Познавательное интервью с генеральным директором Lithoz доктором Йоханнесом Хомой о будущем 3D-печати керамики

3D-печать керамики по-прежнему остается относительно новой технологией аддитивного производства. Однако, несмотря на свою новизну, 3D-печать керамикой находит применение во многих отраслях:от медицины и стоматологии до аэрокосмической промышленности и производства предметов роскоши.

‍

Генеральный директор Lithoz д-р Йоханнес Хома

‍

В настоящее время лишь несколько компаний разрабатывают технологии 3D-печати керамики. Одной из таких компаний является австрийский производитель Lithoz.  Мы встретились с генеральным директором и основателем Lithoz доктором Йоханнесом Хомой, чтобы обсудить текущее состояние 3D-печати керамики, некоторые из ее интересных применений и преимущества 3D-печати как технологии цифрового производства.

‍

‍Можете ли вы рассказать нам немного о Lithoz и вашей миссии как компании?

‍

‍ Lithoz — поставщик технологий для 3D-печати высокопроизводительной керамики, а это значит, что мы разрабатываем и продаем машины, программное обеспечение и материалы для 3D-печати керамики. Мы, несомненно, являемся мировым рынком и технологическим лидером в этой области. Помимо разработки технологий, мы также поддерживаем наших клиентов в области разработки приложений. Ни сообщество AM, ни керамическая промышленность не привыкли к 3D-печати керамики. Мы поддерживаем обе стороны, насколько можем.

‍

‍Как вы пришли к созданию Lithoz?

‍

‍ Технология была разработана в Венском технологическом университете еще в 2006 году в сотрудничестве со стоматологической компанией Ivoclar Vivadent AG. Затем, в 2010 году, мы совершили прорыв:мы смогли печатать керамику на 3D-принтере с теми же свойствами материала, что и при традиционной технологии формования. Это событие побудило нас выделить Lithoz как компанию по 3D-печати высокопроизводительной керамики.

‍

‍Можете ли вы немного рассказать о технологии, разработанной Lithoz?

‍

Машина Lithoz CeraFabS65 [Изображение предоставлено:Lithoz]

‍

Наша технология основана на процессе фотополимеризации, который очень похож на традиционную стереолитографию. Разница в том, что в нашей технологии керамические частицы диспергируются в светочувствительную смолу. В процессе печати этот композитный материал слой за слоем затвердевает под действием света. Деталь, которая выходит из нашего 3D-принтера, называется зеленым корпусом, что означает, что это еще не готовый продукт. Необработанное тело должно пройти термическую обработку, предполагающую обжиг детали в специализированной печи. С технической точки зрения, мы отделяем и спекаем деталь для достижения желаемых свойств керамической детали. В процессе удаления связующего связующее сжигается, а затем спекается керамика до полной плотности. Деталь подвергается усадке, но это нормальное явление в процессах формовки керамики.

‍

‍Можете ли вы поделиться примерами приложений, реализованных с помощью вашей технологии?

‍

3D-печать медицинских изделий с использованием технологии 3D-печати керамики Lithoz [Изображение предоставлено:Lithoz]

‍

Мы работаем в трех разных отраслях. Первый — медицинский, где есть рассасывающиеся и нерезорбируемые имплантаты и медицинские изделия. Например, рассасывающиеся имплантаты используются с 2017 года. С другой стороны, нерезорбируемые имплантаты биоинертны, то есть не вступают в реакцию с организмом человека. Кроме того, теплопроводность керамики довольно низкая. Итак, еще одно преимущество керамических имплантатов по сравнению с металлическими заключается в том, что люди не чувствуют боли, когда находятся под прямыми солнечными лучами или принимают горячий душ. Третье медицинское применение — медицинские устройства, где необходимы изолирующие, немагнитные свойства керамики. Керамика идеально подходит для медицинской промышленности, поскольку она биоинертна и не вызывает аллергических реакций, как это бывает с металлами или пластиками. Еще одно направление, на котором мы сосредоточены, — это литье сердечников турбинных лопаток. Лопатки турбины оснащены внутренней системой охлаждения для охлаждения лопаток во время работы. С растущей тенденцией к повышению эффективности за счет повышения температуры конструкции таких систем охлаждения стали более сложными. Уровень сложности означает, что конструкции больше не могут подвергаться литью под давлением, и для их производства требуется новый производственный подход. Аддитивное производство оказывается идеальным решением для этих сердечников. Еще одним направлением нашего внимания является техническая керамика. Это современные керамические материалы, используемые во всем:от спутниковых компонентов, таких как держатели зеркал и радиочастотные компоненты, до деталей машиностроения, например, для текстильного оборудования и полупроводникового оборудования. Это означает, что наша технология может найти широкое применение, в том числе в производстве предметов роскоши.

