Entrevista de experto:Josh Martin, director ejecutivo de Fortify, sobre su tecnología de fabricación de compuestos digitales

[Crédito de la imagen:Fortify]

Fortify es una startup con sede en Boston que ha desarrollado un nuevo enfoque para la impresión 3D compuesta. Este enfoque combina la alineación magnética de los compuestos con la tecnología de procesamiento de luz digital (DLP), lo que permite a los usuarios producir piezas de compuestos de alta calidad que de otro modo serían imposibles de fabricar.

La tecnología, llamada Fluxprin t ™ , impulsa la plataforma de fabricación de compuestos digitales (DCM) de Fortify. En primer lugar, la plataforma tiene como objetivo permitir a las empresas producir herramientas duraderas como moldes de inyección y piezas de producción de uso final.

En la entrevista de hoy, nos acompaña el director ejecutivo de Fortify, el Dr. Joshua Martin, para conocer más sobre la emocionante tecnología de Fortify y analizar qué está impulsando el crecimiento de la impresión 3D compuesta.

¿Podría contarme un poco sobre Fortify?

Fortify es una empresa de fabricación de aditivos con sede en Boston que lanza al mercado la plataforma de próxima generación para la impresión compuesta.

En Fortify, nos centramos en combinar el rendimiento que obtiene de los materiales reforzados con fibra con la resolución que obtendría tradicionalmente esperar de tecnologías de fotopolímero como SLA y DLP.

Fundamos la empresa porque estábamos cansados ​​de tener que elegir entre forma y función. Tradicionalmente, ha habido una compensación entre tener un prototipo que se ve como el producto real pero típicamente es pobre en términos de desempeño, o tener una pieza que es un prototipo funcional pero que está muy lejos del ajuste y acabado de una producción. -material listo.

En Fortify, creemos que la química de polímeros por sí sola solo puede llegar a una pequeña parte del espacio de propiedad que necesitan las aplicaciones de ingeniería. Dentro de los fotopolímeros, muchos de los materiales básicos no han cambiado realmente en las últimas décadas. Durante los últimos 25 a 30 años, se ha basado básicamente en el mismo tipo de química, aunque las cosas se han acelerado en los últimos cinco años aproximadamente.

Fortify trae a la mesa una tecnología que nos permite llenar las químicas de alta resolución con aditivos reforzantes, con el beneficio crítico de poder controlar la alineación de las partículas reforzantes.

Si observa todas las tecnologías de impresión 3D existentes, las plataformas basadas en SLA / DLP han llegado más lejos en términos de acabado superficial y precisión de las piezas cuando salen de la impresora.

Hemos desarrollado una técnica que nos permite orientar magnéticamente las fibras dentro de un medio fluido. Las piezas que estamos imprimiendo son esencialmente los compuestos de mayor resolución producidos hasta la fecha. En comparación con otras formas de compuestos aditivos, normalmente confía en las fuerzas de corte para alinear las partículas y optimizar su resistencia. Sin embargo, el cizallamiento no siempre es la fuerza dirigida más fácil de controlar.

Con el ensamblaje magnético, podemos controlar múltiples propiedades como fuerza, rigidez, conductividad térmica en tres dimensiones dentro de cada vóxel.

¿Esto es lo que comprende su plataforma de fabricación de compuestos digitales (DCM)?

Si. La plataforma DCM es todo lo que nos permite ajustar la arquitectura de fibra para optimizar su rendimiento. Eso cubre hardware, software y materiales.

La tecnología de alineación magnética específica se llama Fluxprint ™ , que se relaciona más con la aplicación de campos magnéticos al área de construcción para orientar un material magnéticamente sensible.

¿Qué industrias y aplicaciones serían las más adecuadas para su tecnología?

