Брайан Александер из Solvay о создании высокоэффективных полимеров для аддитивного производства

Поскольку спрос на высокоэффективные полимеры в аддитивном производстве растет, ведущие компании, производящие материалы, такие как Solvay, BASF и SABIC, расширяют свое портфолио, чтобы удовлетворить потребности промышленных приложений в автомобильной, медицинской, аэрокосмической и других сферах.

Solvay, компания стоимостью 10 миллиардов евро со 150-летним опытом в области материаловедения, стала ключевым игроком в области специальных полимеров, используемых во всем мире. В этом интервью Брайан Александер, основатель платформы бизнес-инкубирования Solvay для аддитивного производства, рассказывает о стратегическом переходе компании к аддитивному производству, о возможностях, которые он открывает, и о том, почему материалы технического уровня необходимы для следующей волны производства.

Признание возможностей AM

Брайан Александер, Solvay Specialty Polymers, Платформа бизнес-инкубации для аддитивного производства

К началу 2016 года аддитивное производство превратилось из нишевого в мейнстрим. Руководство Solvay отреагировало на это созданием специального бизнес-подразделения в своем подразделении специальных полимеров, которое сосредоточится исключительно на AM.

«Аддитивное производство идеально соответствует основным рынкам Solvay — мелкосерийному производству с высокой добавленной стоимостью и массовой индивидуализации», — объясняет Александр. «Такие отрасли, как аэрокосмическая промышленность и здравоохранение, требуют тысяч деталей в год, а не миллионов, что делает AM идеальным решением».

С истечением срока действия ключевых патентов на SLS и FFF к 2016 году рынок открылся для новых участников. Solvay воспользовалась этой возможностью, решив рассматривать AM как рычаг роста, а не угрозу.

«В первый год нашей работы мы разговаривали с ведущими клиентами, чтобы оценить их зрелость AM», — вспоминает Александр. "Тогда многие считали, что AM - это технология, предназначенная только для прототипов. Сегодня это мнение резко изменилось".

Изменение образа мышления для достижения успеха в AM

В подразделении специальных полимеров Solvay работает около 3500 специалистов, и оно может похвастаться одним из самых обширных в отрасли портфолио высокоэффективных материалов — более 35 различных полимеров, каждый из которых обладает уникальными механическими, термическими и химическими свойствами. Эти дорогостоящие материалы продаются в меньших объемах, что делает их идеальными для точности и сложности, требуемых AM.

«Традиционные производственные процессы не переходят непосредственно на AM», — говорит Александр. «Чтобы добиться стабильных и высококачественных результатов, вам необходимо перепроектировать всю цепочку создания стоимости — от рецептуры сырья до проектирования деталей и оптимизации процессов».

Цель Solvay — стать ведущим поставщиком индивидуальных решений AM-ready. «Если бы мы просто продавали наши устаревшие смолы в сфере AM, мы бы потерпели неудачу», — отмечает Александр. «Наше внимание сосредоточено на материалах, разработанных специально для процесса AM, с четкими спецификациями в отношении сырья, параметров печати и постобработки».

В портфолио Solvay более 35 высокоэффективных полимеров [Изображение предоставлено Solvay]

Разработка высокоэффективных полимеров для AM

В то время как на ранних этапах производства AM использовались материалы потребительского класса, такие как PLA и ABS, сейчас лидерам отрасли требуются полимеры промышленного класса, такие как PEEK и PPSU.

«Прототипирование само по себе не раскрывает всех преимуществ AM», — объясняет Александр. "Для серийного производства конструкторам необходим широкий спектр температурных допусков, механической прочности и квалификационных данных. Только тогда они смогут использовать решетчатые структуры, облегчение и консолидацию деталей".

Чтобы удовлетворить эти потребности, Solvay начала исследования, ориентированные на AM, с производства плавленых нитей (FFF), наиболее доступной технологии AM, ориентированной на здравоохранение (массовая настройка) и аэрокосмическую промышленность (мелкосерийное производство).

