Entrevista con el experto:Joseph Crabtree, director ejecutivo de Additive Manufacturing Technologies, sobre por qué el posprocesamiento es crucial para la impresión 3D

El posprocesamiento se ha descrito a menudo como el "pequeño secreto sucio" de la impresión 3D. Una parte necesaria, pero muy manual y laboriosa del proceso de impresión 3D, el posprocesamiento sigue siendo un gran desafío para las empresas que buscan escalar sus operaciones de fabricación aditiva (AM). Sin embargo, todo esto podría cambiar gracias a los avances en la automatización de posprocesamiento.

En la entrevista de expertos de esta semana, nos acompaña Joseph Crabtree, director ejecutivo de Additive Manufacturing Technologies (AMT), una empresa con sede en el Reino Unido que desarrolla soluciones automatizadas de posprocesamiento. Con Joseph, analizamos por qué es importante el posprocesamiento, cómo funcionan las tecnologías de posprocesamiento de AMT y qué le depara el futuro a la industria.

¿Puede hablarme sobre AMT Technologies?

Nos formamos en 2017, en Sheffield en el Reino Unido, donde nuestras instalaciones incluyen operaciones de I + D, soporte técnico, ventas y desarrollo de aplicaciones.

Tenemos una planta de fabricación de propiedad absoluta en Hungría, donde realizamos toda nuestra ingeniería, trabajo de diseño y fabricación. Esa es una propuesta de venta bastante única:el hecho de que hacemos todo el diseño y la fabricación internamente. Acabamos de abrir una instalación de 20,000 pies cuadrados en Austin, Texas, que servirá a los mercados de EE. UU., Y también acabamos de contratar a nuestro primer empleado en la región APAC. Nos estamos expandiendo a nivel mundial y muy rápidamente.

El objetivo de la empresa es realmente habilitar la AM industrial. Así que hasta ahora, las empresas han estado usando AM regularmente para prototipos con algunas transiciones a aplicaciones de producción de bajo volumen, pero en realidad, lo que estamos tratando de hacer es ayudar a escalar la tecnología AM desde aplicaciones de bajo volumen hasta capacidades industriales completas. Queremos hacer de la impresión 3D una alternativa viable a la fabricación tradicional.

Para ser honesto, como industria, estamos muy lejos de eso. Se utilizan muchas palabras de moda, pero en realidad, el mayor problema actual son las impresoras 3D. Todos se han concentrado en desarrollar impresoras mejores, más grandes y más rápidas. Esa es solo una parte del rompecabezas. La gente está empezando a centrarse más en los materiales que se imprimen, para reducir los costes y aumentar la disponibilidad de material.

Pero el desafío sigue siendo que las piezas que salen de las impresoras 3D al final del proceso a menudo no son adecuadas para piezas de uso final.

Y cuando hablamos de piezas de uso final, estamos hablando de piezas que podrían usarse en operaciones quirúrgicas en la industria médica, o en calzado, aplicaciones de interiores aeroespaciales, automotrices bajo el capó. aplicaciones, o en aplicaciones espaciales, por ejemplo. Ninguno de estos ejemplos se puede utilizar directamente desde una impresora 3D, a menos que los procese posteriormente o los termine.

Y esa parte se ha pasado por alto hasta ahora porque la atención se ha centrado en las impresoras 3D. No se trataba de un gran problema para la producción de pequeños volúmenes de piezas. La compensación aquí fue que, si bien el acabado manual de las piezas aumentaba los costos, los márgenes de estas piezas eran más altos.

Ahora que las empresas están evaluando AM para aplicaciones de producción, en volúmenes más altos, el margen es absolutamente crítico. Cuando el posprocesamiento puede representar hasta el 60 por ciento del costo de la pieza, puede volverse prohibitivo y es necesario hacer algo al respecto.

Nuestra empresa se enfoca en la cadena de posprocesamiento y en qué queremos decir con eso es todo después de la impresión. Por lo tanto, en el caso de la AM en polvo, esto incluye la etapa de eliminación de polvo y la modificación de la superficie de la pieza, lo que significa alisar, sellar, colorear y mejorar de otro modo el rendimiento de una pieza.

