Брайан Александр из Solvay: создание высокопроизводительных полимеров для аддитивного производства

По мере того как спрос на высокопроизводительные полимеры в аддитивном производстве скакает, ведущие материаловые компании вроде Solvay, BASF и SABIC расширяют портфели для встречи потребностей production-grade применений по автопрому, медицине, авиации и др.

Solvay, €10 млрд компания с 150-летним наследием в материаловедении, стала ключевым игроком в специальных полимерах, используемых по всему миру. В этом интервью Брайан Александр — основатель Business Incubation Platform для аддитивного производства Solvay — делится стратегическим сдвигом компании к AM, возможностями, которые это разблокирует, и почему инженерные материалы критичны для следующей волны мануфактуринга.

Признание AM-возможности

Брайан Александр, Solvay Speciality Polymers, Business Incubation Platform для Additive Manufacturing

К началу 2016 аддитивное производство перешло от ниши к мейнстриму. Лидерство Solvay отреагировало созданием dedicated бизнес-юнита в divizе Speciality Polymers для эксклюзивного фокуса на AM.

«Аддитивное производство идеально выравнивается с core markets Solvay — high-value, low-volume производство и mass customisation», — объясняет Александр. «Отрасли вроде авиации и здравоохранения требуют тысячи деталей в год, не миллионы, что делает AM идеальным fit».

С истечением ключевых патентов на SLS и FFF к 2016, рынок открылся для новых игроков. Solvay ухватила возможность, выбрав видеть в AM growth lever, а не угрозу.

«В первый год мы говорили с лидирующими клиентами, измеряя их AM зрелость», — вспоминает Александр. «Тогда многие верили, что AM — prototype-only технология. Сегодня восприятие драматически сдвинулось».

Сдвиг мышления для AM-успеха

Speciality Polymers юнит Solvay нанимает ~3,500 профи и обладает одним из самых обширных портфелей высокопроизводительных материалов — более 35 уникальных полимеров, каждый с уникальными механическими, термическими и химическими свойствами. Эти high-value материалы продаются в меньших объёмах, делая их натуральным fit для точности и сложности, требоваемых AM.

«Традиционные производственные процессы не переводятся прямо в AM», — говорит Александр. «Вы должны редизайнить всю цепочку ценности — от формулировки сырья к дизайну детали и оптимизации процесса — для достижения последовательных, высококачественных результатов».

Цель Solvay — стать premier поставщиком кастомизированных, AM-ready решений. «Если мы просто продадим наши legacy смолы в AM пространстве, мы провалимся», — отмечает Александр. «Наш фокус — на материалах, инженерированных специально для AM процесса, с чёткими спецификациями для feedstock, параметров печати и постобработки».

Портфель Solvay включает 35+ высокопроизводительных полимеров [Кредит: Solvay]

Разработка высокопроизводительных полимеров для AM

Пока ранний AM опирался на consumer-grade материалы вроде PLA и ABS, индустриальные лидеры теперь требуют industrial-grade полимеры вроде PEEK и PPSU.

«Прототипирование в одиночку не разблокирует полные выгоды AM», — объясняет Александр. «Для серийного производства дизайнерам нужен широкий спектр температурной толерантности, механической прочности и qualification data. Только тогда они могут эксплуатировать решётки, облегчение и консолидацию деталей».

Для встречи этих нужд, Solvay начал AM-фокусированное исследование с Fused Filament Fabrication (FFF), наиболее доступной AM технологии, таргетя healthcare (mass customisation) и aerospace (small-batch production).

Ключевые материалы — PEEK, известный исключительной термической стабильностью и соотношением прочность/вес, и PPSU, ценящийся за теплостойкость и химическую долговечность — выбраны как launch-pad полимеры.

«Понимание shrinkage, warpage и cohesion критично», — говорит Александр. «Предиктивное материальное знание позволяет нам давать надёжные профили печати».

В 2017 Solvay запустил Additive Manufacturing Cup, приглашая студентов по всему миру печатать сложные детали с PEEK филаментом. Успех соревнования продемонстрировал untapped потенциал AM и укрепил уверенность Solvay в своей материальной платформе.

Высокопроизводительные полимеры Solvay включают KetaSpire® PEEK и Radel® PPSU [Кредит: Solvay]

Новая бизнес-модель: Direct-to-Customer E-Commerce

Строя на Additive Manufacturing Cup, Solvay ввёл прорывную e-commerce платформу, делающую её полимеры доступными по честным ценам любому с кредитной картой.

«Мы ушли от закрытой, дистрибутор-центричной модели», — говорит Александр. «Наша платформа предлагает быструю, прозрачную покупку и служит образовательным инструментом для следующего поколения дизайнеров».

Data transparency — cornerstone подхода Solvay. «Традиционные химические даташиты фокусируются на injection-moulded деталях», — отмечает Александр. «Мы даём AM-специфичные даташиты, давая индустриальным клиентам уверенность в материальной производительности».

E-commerce платформа Solvay для AM материалов [Кредит: Solvay]

Контроль процесса: ключ к последовательности

Александр подчёркивает необходимость robust process control. «Плохо управляемый AM процесс ведёт к пористым деталям с неконсистентными механическими свойствами».

Для доставки plug-and-play надёжности, Solvay партнёрствует с производителями принтеров для fine-tune профилей печати, адаптированных к её полимерам. «Мы целимся на материал, который, однажды загруженный, производит повторяемые детали с каждой печатью».

Материальная симуляция: предсказание производительности до печати

В 2018 Solvay партнёрствовал с e-Xstream Engineering для интеграции своих высокопроизводительных полимеров в Digimat-AM симуляционную платформу.

«Симуляция даёт дизайнерам предсказать термомеханическое поведение на фазе дизайна», — объясняет Александр. «Это сокращает costly trial-and-error и ускоряет time-to-market».

Добавляя PEEK и PPSU Solvay в Digimat-AM, пользователи теперь могут создавать digital twins своих деталей, оценивая дизайн-итерации виртуально перед печатью.

В 2019 Solvay добавил carbon-fiber-filled KetaSpire PEEK и neat Radel PPSU в e-Xstream Engineering Digimat-AM релиз [Кредит: e-Xstream Engineering]

Взгляд вперёд: будущее AM полимеров

Александр визирует будущее, где аддитивное производство комплементирует, а не заменяет традиционные методы. «Успех шарнирится на process qualification — если процесс не работает, деталь проваливается».

Пока материальные затраты остаются высокими, Solvay ожидает падения цен по мере роста производственных объёмов и расширения применений. Компания нацеливается на квалификацию своих полимеров по 10–15 коммерческим принтерам, расширение партнёрств в порошковые технологии вроде SLS и Multi-Jet Fusion, и коллаборацию с OEM, коммитящимися к disruptive инновациям.

Для большей информации о материальных решениях Solvay, посетите Solvay.com.

Expert Interviews

Серия Expert Interviews AMFG показывает инновационные компании и индивидуумов, формирующих будущее аддитивного производства. Для информации об участии в серии, контактите marketing@amfg.ai.