Brian Alexander de Solvay habla sobre la construcción de polímeros de alto rendimiento para la fabricación aditiva

A medida que aumenta la demanda de polímeros de alto rendimiento en la fabricación aditiva, empresas líderes en materiales como Solvay, BASF y SABIC están ampliando sus carteras para satisfacer las necesidades de aplicaciones de grado de producción en los sectores automotriz, médico, aeroespacial y más.

Solvay, una empresa de 10 mil millones de euros con un legado de 150 años en ciencia de materiales, se ha convertido en un actor clave en polímeros especiales utilizados en todo el mundo. En esta entrevista, Brian Alexander, fundador de la plataforma de incubación de empresas para fabricación aditiva de Solvay, comparte el cambio estratégico de la empresa hacia la fabricación aditiva, las oportunidades que abre y por qué los materiales de ingeniería son esenciales para la próxima ola de fabricación.

Reconociendo la oportunidad de AM

Brian Alexander, Solvay Specialty Polymers, plataforma de incubación de empresas para la fabricación aditiva

A principios de 2016, la fabricación aditiva había pasado de ser un nicho a convertirse en algo convencional. El liderazgo de Solvay respondió creando una unidad de negocio dedicada dentro de su división de Polímeros Especiales para centrarse exclusivamente en AM.

"La fabricación aditiva se alinea perfectamente con los principales mercados de Solvay:producción de alto valor, bajo volumen y personalización en masa", explica Alexander. "Industrias como la aeroespacial y la sanitaria demandan miles de piezas al año, no millones, lo que hace que la fabricación aditiva sea ideal".

Con la expiración de patentes clave en SLS y FFF en 2016, el mercado se abrió a nuevos participantes. Solvay aprovechó la oportunidad y decidió ver la fabricación aditiva como una palanca de crecimiento en lugar de una amenaza.

"En nuestro primer año hablamos con clientes líderes para evaluar su madurez en AM", recuerda Alexander. "En aquel entonces, muchos creían que la AM era una tecnología basada únicamente en prototipos. Hoy en día, esa percepción ha cambiado drásticamente".

Cambiar la mentalidad para lograr el éxito en AM

La unidad de Polímeros Especiales de Solvay emplea a alrededor de 3500 profesionales y cuenta con una de las carteras de materiales de alto rendimiento más amplias de la industria:más de 35 polímeros distintos, cada uno con propiedades mecánicas, térmicas y químicas únicas. Estos materiales de alto valor se venden en volúmenes más pequeños, lo que los convierte en una opción natural para la precisión y complejidad que exige la fabricación aditiva.

"Los procesos de fabricación tradicionales no se trasladan directamente a la fabricación aditiva", afirma Alexander. "Se debe rediseñar toda la cadena de valor (desde la formulación de la materia prima hasta el diseño de piezas y la optimización del proceso) para lograr resultados consistentes y de alta calidad".

El objetivo de Solvay es convertirse en el principal proveedor de soluciones personalizadas y listas para AM. "Si simplemente comercializáramos nuestras resinas heredadas en el espacio de fabricación aditiva, nos quedaríamos cortos", señala Alexander. "Nos centramos en materiales diseñados específicamente para el proceso de fabricación aditiva, con especificaciones claras para la materia prima, los parámetros de impresión y el posprocesamiento".

La cartera de Solvay incluye más de 35 polímeros de alto rendimiento [Crédito de la imagen:Solvay]

Desarrollo de polímeros de alto rendimiento para FA

Mientras que las primeras FA dependían de materiales de consumo como PLA y ABS, los líderes de la industria ahora exigen polímeros de grado industrial como PEEK y PPSU.

"La creación de prototipos por sí sola no desbloquea todos los beneficios de la fabricación aditiva", explica Alexander. "Para la producción en serie, los diseñadores necesitan un amplio espectro de tolerancia a la temperatura, resistencia mecánica y datos de calificación. Sólo así podrán explotar las estructuras reticulares, el aligeramiento y la consolidación de piezas".

Para satisfacer estas necesidades, Solvay comenzó su investigación centrada en AM con la fabricación de filamentos fundidos (FFF), la tecnología AM más accesible, dirigida a la atención sanitaria (personalización masiva) y a la industria aeroespacial (producción en pequeños lotes).