El paso final es la inspección y el control de calidad. AMT reúne todos estos pasos en la cadena de procesos con una solución automatizada de un extremo a otro. Es un enfoque independiente de la tecnología, ya que trabajamos con todas las tecnologías de impresión 3D.

También estamos enfocados en polímeros y, específicamente, polímeros termoplásticos, que es en esencia, tecnologías basadas en lecho de polvo y extrusión. Más de 95 polímeros están validados para nuestros sistemas. Y en realidad, nuestro objetivo es proporcionar ese sistema de automatización de extremo a extremo a la pieza.

Ahora, con la inversión de DSM Venturing y Foresight Group, Williams Advanced Engineering, podemos completar lo que llamar 'el polímero para formar parte del ecosistema'. Básicamente, lo que estamos haciendo es considerar todo el ecosistema por primera vez. Observamos los materiales, miramos cómo diseñar los materiales para la impresión 3D y, posteriormente, optimizamos el proceso de impresión de acuerdo con la selección del material.

Básicamente, lo que estamos haciendo es ciencia de materiales, combinada con ingeniería mecánica y automatización. La etapa de posprocesamiento permite adaptar las propiedades mecánicas de la pieza impresa, de modo que las propiedades mecánicas generales se mejoran en comparación con la pieza que sale directamente de la máquina.

Combinar todo esto es absolutamente crítico para nosotros, y es por eso que todos nuestros sistemas son industriales, dirigidos específicamente al usuario final industrial.

¿Cuáles son algunos de los desafíos actuales que enfrentan las empresas cuando se trata de posprocesamiento específicamente?

El mayor problema es la falta de conciencia. Entonces, hasta hace relativamente poco, las empresas no solo no entendían acerca de la impresión 3D, sino que tampoco tenían idea de que una vez que obtiene una impresora 3D, debe realizar un procesamiento posterior a la pieza.

Es una situación muy difícil porque los fabricantes de impresoras 3D nunca te van a vender una impresora y dirán que la salida inicial es de mala calidad y, por lo tanto, tendrás que comprar una pieza adicional. del equipo.

Nunca hablaron sobre el posprocesamiento, pero el tiempo y los costos del posprocesamiento eclipsan con creces los beneficios logrados mediante el aumento de las velocidades de impresión. Lo que esperamos posibilitar es que los fabricantes de impresoras logren una mayor penetración en el mercado, permitiéndoles ofrecer una solución completa a sus clientes.

Es algo de lo que nadie quiere hablar nunca. Esto significa que la educación es un desafío en este sentido, especialmente para aquellos clientes que están ingresando al mercado ahora.

Como resultado, las empresas que compran una impresora 3D por primera vez pueden saber muy poco sobre la impresión 3D y ahora se enfrentan al desafío del posprocesamiento. Por lo tanto, se trata de educar a los usuarios finales y mostrarles que no es una serie de elementos de maquinaria independientes y discretos lo que necesita comprar para hacer de este proceso, digamos, una solución de botón de un toque, como tal vez algunos de los videos promocionales le indiquen. pensar.

El segundo gran aspecto es que no hay otra tecnología en el mercado, aparte de la nuestra, que esté verdaderamente automatizada. Sí, existen tecnologías de posprocesamiento pero, por lo general, son repeticiones de tecnologías muy conocidas. Ninguno de ellos es digital.

Actualmente, debe ser experto en todas esas operaciones matizadas que requieren este "arte negro" para ejecutarse. Así que ese es realmente un gran desafío. Y, por el momento, no hay opciones de posprocesamiento que sean realmente innovadoras, así como un incentivo digital.

El mayor desafío individual, en términos de tecnología que hemos visto, se está despojando. A nadie se le ha ocurrido una solución de desempaquetado y despojado verdaderamente automatizado que no requiera intervención humana. Eso es un verdadero desafío. No es solo un desafío de eliminación de polvo y automatización, es un desafío de aprendizaje automático, clasificación automática, y esos son los desafíos comunes que estamos abordando.

¿Cree que llegaremos al punto en el que tendremos una solución de despojado totalmente automatizada?