Tenemos una estrategia de implementación que nos permite capitalizar primero el espacio de herramientas, mientras trabajamos en ciertas necesidades de evaluación comparativa para la producción de piezas de uso final

En lo que respecta a las herramientas, nuestra ventaja competitiva es que podemos proporcionar el mismo nivel de resolución que esperaría de una tecnología de fotopolímero, con la capacidad de soportar temperaturas cercanas a los 300 ° C, mientras mantiene la mejor resistencia y rigidez de su clase.

Estamos muy bien preparados para interrumpir el mercado del moldeo por inyección, donde las inversiones en herramientas son importantes y la fabricación de herramientas requiere mucho tiempo. El mercado del moldeo por inyección se ha preparado durante la última década más o menos por otras soluciones que no han resuelto del todo el problema del rendimiento y la resolución. Podemos imprimir en una hora, mientras que, de forma convencional, puede llevar 10 semanas obtener esa misma herramienta.

Estamos entrando fuertemente en el mercado porque nuestras herramientas son capaces de manejar significativamente más disparos y ciclos que las soluciones de la competencia. Pronto podremos demostrar cómo pueden manejar la fabricación de bajo volumen para aplicaciones de alto valor.

Dicho esto, tenemos varios proyectos activos que abrirán la producción de piezas de uso final utilizando la plataforma DCM. . Nuestra tecnología nos permite aumentar las propiedades físicas más allá de la resistencia y la rigidez, como habilitar piezas de alto rendimiento con certificaciones como FST (inflamabilidad, humo y toxicidad).

Creemos que el futuro de la adopción en el espacio aditivo se basa en abrir la paleta de materiales para cubrir las aplicaciones actualmente abordables por el conjunto estándar de polímeros. El costo y el rendimiento son necesarios, por supuesto, y no hay mejores ejemplos de lograr marcas adecuadas que las tecnologías basadas en fotopolímeros.

¿Cuál es su opinión sobre el estado actual de la impresión 3D compuesta y cómo se está desarrollando la tecnología?

Lo interesante es que si miras la industria de la impresión 3D durante los últimos 10 años y las áreas en las que las empresas están invirtiendo, es muy asimétrica.

Lo que quiero decir con eso es que literalmente hay miles de millones de dólares destinados a empresas de impresión 3D de polímeros y empresas de impresión 3D de metales. Recientemente, Carbon anunció que recibió más de $ 260 millones en fondos. Solo esa empresa ha recaudado más de $ 600 millones en aproximadamente seis años.

En el espacio compuesto, hay quizás cinco empresas que realmente están ejerciendo tecnología y produciendo piezas en este segmento, como Markforged, Arevo, Continuous Composites e Impossible Objects. Pero Carbon solo, que es una de quizás 150 empresas en el espacio de impresión 3D de polímeros, ha recaudado más dinero que todas las empresas de impresión 3D compuestas juntas.

Cuando miras cómo se desarrolla esto, tienen significativamente más dólares destinados a la impresión 3D de polímeros y la impresión 3D de metales en comparación con los compuestos. Pero cuando observa las oportunidades de mercado entre plásticos, metales y compuestos, son muy similares. Todos superan los $ 300 mil millones en todo el mundo.

Tiene un mercado de polímeros masivo, donde tiene un desplazamiento de moldeo por inyección, por ejemplo, y tiene un mercado de metal masivo donde tiene un desplazamiento de corte de metales, fundición de metales y moldeo por inyección de metales para algunas aplicaciones.

Luego tiene este mercado masivo de compuestos, que consiste en laminado manual, moldeo por inyección, plásticos rellenos de fibra, etc.

Todos son enormes. Pero la inversión en el lado de la impresión 3D se dirige en gran medida a tecnologías más antiguas como la extrusión de termoplásticos y procesos basados ​​en la luz.

Dicho esto, el espacio compuesto es quizás el segmento más nuevo en la impresión 3D. Hay desafíos que vienen con esto, pero también hay muchas oportunidades.

La forma en que lo vemos es que la mayoría de las empresas en la industria de los compuestos hasta ahora se han centrado en técnicas basadas en extrusión como FDM. El problema es que esto realmente no evita algunas de las principales fallas de FDM en primer lugar, que serían un acabado superficial deficiente y anisotropía, donde se tiene un material que es 10 veces más fuerte en una dirección que en otra.

