот композит твердеет светом слой за слоем. Деталь из принтера — «зелёное тело» (green body), не готовый продукт. Должна пройти термическую обработку — выпечку в спец. печи. Термины: дебиндинг и спекание для достижения свойств керамической детали. При дебиндинге сжигается связующее, потом спекание керамики до полной плотности. Деталь садится — нормальное явление в керамических формообразующих процессах.

Приведите примеры приложений, достигнутых вашей технологией?

Медицинские изделия, 3D-печатные с технологией Lithoz [Источник: Lithoz]

Активны в трёх отраслях. Первая — медицина: ресорбируемые и нересорбируемые импланты и меддевайсы. Ресорбируемые импланты в использовании с 2017. Нересорбируемые — биоинертные, не реагируют с телом. Низкая теплопроводность керамики — ещё плюс против металла: люди не чувствуют боли на прямых солнечных лучах или горячем душе. Третье — меддевайсы, где нужны изолирующие, немагнитные свойства. Керамика идеальна для медицины — биоинертна, не вызывает аллергических реакций, как металлы или пластики. Другая область — литейные сердечники для лопаток турбин. Лопатки имеют внутреннюю систему охлаждения. С трендом к повышению эффективности через температуру дизайны охлаждения стали сложнее. Уровень сложности — уже не литьё под давлением, нужен новый производственный подход. Аддитивное производство — идеальное решение для сердечников. Третья область — технические керамики. Продвинутые керамические материалы везде — от спутниковых компонентов (держатели зеркал, RF-компоненты) до машиностроения (текстильные станки, полупроводниковое оборудование). Широкий спектр, включая люксовые товары.

Можно ли использовать эту технологию с металлами?

Отличный вопрос. Наша философия — адаптируем технологию к порошку, а не наоборот. Специализировались на керамике, но смогли адаптировать под металлы. Успех был настолько большим, что даже выделили спин-офф. Теперь есть компания Incus — металлическая 3D-печать с фотополимеризационным подходом. С этой технологией достигают высокого разрешения, хороших механических свойств и высокой точности — детали, сравнимые с MIM (металлическое литьё под давлением).

Какое текущее состояние керамической 3D-печати в понимании технологии?

Керамическая 3D-печать — одна из самых молодых технологий в 3D-печати, база знаний ещё не так развита. Только сегодня получил емейл от клиента, у которого встреча с C-уровнем, удивлённым, что потенциал 3D-печати керамических деталей в их компании больше, чем металлических.

Видим много приложений, но керамический AM пока не так известен в 3D-печати. Это начинает меняться. Люди увидели ограничения пластиков и металлов, которые керамика преодолевает.

Как бы вы советовали компании, смотрящей на потенциал керамической 3D-печати или 3D-печати вообще, но не знающей, с чего начать внедрение?

Очень сложный вопрос, потому что бизнес-кейс обычно не лежит на столе. Самый простой старт — изучить 3D-печать для прототипов. Позволит начать учить технологию. Потом начнёте говорить с клиентами, смотреть в портфолио — какие детали имеют смысл для 3D-печати. Самый большой вызов — найти деталь, подходящую для аддитивного производства. С дизайнерской перспективы — должна быть очень сложной и идеально не производятся другими технологиями. Нашли — получили конкурентное преимущество. Резюме: не просто низко висящие фрукты, а проект, который настраиваете в компании. Сверху вниз, а не снизу вверх. Сначала трудно увидеть полный потенциал AM. Любая компания, внедряющая 3D-печать, должна вложить усилия, чтобы выкопать этот потенциал. Но найдёте подходящий кейс — откроет много дверей.

Какие вызовы в 3D-печати керамики?

Частая проблема — люди хотят 3D-печатать детали, уже хорошо установленные в конвенциональных формообразующих технологиях. Удивляются, что AM tendeет быть дороже. Нужно понимать: воспроизведение традиционно сделанной детали через 3D-печать не сделает её дешевле в большинстве случаев. Другой вызов — не можем преодолеть проблемы материаловедения через аддитивное производство. AM — просто формообразующая технология. Не преодолевает проблемы спекания, обязательного для керамической обработки. Пример: легко 3D-печатать мультиматериальные керамические детали. Но ко-спекание этих материалов — вызов. Думаю, такие соображения иногда недооценивают.

Недавний отчёт SmarTech Analysis заявляет, что рост керамической 3D-печати будет во многом драйвиться производством конечных деталей. Ваши мысли?

Полностью согласен. 10 лет назад никто не представлял высокопроизводительную керамическую 3D-печать. Сейчас видим столько приложений, что даже мы не осознавали. Сильно верю: керамики — материалы будущего, и мы только в самом начале. 10 лет пришлось показать и доказать, что 3D-печать возможна с керамикой, теперь люди начинают использовать эту технологию.

Также думаю, люди начинают осознавать: цифровая технология вроде AM может быть решением локдаунов благодаря цифровым запасам, возможным с технологией.

Можете раскрыть, как цифровые технологии и 3D-печать могут поддерживать компании?

Во время COVID-19 кризиса — локдаун определённых поставщиков. При литье под давлением у поставщика инструмент — хочешь произвести деталь снова, идёшь к поставщику, он делает в нормальной среде. COVID-19 сделал глобальную цепочку поставок хрупкой и прерванной. Многие компании не могут достучаться до поставщиков или поставщики не могут производить. С аддитивным производством — единственный инструмент — сама машина. Машина может быть в Европе, USA, Азии — где угодно, нужно просто передать данные на машину и напечатать деталь сразу, без инструментов. Конечно, нужно квалифицировать деталь для AM, но технология даёт гораздо больше гибкости. Ещё — цифровая природа AM позволяет хранить дизайн-файлы в виртуальном хранилище вместо физического инвентаря и печатать по запросу.

Как видите эволюцию керамической 3D-печати в ближайшие годы?

Думаю, большой потенциал впереди. Но в отличие от других AM-технологий, керамический AM с самого начала должен выполнять требования высококачественной детали. Потому что если нужна керамическая деталь — она должна иметь те же материальные свойства, что и в конвенциональном производстве, даже если просто прототип. Потому что используешь в суровой среде — высокие температуры, коррозивная среда. Хочешь визуальный прототип — не делаешь из керамики, делаешь из пластика. Всегда хочешь функциональное прототипирование с керамическим AM, так что с самого начала делали производство лота 1.

Что грядущий год готовит для Lithoz?

Видим два последствия пандемии для бизнеса. Первая — меньшая группа клиентов делает паузу в AM, фокусируется на другом. Вторая — больше компаний смотрят на аддитивное, из-за преимуществ цифрового производства — цифровые склады, стабилизация цепочки поставок. Пока ситуация плоха для мировой экономики, вижу компании, осознающие потенциал AM, потому что люди начинают мыслить иначе и рассматривать цифровые производственные технологии как средство преодоления проблем. Для Lithoz не думаем, что кризис сильно ударит по выручке и продажам. Будущее очень яркое. Много проектов, которые сейчас не можем раскрыть. Придут в будущем и люди будут очень удивлены, что уже возможно с керамической 3D-печатью.