Tenemos socios con los que estamos trabajando para desarrollar soluciones reales para esto. Es un gran desbloqueo para ellos, porque nuevamente, si tiene su cama de polvo y necesita quitar sus partes, actualmente no hay otra forma de hacerlo que manualmente. Incluso las soluciones de volteo tradicionales todavía necesitan mucha intervención manual, porque una cosa en la que los humanos somos muy buenos son las operaciones delicadas y difíciles:identificación de cosas (como polvo en la pieza), remover dicho polvo sin destruir la pieza y clasificar piezas, etc. estamos trabajando para automatizar estos pasos para mejorar la eficiencia de tiempo y costos.

¿Cómo funciona su tecnología PostPro3D?

PostPro3D es nuestra tecnología principal. Se basó en IP con licencia de la Universidad de Sheffield y luego se desarrolló con una subvención de Innovate UK. Ha estado en desarrollo durante aproximadamente 8 años en términos de investigación fundamental, seguida de investigación industrial.

Es un proceso químico de suavizado por vapor que utiliza productos químicos patentados para suavizar la superficie de una pieza de polímero impresa en 3D.

Al suavizar la superficie, no solo nos referimos a hacerla estéticamente agradable, en realidad estamos diseñando la superficie de la pieza. La solución química sella la superficie y elimina la porosidad de la pieza. También evita la entrada de agua o de gas y, de hecho, mejora las propiedades mecánicas. El resultado es una pieza que tiene un alto alargamiento a la rotura y mejores propiedades de fatiga.

Además de eso, existen todos los materiales elastoméricos que podemos procesar, que no podrían procesarse ni siquiera con métodos mecánicos, por ejemplo. La PostPro3D puede postprocesar piezas impresas utilizando polímeros de alta ingeniería como ULTEM, nailon, TPU y TPE, etc.

La PostPro3D es la primera máquina con tecnología de modificación de superficies que lanzamos al mercado. Es un equipo industrial diseñado para usuarios finales industriales, con un tamaño de cámara de proceso cercano a los 100 litros para procesar mayores volúmenes de piezas.

También presentamos el PostPro3D Mini. Es físicamente un tercio del tamaño de PostPro3D, significativamente más barato pero utiliza la misma tecnología insignia para extender su uso a institutos de investigación, oficinas de servicios más pequeñas y personas que pueden tener solo una impresora. Y eso tiene un precio apropiado para que sea accesible para esas personas, para que luego puedan probar la tecnología antes de comprometerse con algo más grande o expandir las operaciones.

El beneficio de nuestro proceso es que todas nuestras piezas y procesamiento tienen ha pasado por pruebas de toxicidad cíclica y actualmente está pasando por la aprobación médica de la FDA, etc. Eso es realmente importante cuando hablamos de aplicaciones industriales reguladas de uso final.

Además, complementarias a esa tecnología son nuestras tecnologías de coloración. Tenemos nuestra tecnología única, pendiente de patente, para colorear, que nos permite colorear y suavizar una parte al mismo tiempo, para que pueda agregar color mientras suaviza. Eso, entonces, también abre una gran variedad de otras aplicaciones.

Por otro lado, tenemos nuestros sistemas de eliminación de polvo, que, como mencioné, actualmente estamos probando con algunas de nuestras empresas asociadas de producción. Estos nos permiten desempacar automáticamente el lecho de polvo, quitar el polvo y retirar las piezas de los sistemas de AM de lecho de polvo.

Eventualmente, tendremos que unirlo todo. Tenemos metrología, o sistemas de inspección, que se han desarrollado en conjunto con la Universidad de Nottingham, y los bits inteligentes están en realidad en los algoritmos y el aprendizaje automático, no en el hardware. Por lo tanto, son de bajo costo, lo que significa que podemos usarlos de acuerdo con nuestros sistemas y piezas de control de calidad a medida que avanzamos en nuestros procesos.

Y luego la parte final es la automatización de extremo a extremo, que llamamos nuestro sistema de fabricación digital, o DMS, que nos permite automatizar todo el proceso.

Ha mencionado que ha validado 95 polímeros con sus soluciones. ¿Está considerando piezas metálicas en el futuro?

Gran pregunta. Mi experiencia es en realidad en metalurgia. Me gradué de la Universidad de Sheffield en el campo de la fabricación aditiva de metales.

Pero, aunque el metal es mi experiencia, elegí los polímeros porque son más fáciles de manejar. El metal es un gran desafío, debido al tipo de procesos industriales requeridos.