‍

‍Можно ли использовать эту технологию с металлами?

‍ Это отличный вопрос.  Наша философия заключается в том, что мы адаптируем нашу технологию к порошку, а не наоборот. Значит, мы смогли адаптировать нашу технологию к металлам. Мы добились такого успеха, что даже раскрутили компанию. Теперь есть компания Incus, которая занимается 3D-печатью металлов с использованием метода фотополимеризации. Благодаря этой технологии можно достичь высокого разрешения, хороших механических свойств и высокой точности, что делает детали сравнимыми с металлическими деталями, отлитыми под давлением.

‍

Каково текущее состояние керамической 3D-печати с точки зрения понимания технологии?

‍ Керамическая 3D-печать — одна из самых молодых технологий в 3D-печати, поэтому база знаний еще не так хорошо развита. Тем не менее, только сегодня я получил электронное письмо от клиента, который встречался со своим руководителем высшего звена, который был удивлен тем, что потенциал 3D-печати керамических деталей в их компании больше, чем у металлических деталей.

‍

Мы видим, что сфер применения много, но керамический АМ пока не так известен в индустрии 3D-печати. Однако ситуация начинает меняться. Люди увидели, что у пластмасс и металлов есть ограничения, которые можно преодолеть с помощью керамики.

‍

‍Как бы вы посоветовали компании, которая изучает потенциал керамической 3D-печати или 3D-печати в целом, но не знает, с чего начать внедрение этой технологии?

‍ Это очень сложный вопрос, потому что бизнес-кейс обычно не лежит прямо у вас на столе. Самый простой способ начать — изучить 3D-печать прототипов. Этот способ позволит вам начать изучение технологии. Затем вы начнете общаться с клиентами и просматривать свое портфолио, чтобы определить, какие детали имеют смысл напечатать на 3D-принтере. Самая большая проблема — найти деталь, подходящую для аддитивного производства. С точки зрения дизайна эта деталь должна быть очень сложной и в идеале не может быть произведена с помощью других технологий. Как только вы его найдете, у вас появится конкурентное преимущество. Подводя итог, можно сказать, что вы ищете не просто низко висящие плоды, а проект, который вы создаете в своей компании. И это должно быть скорее сверху вниз, а не снизу вверх. Вначале может быть трудно увидеть весь потенциал АМ. Любая компания, внедряющая 3D-печать, должна приложить некоторые усилия, чтобы раскрыть этот потенциал. Но как только вы найдете подходящий вариант использования, он откроет перед вами множество дверей.

‍

‍Каковы некоторые проблемы, связанные с 3D-печатью керамики?

‍ Одна из проблем, с которой мы часто сталкиваемся, заключается в том, что люди хотят печатать детали на 3D-принтере, которые уже хорошо зарекомендовали себя в традиционных технологиях формования. В результате они удивляются, что аддитивное производство, как правило, обходится дороже, чем традиционные технологии. Необходимо понимать, что воспроизведение традиционно изготовленной детали с помощью 3D-печати в большинстве случаев не удешевит ее. Другая проблема заключается в том, что мы не можем решить проблемы материаловедения с помощью аддитивного производства. АМ – это всего лишь формовочная технология. Это не решает проблем спекания, которое является обязательным для обработки керамики. Например, керамические детали из нескольких материалов легко печатать на 3D-принтере. Но тогда совместное спекание этих материалов будет затруднительно. Я думаю, что подобные соображения иногда недооцениваются.

