Die Nachbearbeitung von 3D-Druckteilen ist eine oft übersehene Stufe der Prozesskette für die additive Fertigung (AM). Manchmal auch als "schmutziges kleines Geheimnis" des 3D-Drucks bezeichnet, ist es eine notwendige, aber oft arbeitsintensive Disziplin, die erhebliche manuelle Eingriffe erfordert. Die Nachbearbeitung ist auch heute noch eine große Hürde für Unternehmen, die ihre Aktivitäten in der Additiven Fertigung (AM) auf Produktionsanwendungen ausdehnen wollen. AMT ist ein Unternehmen, das in diesem Bereich das Gleichgewicht wiederherstellt und Komplettlösungen anbietet, die die Vorteile von AM für Anwendungen mit hohem Volumen wirklich erschließen.

Ein Interview mit dem CEO von Additive Manufacturing Technologies, Joseph Crabtree.

Wann wurde AMT gegründet und was ist der Aufgabenbereich des Unternehmens?

Wir wurden 2017 in Sheffield, Großbritannien, gegründet, wo unsere Anlagen F&E-Aktivitäten, technischen Support, Vertrieb und Anwendungsentwicklung umfassen.

Wir haben eine eigene Produktionsstätte in Ungarn, wo wir alle unsere Ingenieur-, Design- und Fertigungsarbeiten durchführen. Das ist ein Alleinstellungsmerkmal von uns - die Tatsache, dass wir die gesamte Konstruktion und Fertigung im eigenen Haus durchführen. Wir haben gerade eine 20.000 Quadratmeter große Anlage in Austin, Texas, eröffnet, die die US-Märkte bedienen wird, und wir haben auch gerade unseren ersten Mitarbeiter in der Region APAC eingestellt. Wir expandieren global und sehr schnell.

Ziel des Unternehmens ist es, Industrial AM durch die Entwicklung und Vermarktung nachhaltiger, digital vernetzter und vollautomatischer Post-Processing-Lösungen wirklich zu ermöglichen.

Bislang setzen immer mehr Unternehmen AM regelmäßig für Prototypen ein, die teilweise auf Anwendungen für die Kleinserienfertigung umsteigen. Was wir versuchen zu tun, ist, die AM-Technologie von Anwendungen mit geringem Volumen auf volle industrielle Fähigkeiten zu skalieren. Wir wollen den 3D-Druck zu einer sinnvollen Alternative zur traditionellen Fertigung machen.

Um ehrlich zu sein, sind wir als Branche noch weit davon entfernt. Das liegt daran, dass das größte Problem heute bei 3D-Druckern liegt. Nicht mit dem, was sie können, sondern weil sich jeder nur darauf konzentriert hat, größere, schnellere und bessere Drucker zu entwickeln. Das ist großartig, ABER, es ist nur ein Teil des Puzzles. Unternehmen beginnen, sich mehr auf die zu bedruckenden Materialien zu konzentrieren, um die Kosten zu senken und die Materialverfügbarkeit zu erhöhen, was auch für eine innovative Anwendungsentwicklung mit AM unerlässlich ist.

Die größte Herausforderung bleibt jedoch, dass die Teile, die am Ende des Prozesses von den 3D-Druckern kommen, oft noch nicht für Endverbraucherteile geeignet sind.

Und wenn wir über Endverbrauchsteile sprechen, sprechen wir über Produkte und Teile, die in verschiedenen Sektoren eingesetzt werden, darunter medizinische Geräte, Automobilanwendungen unter der Motorhaube, Teile für die Luft- und Raumfahrt im Innenraum und Konsumgüter wie Schuhe oder Sportgeräte. Keines dieser Beispiele ist für den Einsatz direkt von einem 3D-Drucker geeignet, unabhängig davon, wie anspruchsvoll dieser 3D-Drucker ist - sie alle müssen fertig gestellt oder nachbearbeitet werden.

Dies war nicht so sehr ein Problem bei der Herstellung kleiner Stückzahlen. Der Kompromiss bestand darin, dass bei der manuellen Fertigstellung der Teile die gestiegenen Kosten, die Margen dieser Teile höher waren. Da Unternehmen nun AM für Produktionsanwendungen mit höheren Stückzahlen bewerten, ist die Marge absolut entscheidend. Wenn die Nachbearbeitung bis zu 60 Prozent der Kosten des Teils ausmachen kann, kann sie unerschwinglich werden und es muss etwas dagegen unternommen werden.