Habrá aplicaciones muy sólidas para eso, pero creo que en el espacio compuesto, buscando formas de alcanzar mejores niveles de isotropía, predictibilidad, mejores niveles de control y rendimiento que no solo se dicten maximizando la fuerza en un par de direcciones, será clave.

Nuestra misión en Fortify es permitir la impresión 3D en una escala de alto rendimiento, con materiales que normalmente deben cortarse o fabricarse con medios tradicionales.

Hay, por ejemplo, muchos materiales que tradicionalmente se ensamblan a mano o se obtienen en un bloque enorme que es muy costoso y luego se mecanizan para obtener la pieza. Estamos incorporando en nuestra plataforma este tipo de materiales para que pueda imprimirlos en 3D directamente.

¿Por qué la industria ha tardado tanto en reconocer los materiales compuestos como una gran oportunidad para la impresión 3D?

Esa es una muy buena pregunta. Creo que mucho se debe a la madurez del mercado comprador. En otras palabras, de 2000 a 2014, la industria se encontraba en un estado en el que había mucho menos fruta pendiente para agarrar.

Cuando Formlabs presentó el Form1, fue el primer equipo de escritorio 3D de alta resolución real. impresora a ese precio. Eso es lo que su marca pudo capturar. Ahora, hay de 10 a 100 empresas que intentan hacer lo mismo.

Si nos fijamos en Markforged, lanzaron la primera impresora 3D compuesta en 2014. Por otro lado, FDM ha existido durante décadas y SLA ha existido desde que Chuck Hull la inventó en los años 80.

La industria no estaba necesariamente preparada para adoptar compuestos porque todavía está aprendiendo cómo adoptar la impresión 3D en general. Hay muchas barreras en términos de diseño y evaluación comparativa, que está tardando algún tiempo en resolverse.

Existe una razón por la que los compuestos tradicionalmente solo se han utilizado en aplicaciones de muy alto rendimiento y muy alto costo. como componentes aeroespaciales o equipos recreativos de alta gama como piezas de automóviles y bicicletas.

Si observa el ciclo de publicidad de Gartner, ahora estamos en un punto en el que las aplicaciones en el espacio industrial realmente están comenzando a afianzarse.

El enfoque general fue intentar conseguir la impresión 3D en todas partes. Ahora esta perspectiva ha cambiado para centrarse mucho más en la especialización. La industria en su conjunto se está volviendo más especializada para garantizar que el alcance de la tecnología realmente se ajuste a las necesidades específicas de la aplicación. Hay un esfuerzo más centrado en resolver problemas muy específicos, y ahí es donde los compuestos son realmente beneficiosos.

Pensando en la industria de la FA de manera más general, ¿cómo cree que evolucionará en los próximos cinco años?

Si participa en el circuito anual de conferencias de la industria, por lo general puede saber en qué dirección todas las empresas realmente buscan tomar la industria.

Mirando hacia atrás a hace cinco años, fue entonces cuando realmente comenzamos a escuchar rumores sobre la impresión industrial. El objetivo ya no era llevar las tecnologías de impresión 3D al consumidor, sino llevarlas a entornos industriales de alta gama, donde podamos hacer una fabricación “sin luces”.

Empresas como Carbon han dado grandes pasos para que esto suceda, aunque todavía queda un largo camino por recorrer. Creo que uno de los hilos en los que nos centraremos en los próximos cinco años proviene de las innovaciones de hardware, software y materiales.

Para ser específico, si observa lo que ha hecho la industria farmacéutica con la genealogía por lotes, eso está comenzando a implementarse mediante el uso del aprendizaje automático.

La idea es cómo rastrear el hilo digital desde el número de lote de sus materias primas a través de todos los procesos que experimenta el material durante la impresión hasta la prueba posterior y la validación. Eso es algo que la impresión 3D debe tomarse más en serio porque está bastante bien definido en el espacio de fabricación tradicional.