Se seleccionaron materiales clave como polímeros de plataforma de lanzamiento:PEEK, conocido por su excepcional estabilidad térmica y relación resistencia-peso, y PPSU, apreciado por su resistencia al calor y durabilidad química.

"Comprender la contracción, la deformación y la cohesión es fundamental", afirma Alexander. "El conocimiento predictivo de los materiales nos permite ofrecer perfiles de impresión fiables".

En 2017, Solvay lanzó su Copa de Fabricación Aditiva, invitando a estudiantes universitarios de todo el mundo a imprimir piezas complejas utilizando filamento PEEK. El éxito del concurso demostró el potencial sin explotar de la fabricación aditiva y reforzó la confianza de Solvay en su plataforma de materiales.

Los polímeros de alto rendimiento de Solvay incluyen KetaSpire® PEEK y Radel® PPSU [Crédito de la imagen:Solvay]

Un nuevo modelo de negocio:comercio electrónico directo al cliente

Sobre la base de la Additive Manufacturing Cup, Solvay presentó una innovadora plataforma de comercio electrónico que pone sus polímeros a disposición de cualquier persona con tarjeta de crédito a precios justos.

"Nos alejamos de un modelo cerrado y centrado en el distribuidor", dice Alexander. "Nuestra plataforma ofrece compras rápidas y transparentes y sirve como herramienta educativa para la próxima generación de diseñadores".

La transparencia de los datos es una piedra angular del enfoque de Solvay. "Las hojas de datos químicos tradicionales se centran en piezas moldeadas por inyección", señala Alexander. "Proporcionamos hojas de datos específicas de AM, lo que brinda a los clientes industriales confianza en el rendimiento del material".

Plataforma de comercio electrónico de Solvay para materiales AM [Crédito de la imagen:Solvay]

Control de procesos:la clave para la coherencia

Alexander enfatiza la necesidad de un control de procesos sólido. "Un proceso de fabricación aditiva mal gestionado genera piezas porosas con propiedades mecánicas inconsistentes".

Para ofrecer confiabilidad plug-and-play, Solvay se asocia con fabricantes de impresoras para ajustar los perfiles de impresión adaptados a sus polímeros. "Buscamos un material que, una vez cargado, produzca piezas repetibles en cada impresión".

Simulación de materiales:predicción del rendimiento antes de imprimir

En 2018, Solvay se asoció con e‑Xstream Engineering para integrar sus polímeros de alto rendimiento en la plataforma de simulación Digimat‑AM.

"La simulación permite a los diseñadores predecir el comportamiento termomecánico durante la fase de diseño", explica Alexander. "Esto reduce las costosas pruebas y errores y acelera el tiempo de comercialización".

Al agregar PEEK y PPSU de Solvay a Digimat‑AM, los usuarios ahora pueden crear gemelos digitales de sus piezas, evaluando las iteraciones de diseño virtualmente antes de imprimir.

En 2019, Solvay añadió KetaSpire PEEK relleno de fibra de carbono y Radel PPSU puro al lanzamiento Digimat‑AM de e‑Xstream Engineering [Crédito de la imagen:e‑Xstream Engineering]

Mirando hacia el futuro:el futuro de los polímeros AM

Alexander imagina un futuro en el que la fabricación aditiva complementará, en lugar de reemplazar, los métodos tradicionales. "El éxito depende de la calificación del proceso:si el proceso no funciona, la pieza falla".

Si bien los costos de los materiales siguen siendo altos, Solvay espera que los precios bajen a medida que crezcan los volúmenes de producción y se expandan las aplicaciones. La empresa pretende calificar sus polímeros en entre 10 y 15 impresoras comerciales, ampliar asociaciones a tecnologías basadas en polvo como SLS y Multi-Jet Fusion, y colaborar con fabricantes de equipos originales comprometidos con la innovación disruptiva.

Para obtener más información sobre las soluciones de materiales de Solvay, visite Solvay.com .

Entrevistas a expertos

La serie de entrevistas a expertos de AMFG muestra empresas e individuos innovadores que están dando forma al futuro de la fabricación aditiva. Para obtener más información sobre cómo participar en la serie, comuníquese con marketing@amfg.ai .