AMT konzentriert sich auf die Post-Processing-Kette, und was ich damit meine, ist alles nach dem Druck. Im Falle von pulverbasiertem AM umfasst dies also die Entpuderungsstufe und die Oberflächenmodifikation des Bauteils, was Glätten, Versiegeln, Färben und anderweitiges Verbessern der Leistung eines Bauteils bedeutet.

Der letzte Schritt ist die Inspektion und Qualitätskontrolle. AMT bringt alle diese Schritte in der Prozesskette mit einer automatisierten End-to-End-Lösung zusammen. Es ist ein technologieunabhängiger Ansatz, da wir mit allen 3D-Drucktechnologien arbeiten.

An dieser Stelle konzentriert sich AMT auf 3D-Druckpolymere, insbesondere thermoplastische Polymere, also im Wesentlichen Pulverbett- und Extrusionstechnologien. Mehr als 95 Polymere sind für unsere Systeme validiert. Und in der Praxis ist es unser Ziel, dem Bauteil dieses durchgängige Automatisierungssystem zur Verfügung zu stellen.

Unsere jüngste Finanzierungsrunde der Serie A mit Investitionen der DSM Venturing and Foresight Group, Williams Advanced Engineering, unterstreicht das Engagement von AMT, das, was wir als "das Polymer zum Teil des Ökosystems" bezeichnen, zu vollenden. Im Wesentlichen betrachten wir hier das gesamte Ökosystem der AM-Produktionsanwendungen - von der Materialauswahl über die Gestaltung der ausgewählten Materialien für den 3D-Druck bis hin zur entsprechenden Optimierung des Druckprozesses.
Im Grunde genommen ist das, was wir tun, Materialwissenschaft, kombiniert mit Maschinenbau und Automatisierung. Die Nachbearbeitungsstufe ermöglicht die Anpassung der mechanischen Eigenschaften des Druckteils, so dass die gesamten mechanischen Eigenschaften gegenüber dem direkt von der Maschine kommenden Teil verbessert werden.

Die Kombination all dessen ist für uns absolut entscheidend, und deshalb sind alle unsere Systeme industriell und speziell auf den industriellen Endverbraucher ausgerichtet.

Was sind einige der aktuellen Herausforderungen, vor denen Unternehmen gerade bei der Nachbearbeitung stehen?

Das größte Problem ist das mangelnde Bewusstsein. Bis vor kurzem verstanden die Unternehmen also nicht nur nichts vom 3D-Druck, sondern hatten auch keine Ahnung, dass man, wenn man einen 3D-Drucker bekommt, etwas Nachbearbeitung an dem Teil vornehmen muss.

Es ist eine sehr schwierige Situation, denn die Hersteller von 3D-Druckern werden Ihnen nie einen Drucker verkaufen und sagen, dass die anfängliche Ausgabe eine schlechte Qualität ist und Sie daher ein zusätzliches Gerät kaufen müssen.

Sie sprachen nie über die Nachbearbeitung, aber der Zeit- und Kostenaufwand der Nachbearbeitung verdrängt bei weitem jeden der Vorteile, die durch höhere Druckgeschwindigkeiten erzielt werden. Was wir ermöglichen wollen, ist, dass die Druckerhersteller eine weitere Marktdurchdringung erreichen, damit sie ihren Kunden eine Komplettlösung anbieten können.

Die Nachbearbeitung ist etwas, worüber niemand wirklich reden will. Das bedeutet, dass die Bildung in dieser Hinsicht eine Herausforderung ist, insbesondere für diejenigen Kunden, die jetzt auf den Markt kommen.

Infolgedessen können Unternehmen, die zum ersten Mal einen 3D-Drucker kaufen, sehr wenig über den 3D-Druck wissen und stehen nun vor der Herausforderung der Nachbearbeitung. Daher geht es darum, Endverbraucher aufzuklären und ihnen zu zeigen, dass es sich nicht um eine Reihe von einzelnen unabhängigen Maschinenelementen handelt, die Sie kaufen müssen, um diesen Prozess zu realisieren, z.B. eine One-Touch-Button-Lösung, wie Sie vielleicht einige der Werbevideos denken lassen würden.