Otra forma de decir esto es que en los próximos cinco años, las empresas necesitarán enfocarse en demostrar altos niveles de repetibilidad y confiabilidad.

La razón por la que es reconfortante utilizar diferentes tipos de materiales convencionales es porque si obtiene acero laminado en frío, sabe qué esperar en términos de propiedades y rendimiento y cómo trabajar con él.

El problema con la impresión 3D en este momento es que todavía existe una amplia gama de variabilidad. Por ejemplo, si compra dos de las mismas impresoras e imprime durante dos semanas seguidas en ambas, solo está recolectando muestras para probar.

Cuando prueba todas esas muestras, termina con una gran nube de datos que, en algunos casos, está por todos lados. Entonces, la pregunta es cómo se supone que un ingeniero debe ejercer algún nivel de previsibilidad, especialmente si va a usar la tecnología a escala.

Por lo tanto, parte del proceso de aprendizaje automático es introducir un alto nivel de repetibilidad y permiten al usuario predecir más fácilmente cómo funcionará el rendimiento.

¿Cuáles son algunos de los desafíos que la industria deberá superar?

En este momento existen muchas barreras en términos de lograr que la impresión 3D alcance el objetivo de la Industria 4.0. Estamos hablando de fabricación distribuida, por ejemplo, mayor rendimiento, alta repetibilidad y menor costo por unidad.

Para alcanzar esos objetivos, la industria necesita tratar las máquinas menos como impresoras 3D y más como unidades de fabricación y poner en práctica muchos de los controles y equilibrios que tendría un sistema de fabricación tradicional.

Si vas a la Feria Internacional de Tecnología de Fabricación (IMTS), es una lección de humildad porque hay alrededor de 140.000 asistentes, y alrededor del 90% de ellos provienen de la fabricación tradicional. La impresión 3D es solo una gota en el océano.

Te da una idea de lo maduros que son muchos de estos sistemas tradicionales. Estamos llegando allí en el sentido de que las máquinas AM ahora están comenzando a verse y sentirse y tienen el mismo nivel de entradas y salidas que tendría un sistema de fabricación tradicional como un CNC.

¿Cuánto tiempo le llevará a la industria llegar al punto de ser más que un pequeño porcentaje del mercado de fabricación en general? ¿O cree que la tecnología debería verse en su propio carril, por así decirlo?

Creo que comparar el tamaño de la industria AM con el mercado de fabricación en general no es la mejor manera de verlo porque la industria no existe solo para reemplazar el moldeo por inyección o el CNC. Sería una lástima que el objetivo fuera simplemente ese.

Se debe poner mucho énfasis en los nuevos tipos de aplicaciones y los nuevos tipos de beneficios que solo se pueden lograr con aditivos.

Eso es una gran parte de lo que esperamos en Fortify:la capacidad de usar una variedad de tecnologías AM para crear una pieza que es muy fuerte, tiene una geometría única y también tiene un alto nivel. de conductividad térmica. Eso creará nuevos mercados.

Pero creo que tomará algún tiempo antes de que alcancemos completamente este objetivo, aunque, por supuesto, no es un juego de suma cero.

Este año, Fortify anunció una ronda de financiación de 2,5 millones de dólares. ¿Podría hablarnos un poco sobre lo que significa esta inversión para Fortify en el futuro?

La ronda de financiación que anunciamos en enero fue un resumen de la financiación que ya está cerrada. Básicamente, la intención es preparar nuestro sistema para las pruebas beta y ponerlo en manos de los usuarios con los que hemos estado trabajando muy de cerca ahora. Acabamos de cerrar una Serie A adicional de 10 millones de dólares, liderada por Accel Partners.

Queremos preparar el sistema para que nuestros clientes, que nos pagan para producir piezas para sus necesidades de fabricación actuales, realmente puede utilizarlo.