Hemos presentado IP sobre posprocesamiento de metales y hemos desarrollado soluciones para componentes cuasi metálicos. Por ejemplo, la tecnología de Desktop Metal es un proceso basado en extrusión en un soporte de polímero, con una pieza metálica sujeta en su interior. Así que en realidad tenemos IP y podemos, por ejemplo, suavizar las piezas de Desktop Metal antes de que se sintericen, y luego podemos suavizar la parte sin curar. Para cuando salga, tienes una bonita barra de metal suave.

¿Qué significa su reciente ronda de inversión para la empresa en el futuro?

Es completamente transformador. Hemos sido una empresa generadora de ingresos desde el primer año de nuestra existencia, lo cual es realmente importante porque significa que hay un gran ajuste entre el producto y el mercado. Entonces no estamos desarrollando cosas que no son necesarias.

Lo que este financiamiento nos permite hacer es acelerar nuestro crecimiento global. Nos permite terminar nuestras instalaciones en Austin y expandirnos adecuadamente al mercado APAC y en Europa.

Pero lo que es más importante, esta financiación nos permite permanecer agnósticos, a diferencia de otras empresas.

Fue porque queríamos seguir siendo agnósticos que elegimos a DSM como una empresa química de materiales. Esto nos da acceso a toda la experiencia en materiales y química por la que son reconocidos en el lado de la fabricación tradicional y aditiva, pero, esencialmente, también nos permite avanzar hacia un ecosistema industrial de AM completo que solo puede beneficiarnos.

Pero, por otro lado, tenemos a Foresight Group, Williams, que es un capital de riesgo de mil millones de libras. Esto nos da acceso a toda su química de materiales, experiencia en análisis, procedencia de ingeniería de Fórmula Uno de los últimos 50 años, además de todos los análisis de datos, costos de ingeniería, optimización de productos, optimización de diseño, etc. Finalmente, Foresight Group nos brinda acceso a enormes VC impulsa los mercados de capitales.

Adicionalmente, a través de los canales de venta, nos brinda una red de ventas, marketing y distribución potencial, que está lista para funcionar. Por lo tanto, realmente acelera nuestro viaje para escalar.

Hemos hablado mucho sobre los desafíos del posprocesamiento y cómo los está abordando. Dejando a un lado para hablar un poco más en general sobre la impresión 3D, ¿cuáles son algunos de los desafíos que todavía ve en la industria que aún podrían ser posibles barreras de entrada?

Para nosotros, nuevamente es el mismo desafío. Las empresas que buscan adoptar la impresión 3D se enfrentan a muchas opciones. Y realmente se trata de romper el bombo que lo rodea. No hay tanta publicidad publicitaria como antes, pero todavía hay bastante.

Además, sigo pensando que uno de los mayores desafíos es que para muchas empresas la tecnología no está lista para apostar. Por ejemplo, si compra una máquina CNC hoy, podrá mecanizar piezas mañana y mecanizar piezas con una calidad muy alta. Del mismo modo, si compra una máquina de moldeo por inyección y tiene una herramienta, puede hacer lo mismo. Estoy simplificando un poco, pero hablando en términos generales, este es un desafío al que se enfrenta la industria AM.

Si compras una impresora 3D, el material, todo eso considerado equipo; todavía no puede fabricar piezas de buena calidad. Y creo que ahí radica el problema:todavía estamos lejos de llegar a un proceso en el que pueda, por ejemplo, hacer un millón de piezas.

Un ejemplo perfecto es nuestro stand en Formnext. Estamos construyendo poco más de seis mil quinientas piezas impresas en 3D individuales, conectadas por componentes de aluminio. La estructura mide 4 metros por 6 metros por 14 metros. Esa es una estructura enorme. Y de repente te preguntas, por qué nadie lo ha hecho antes, y el problema es que para 6000 componentes que son idénticos o adecuados desde el punto de vista de repetibilidad y reproducibilidad, es muy difícil de hacer. Se necesitaría un mes de desarrollo para llegar al punto en el que tenga un proceso estable.

Entonces, realmente, cuando estamos cerca del punto donde los procesos son estables, donde tenemos repetibilidad y reproducibilidad, ahí es donde logramos los procesos industriales.