Der zweite große Aspekt ist, dass es keine andere Technologie auf dem Markt gibt, außer unserer, die wirklich automatisiert ist. Ja, es gibt andere Post-Processing-Technologien, aber typischerweise handelt es sich um Auffrischungen von sehr bekannten Technologien. Keiner von ihnen ist digital.

Derzeit müssen Sie über Kenntnisse in all den nuancierten Operationen verfügen, die diese "schwarze Kunst" erfordern. Das ist also wirklich eine große Herausforderung. Und im Moment gibt es keine wirklich innovativen Möglichkeiten der Nachbearbeitung sowie einen digitalen Anreiz.

Die größte einzelne Herausforderung, was die Technologie betrifft, die wir gesehen haben, ist die Depowdering. Niemand hat sich eine wirklich automatisierte Auspack- und Depowdering-Lösung ausgedacht, die keinen menschlichen Eingriff erfordert. Das ist eine echte Herausforderung. Es ist nicht nur eine Entpulverungs- und Automatisierungsherausforderung, es ist eine Herausforderung des maschinellen Lernens, der maschinellen Sortierung, und das sind die gemeinsamen Herausforderungen, denen wir uns stellen.

Sind automatisierte Entpulverungslösungen eine Sache?

Wir haben Partner, mit denen wir zusammenarbeiten, um echte Lösungen dafür zu entwickeln. Es ist eine große Freischaltung für sie, denn wiederum, wenn Sie Ihr Pulverbett haben und Ihre Teile entfernen müssen, gibt es derzeit keine andere Möglichkeit, als manuell. Auch traditionelle Trommellösungen benötigen noch viel manuelle Eingriffe, denn eines ist für den Menschen sehr gut: die Identifizierung von Dingen (z.B. Pulver auf dem Teil), die Entfernung des Pulvers ohne Zerstörung des Teils und die Sortierung von Teilen usw. Wir arbeiten daran, diese Schritte zu automatisieren, um die Zeit- und Kosteneffizienz zu verbessern.

Wie funktioniert Ihre PostPro3D-Technologie?

PostPro3D ist unsere Kerntechnologie. Es basierte auf einem von der University of Sheffield lizenzierten IP und wurde dann mit einem Innovate UK Grant entwickelt. Es befindet sich seit etwa 8 Jahren in der Entwicklung im Bereich der Grundlagenforschung, gefolgt von der industriellen Forschung.

Es handelt sich um ein chemisches Dampfglättungsverfahren, bei dem proprietäre Chemikalien verwendet werden, um die Oberfläche eines 3D-gedruckten Polymerteils zu glätten.

Mit der Glättung der Oberfläche meinen wir nicht nur, sie ästhetisch ansprechend zu gestalten, sondern wir entwickeln auch die Oberfläche des Teils. Die chemische Lösung versiegelt die Oberfläche und entfernt die Porosität des Teils. Es verhindert auch das Eindringen von Wasser oder Gas und verbessert die mechanischen Eigenschaften. Das Ergebnis ist ein Bauteil mit hoher Bruchdehnung und besseren Ermüdungseigenschaften.

Hinzu kommt, dass es alle von uns verarbeitbaren Elastomerwerkstoffe gibt, die auch mit mechanischen Verfahren nicht verarbeitet werden konnten. Der PostPro3D kann Teile nachbearbeiten, die mit hochtechnologischen Polymeren wie ULTEM, Nylons, TPU, & TPE, etc. bedruckt wurden.

Die PostPro3D ist die erste Maschine mit Oberflächenmodifikationstechnologie, die wir auf den Markt gebracht haben. Es handelt sich um ein industrielles Gerät, das für industrielle Endverbraucher entwickelt wurde, mit einer Prozesskammergröße von fast 100 Litern, um größere Teilemengen zu verarbeiten.
Wir haben auch den PostPro3D Mini herausgebracht. Es ist physisch ein Drittel der Größe des PostPro3D, deutlich billiger, aber mit der gleichen Flaggschifftechnologie, um die Nutzung auf Forschungsinstitute, kleinere Servicebüros und Personen auszudehnen, die nur einen Drucker haben dürfen. Und das zu einem angemessenen Preis, um für diese Menschen zugänglich zu sein, so dass sie die Technologie ausprobieren können, bevor sie sich zu etwas Größerem verpflichten oder den Betrieb erweitern.