‍

‍Недавний отчет SmarTech Analysis состояния что рост керамической 3D-печати будет во многом зависеть от производства конечных деталей. Что вы об этом думаете?

‍

[Изображение предоставлено:Lithoz]

‍

Я полностью согласен. Когда мы начинали 10 лет назад, никто не имел представления о высокопроизводительной 3D-печати керамики. И сейчас мы видим столько применений, о которых даже мы не догадывались. Я твердо верю, что керамика — это материал будущего, и мы только в самом начале этого пути. За последние 10 лет нам пришлось показать и доказать, что 3D-печать также возможна с помощью керамики, и теперь люди начинают пользоваться преимуществами этой технологии.

‍

Я также думаю, что сейчас люди начинают понимать, что цифровые технологии, такие как AM, могут стать решением проблем карантина благодаря цифровым инвентаризациям, которые возможны с помощью этой технологии.

‍

‍Можете ли вы немного рассказать о том, как цифровые технологии и 3D-печать могут оказать поддержку компаниям?

‍ Во время кризиса Covid-19 некоторые поставщики были заблокированы. Например, при литье под давлением у поставщика есть инструмент, и если вы хотите снова изготовить деталь, вы идете к своему поставщику и просите его изготовить для вас больше деталей, и он сделает это в обычных условиях. Но ситуация с COVID-19 делает глобальную цепочку поставок сейчас гораздо более хрупкой и нарушенной. Многие компании не могут связаться со своими поставщиками, или поставщики не могут производить детали.  С другой стороны, при аддитивном производстве единственным инструментом, который вы используете, является сама машина. Станок может находиться здесь, в Европе или США, в Азии, практически в любом месте, и все, что вам нужно, это просто передать данные на станок и немедленно распечатать деталь, не имея при этом никаких инструментов. Конечно, вам нужно подготовить деталь для AM, но в целом технология дает гораздо больше гибкости. Другой момент заключается в том, что цифровая природа AM позволяет хранить файлы дизайна в виртуальном хранилище вместо физической инвентаризации и распечатывать их по требованию.

‍

‍Как вы видите эволюцию 3D-печати керамики в ближайшие несколько лет?

‍ Я думаю, что впереди нас ждет большой потенциал. При этом, в отличие от других технологий АМ, керамический АМ с самого начала должен соответствовать требованиям, предъявляемым к высококачественным деталям. Потому что если вам нужна керамическая деталь, она должна иметь те же свойства материала, что и при обычном производстве, даже если это всего лишь прототип. Это потому, что вы будете использовать его в суровых условиях, например, при высоких температурах или в агрессивной среде. Если вы хотите иметь визуальный прототип, вы будете делать его не из керамики, а из пластика. Всегда хочется иметь функциональное прототипирование с использованием керамики AM, поэтому с самого начала мы занимались производством первой партии.

‍

‍Что ждет «Литхоз» в наступающем году?

‍ Мы видим два разных последствия пандемии для нашего бизнеса. Во-первых, мы видим, что небольшая группа наших клиентов сделала паузу в аддитивном производстве и сосредоточилась на других вещах. В другой группе мы видим, что все больше компаний теперь уделяют больше внимания аддитивным технологиям из-за преимуществ технологий цифрового производства, таких как цифровое складирование и возможность стабилизировать свою цепочку поставок. Хотя текущая ситуация для мировой экономики плоха, я вижу, что компании теперь осознают потенциал аддитивного производства, потому что люди начинают думать по-другому и рассматривать технологии цифрового производства как средство решения этих проблем. Что касается Lithoz, мы не думаем, что этот кризис окажет большое влияние на наши доходы и продажи. Будущее для нас очень светлое. У нас много проектов, которые мы пока не можем раскрыть. Они появятся в будущем, и люди будут очень удивлены тем, что уже возможно с помощью 3D-печати керамики.