Otra cosa es que debemos dejar de pensar en la impresión 3D como un proceso por lotes. Piense en ello más bien como un proceso continuo, con una línea de proceso completa y automatización de un extremo a otro.

Creo que parte del problema es que mucha gente ha estado alrededor de la impresión 3D durante demasiado tiempo, viéndola crecer. Sin embargo, ahora estamos viendo una nueva revolución, en la que la gente realmente la ve como una tecnología industrial, pero para que eso realmente funcione, se requiere un cambio de mentalidad. Y es por eso que nuestra empresa es tan afortunada, porque no todos en ella son de impresión 3D. Por eso aportamos una perspectiva muy diferente al proceso.

¿Puede compartir cómo está construyendo su stand en Formnext?

Este año contamos con un stand de 86 metros cuadrados, que está construido casi como una estructura de celosía. Cada nodo es una serie de partes impresas en 3D interconectadas, y construimos la estructura a partir de estos componentes individuales que forman cubos, y los cubos forman la estructura, que tiene 4 metros de altura. Pero el caso es que es muy ligero. Toda la estructura no pesa más de 120 kilogramos.

Creemos que es la primera vez que alguien intenta hacer esto. Sin posprocesamiento, sería extremadamente difícil de lograr. Obviamente, estamos usando nuestras juntas roscadas de tolerancia, intrincadas geometrías internas, etc. Y lo que es clave aquí es que sin la tecnología que hemos desarrollado, no hubiéramos podido producir esto. Habríamos podido imprimir las piezas, pero no habríamos podido terminarlas y conseguir que tuvieran la calidad necesaria para construir algo realmente.

¿Existen tendencias o desarrollos interesantes que le entusiasmen personalmente?

Me entusiasma que la gente esté reconociendo el posprocesamiento como un problema y quiera hacer algo al respecto. Es genial ver que el posprocesamiento finalmente se toma en serio.

En el panorama de la industria de AM de AMFG, fue interesante ver que hay 2 o 3 empresas de posprocesamiento. Para mí, esa fue una gran representación visual del hecho de que, de todas las empresas de impresión 3D, solo hay unas pocas en posprocesamiento.

Pero la gente definitivamente está hablando más de eso, y la educación es realmente imperativa aquí. Porque si no lo sabe, no sabe que es un problema. Por lo tanto, debemos educar antes de que podamos vender, y también educarnos a nosotros mismos en términos de lo que requieren nuestros usuarios.

La otra tendencia interesante es que ahora estamos viendo la llegada de actores industriales al mercado, y no me refiero a los fabricantes de impresoras, me refiero a los usuarios de la tecnología. Por lo tanto, las empresas están realmente buscando aplicaciones de impresión 3D y ahora están considerando seriamente la impresión 3D, y esa es una gran tendencia.

En última instancia, debemos centrarnos en aplicaciones de la vida real; es posible que no sean tan interesantes como las aplicaciones de alto perfil centradas en relaciones públicas, pero muestran que la industria está madurando.

Le daré una analogía:¿cuándo fue la última vez que alguien se acercó a usted y le dijo:'Mira esta pieza moldeada por inyección, solo mira lo genial que es'. No te importa, a nadie le importa, simplemente no importa. Eso es lo que necesitamos sacarnos de la cabeza y seguir adelante con la nueva tecnología. Y llegará el momento en que nadie notará la diferencia.

Ya comenzamos, y mostramos a la gente diciendo:"Mira, esta es una pieza moldeada por inyección", y ni siquiera parpadean. Luego les mostramos una pieza impresa en 3D que hemos posprocesado y dicen:"Dios mío, es increíble". Necesitamos superar eso y poder aceptarlo como otra tecnología de fabricación.

¿Cómo serán los próximos 12 meses para AMT?

Los próximos 12 meses verán un crecimiento muy rápido, tanto en términos de nuestra expansión como de ingresos.

También lanzaremos nuestro sistema DMS de extremo a extremo a fines del próximo año, que incluyen eliminación de polvo, alisado, coloración e inspección, totalmente automatizado. Y ese es realmente nuestro enfoque al entrar en 2020:vincular esos elementos, para que podamos ofrecer realmente un sistema de posprocesamiento de extremo a extremo en el verdadero sentido de la palabra.

Para obtener más información sobre AMT, visite:https://amtechnologies.co.uk/