Nuestros dos primeros sistemas de materiales nos dieron una buena retroalimentación sobre el flujo de trabajo entre el software de hardware y los materiales.

Por lo tanto, el siguiente paso es aprovechar la oportunidad de las herramientas y luego comenzar a identificar y trabajar en la producción de piezas de uso final para otros sistemas de ingeniería.

¿Podría contarnos más sobre su colaboración con la empresa química DSM? ¿Qué significa esta asociación para Fortify y sus clientes en el futuro?

DSM fue el primer socio en nuestra plataforma de material abierto. La idea detrás de esta plataforma es que no queremos ser dueños de todo cuando se trata de la formulación de materiales. Queremos poder centrarnos en los aditivos, los sistemas de hardware y el control de software para permitir que los clientes tengan más de una opción cuando se trata de proveedores.

Cuando se trata de empresas como BASF, DSM, Mitsubishi y Henkel, cada uno tiene sus ventajas y aplicaciones únicas dentro del espacio de fabricación aditiva. Y nos encantaría trabajar con ellos de una manera que nos permita crear más valor que si tuviéramos que controlar toda la cadena de suministro.

Con DSM en particular, estamos buscando formas de tomar algunos de sus sistemas que tienen aplicaciones en el espacio debajo del capó. Tienen una cantidad razonable de dureza, pueden mantener la fuerza y ​​la rigidez a tal vez 100 ° C.

Además de eso, la plataforma de tecnología Fortify puede alcanzar niveles mucho más altos de fuerza, rigidez, resistencia a la fluencia y puede funcionar a temperaturas más altas. Esto permitiría a nuestros socios materiales brindar soluciones a su base de clientes existente que no necesariamente obtienen todo lo que quieren de la tecnología.

Para Fortify, es genial porque DSM es uno de los principales fotopolímeros productores del mundo. Estamos emocionados de trabajar con ellos. Son un gran grupo de personas y juntos podemos llegar bastante lejos con nuestras tecnologías.

Ha tocado el modelo de materiales abiertos. ¿Crees que este es el futuro de los materiales de impresión 3D?

Si nos fijamos en la industria informática de los 80, estaba integrada verticalmente. Por ejemplo, IBM fabricaría memorias y procesadores y también tendría que construir software y periféricos.

Entonces la industria cambió. Ahora bien, si miras dónde está hoy, hay empresas especializadas en cada uno de estos segmentos:software, procesadores, chips de memoria, etc. El mercado se ha descompartimentado.

De alguna manera, la industria de la impresión 3D está siguiendo esa trayectoria, donde hay empresas tradicionales como Stratasys y 3D Systems que construyen el hardware, desarrollan el software y producen sus propios materiales, lo que significa que solo puede comprar dentro de esa cadena de suministro.

Sin embargo, hay muchos clientes que quieren tener más opciones. Quieren poder elegir qué materiales ejecutan y saber que hay otra opción allí.

El modelo de materiales abiertos llevará tiempo para estandarizarse en toda la industria.

¿Qué le depara a Fortify los próximos 12 meses?

Estamos ampliando el equipo para asegurarnos de que podamos alcanzar los hitos de nuestros productos. Estamos contratando rápidamente y queremos ampliar aún más el equipo para poder implementar nuestros programas beta, en algún momento desde principios hasta mediados de 2020.

Entonces podremos escalar en términos de mover esta plataforma a disponibilidad general.

Creemos que estamos en una posición en la que podemos entregar la tecnología en 2021. Lo más probable es que busquemos un poco más de capital a fines de 2021 para fabricar un sistema para fines de 2021, principios de 2022.

Tenemos mucho trabajo realmente emocionante por delante . Ya estamos en compromisos de alto contacto con los clientes.

Si la gente está interesada en participar desde el principio, existe la capacidad para hacerlo. Pero tenemos mucho trabajo por delante en términos de poner los sistemas en manos de las personas con las que estamos trabajando en este momento.

Para obtener más información sobre Fortify, visite: https://3dfortify.com