Der Vorteil unseres Prozesses ist, dass alle unsere Teile und Verarbeitungen Zyklustoxizitätstests durchlaufen haben und dass sie derzeit von der FDA zugelassen werden, etc. Das ist also wirklich wichtig, wenn wir über regulierte, industrielle Endanwendungen sprechen.

Ergänzt wird diese Technologie durch unsere Farbgebungstechnologien. Wir haben unsere einzigartige, zum Patent angemeldete Technologie zur Farbgebung, die es uns ermöglicht, ein Teil gleichzeitig zu färben und zu glätten, so dass Sie beim Glätten Farbe hinzufügen können. Das eröffnet dann auch eine ganze Reihe weiterer Anwendungen.

Auf der anderen Seite haben wir unsere Entpuderungssysteme, die wir, wie bereits erwähnt, derzeit mit einigen unserer Produktionspartnerunternehmen testen. Diese ermöglichen es uns, das Pulverbett automatisch auszupacken, zu entstauben und die Teile aus den Pulverbett AM-Systemen zu entnehmen.

Irgendwann müssen wir das alles zusammenfügen. Wir haben Metrologie oder Inspektionssysteme, die in Zusammenarbeit mit der University of Nottingham entwickelt wurden, und die cleveren Bits liegen eigentlich in den Algorithmen und dem maschinellen Lernen, nicht in der Hardware. Sie sind also kostengünstig, was bedeutet, dass wir sie im Einklang mit unseren Systemen und Qualitätsprüfungsteilen im Laufe unserer Prozesse einsetzen können.

Und dann ist der letzte Teil die End-to-End-Automatisierung, die wir unser digitales Fertigungssystem - oder DMS - nennen, mit der wir den gesamten Prozess automatisieren können.

Was bedeutet Ihre jüngste Investitionsrunde für das Unternehmen in Zukunft?

Es ist völlig transformativ. Wir sind seit dem ersten Jahr unseres Bestehens ein umsatzgenerierendes Unternehmen, was wirklich wichtig ist, denn es bedeutet, dass es eine hervorragende Übereinstimmung zwischen Produkt und Markt gibt. Wir entwickeln also keine Dinge, die nicht gebraucht werden.

Was diese Finanzierung uns ermöglicht, ist die Beschleunigung unseres globalen Wachstums. Es ermöglicht uns, unsere Anlage in Austin fertigzustellen und auf den APAC-Markt und in Europa zu expandieren.

Aber was noch wichtiger ist, diese Finanzierung ermöglicht es uns, im Gegensatz zu anderen Unternehmen prozessunabhängig zu bleiben.

Weil wir agnostisch bleiben wollten, haben wir uns für DSM als Materialchemieunternehmen entschieden. Dies gibt uns Zugang zu all dem Material- und Chemie-Know-how, für das sie auf der traditionellen und additiven Produktionsseite bekannt sind, aber im Wesentlichen ermöglicht es uns auch, ein komplettes industrielles AM-Ökosystem anzustreben, von dem wir nur profitieren können.

Aber andererseits haben wir die Foresight Group, Williams, die ein Milliarden Pfund VC ist. Dies gibt uns Zugang zu ihrer gesamten Materialchemie, ihrem analytischen Fachwissen, ihrer Formel-1-Engineering-Provenienz der letzten 50 Jahre, sowie zu allen Datenanalysen, Engineering-Kosten, Produktoptimierung, Designoptimierung usw. Schließlich ermöglicht uns die Foresight Group den Zugang zu riesigen VC-Kapitalmärkten.

Darüber hinaus verfügen wir über ein Vertriebsnetz aus Vertrieb, Marketing und potenziellem Vertrieb, das einsatzbereit ist. Es beschleunigt also wirklich unseren Weg zur Vergrößerung.
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Welche Trends oder Entwicklungen begeistern Sie persönlich?

Ich bin begeistert, dass die Menschen die Postverarbeitung als Problem erkennen und etwas dagegen tun wollen. Es ist schön zu sehen, dass die Nachbearbeitung endlich ernst genommen wird.

Es gibt jetzt mehr Post-Processing-Unternehmen, die in den AM-Sektor aufsteigen, und einige werden hier bei Formnext sein. Für mich ist das eigentlich eine gute Sache, aber es zeigt, dass es unter allen 3D-Druckereien nur wenige gibt, die sich auf die Nachbearbeitung konzentrieren.