В качестве полимеров для стартовой площадки были выбраны ключевые материалы — PEEK, известный своей исключительной термической стабильностью и соотношением прочности и веса, и PPSU, ценящийся за термостойкость и химическую стойкость.

«Понимание усадки, деформации и сцепления имеет решающее значение», — говорит Александр. «Прогнозное знание материалов позволяет нам обеспечивать надежные профили печати».

В 2017 году Solvay запустила Кубок по аддитивному производству, приглашая студентов университетов со всего мира печатать сложные детали с использованием нити PEEK. Успех конкурса продемонстрировал неиспользованный потенциал AM и укрепил уверенность Solvay в своей материальной платформе.

Высокоэффективные полимеры Solvay включают KetaSpire® PEEK и Radel® PPSU [Изображение предоставлено Solvay]

Новая бизнес-модель:электронная коммерция напрямую с клиентом

Опираясь на Кубок по аддитивному производству, Solvay представила революционную платформу электронной коммерции, которая делает ее полимеры доступными по справедливым ценам для всех, у кого есть кредитная карта.

«Мы отошли от закрытой модели, ориентированной на дистрибьюторов», — говорит Александр. «Наша платформа предлагает быстрые и прозрачные покупки и служит образовательным инструментом для следующего поколения дизайнеров».

Прозрачность данных является краеугольным камнем подхода Solvay. «Традиционные химические спецификации ориентированы на детали, отлитые под давлением», — отмечает Александр. «Мы предоставляем технические характеристики AM, что дает промышленным клиентам уверенность в характеристиках материалов».

Платформа электронной коммерции Solvay для материалов AM [Изображение предоставлено Solvay]

Управление процессами:ключ к последовательности

Александр подчеркивает необходимость надежного контроля процесса. «Плохо управляемый процесс AM приводит к образованию пористых деталей с нестабильными механическими свойствами».

Чтобы обеспечить надежность по принципу «подключи и работай», Solvay сотрудничает с производителями принтеров для точной настройки профилей печати с учетом используемых полимеров. «Мы стремимся к созданию материала, который после загрузки позволяет создавать повторяемые детали при каждом отпечатке».

Моделирование материалов:прогнозирование производительности перед печатью

В 2018 году Solvay заключила партнерское соглашение с e‑Xstream Engineering, чтобы интегрировать свои высокоэффективные полимеры в платформу моделирования Digimat‑AM.

«Моделирование позволяет проектировщикам прогнозировать термомеханическое поведение на этапе проектирования», — объясняет Александр. «Это сокращает дорогостоящие методы проб и ошибок и ускоряет выход на рынок».

Добавив Solvay PEEK и PPSU к Digimat‑AM, пользователи теперь могут создавать цифровые двойники своих деталей, виртуально оценивая варианты дизайна перед печатью.

В 2019 году Solvay добавила наполненный углеродным волокном KetaSpire PEEK и аккуратный PPSU Radel в выпуск Digimat-AM от e-Xstream Engineering [Изображение предоставлено:e-Xstream Engineering]

Взгляд в будущее:будущее AM-полимеров

Александр видит будущее, в котором аддитивное производство дополняет, а не заменяет традиционные методы. «Успех зависит от квалификации процесса:если процесс не работает, деталь выходит из строя».

Хотя затраты на материалы остаются высокими, Solvay ожидает, что цены упадут по мере роста объемов производства и расширения сферы применения. Компания стремится квалифицировать свои полимеры для 10–15 коммерческих типографий, расширить партнерство в области порошковых технологий, таких как SLS и Multi-Jet Fusion, а также сотрудничать с OEM-производителями, приверженными революционным инновациям.

Для получения дополнительной информации о материальных решениях Solvay посетите Solvay.com .

Экспертные интервью

В серии экспертных интервью AMFG представлены инновационные компании и частные лица, формирующие будущее аддитивного производства. Для получения дополнительной информации об участии в серии обращайтесь по адресу marketing@amfg.ai . .