Das Bewusstsein wächst, hat aber noch einen langen Weg vor sich und Bildung ist hier wirklich unerlässlich. Denn wenn man nichts davon weiß, weiß man auch nicht, dass es ein Problem ist. Wir müssen also ausbilden, bevor wir verkaufen können, und uns auch weiterhin darüber informieren, was unsere Benutzer für ihre Entwicklungsanwendungen benötigen.

Der andere spannende Trend ist, dass jetzt Industrieunternehmen auf den Markt kommen, und ich meine nicht Druckerhersteller, sondern Anwender der Technologie. Unternehmen sind also auf der Suche nach 3D-Druckanwendungen und denken jetzt ernsthaft über den 3D-Druck nach, und das ist ein großer Trend.

Letztendlich müssen wir uns auf reale Anwendungen konzentrieren - sie sind vielleicht nicht so spannend wie PR-orientierte, hochkarätige Anwendungen, aber sie zeigen, dass die Branche reif ist.
Ich gebe Ihnen eine Analogie: Wann ist das letzte Mal jemand zu Ihnen gekommen und hat gesagt: "Sehen Sie sich dieses Spritzgussteil an, schauen Sie nur, wie toll es ist". Es ist dir egal, niemanden interessiert es, es ist einfach egal. Das ist es, was wir brauchen, um aus unseren Köpfen zu kommen und einfach mit der neuen Technologie weiterzumachen. Und die Zeit wird kommen, in der niemand den Unterschied erkennen wird. Wir haben bereits angefangen, und wir zeigen den Leuten, indem wir sagen: "Schau, das ist ein Spritzgussteil", und sie blinzeln nicht einmal. Dann zeigen wir ihnen ein 3D-Druckteil, das wir nachbearbeitet haben, und sie sagen: "Oh mein Gott, das ist erstaunlich". Wir müssen das überwinden und es einfach als eine weitere Fertigungstechnologie akzeptieren können.

Was unterscheidet AMT im AM-Sektor?

Die einzigartigen Lösungen von AMT für die automatisierte Nachbearbeitung kombinieren marktführende Technologie, maschinelle Lernfähigkeiten, spezielle Automatisierungssysteme und überlegene Forschungs- und Produktionspartnerschaften. Das bedeutet, dass wir nicht nur ein Verfahren oder eine Maschine anbieten, wie Sie es auf anderen Ständen bei Formnext finden können. Wir bieten keine einzigartige "One-Box"-Lösung für die umfangreiche Herausforderung, die die Nachbearbeitung für aktuelle industrielle AM-Anwender oder solche, die eine Anwendungsentwicklung mit AM in Betracht ziehen, darstellt. Wir gehen dabei ganzheitlich vor und decken die gesamte Prozesskettengleichung ab. Das digitale Fertigungssystem von AMT veranschaulicht dies perfekt mit einer umfassenden Lösung, die alle Nachbearbeitungsschritte (Auspacken, Entpulvern, Teileveredelung und Inspektion) durch intelligente, digitale Konnektivität und Hardware miteinander verbindet, um das Potenzial von AM für kostengünstige Anwendungen mit hohen Stückzahlen in der gesamten Industrie zu erschließen.

Darüber hinaus glauben wir, dass unsere Post-Processing-Lösungen die einzigen industriellen Optionen mit voller Workflow-Integrationsfähigkeit und vollständiger Zertifizierung für die Maschinen (UL & CE) und den zugrunde liegenden Prozess (ISO 10993-5 (2009); ISO 10993-1 (2010); ISO 10993-12 (2012) und OECD TG 439) bieten.

Wie sehen die nächsten 12 Monate für AMT aus?

Die nächsten 12 Monate werden sehr schnell wachsen, sowohl was unsere Expansion als auch was den Umsatz betrifft.

Wir stellen unser End-to-End Digital Manufacturing System auf der Formnext in diesem Jahr vor, noch vor der vollständigen Kommerzialisierung im Jahr 2020. Das DMS wird die volle Umsetzung unserer Ziele sein, da es die Phasen Entpuderung, Glättung, Färbung und Inspektion der Nachbearbeitung umfasst - vollautomatisch. Und das ist wirklich unser Fokus, wenn wir 2020 beginnen, um diese Elemente für AM-Anwender vollständig miteinander zu verbinden und ihnen ein End-to-End-Post-Processing-System im wahrsten Sinne des Wortes anzubieten.

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