Conosco Patrik Ohldin da molto tempo come tipografo di metallo estremamente esperto. Ha lavorato per la stampa 3D in metallo per oltre 14 anni, 12 dei quali come Area Sales Manager per la società di stampa di metalli EBM svedese e ora controllata di GE Arcam. Conosce davvero una tonnellata di tecnologie di fusione a letto a polvere di elettroni e EBM. È anche un ragazzo in piedi che sa come spiegare, educare e comprendere casi aziendali in una vasta gamma di settori. Patrik è stato determinante nell’introdurre l’EBM in nuove aree come gli impianti aerospaziali e ortopedici e ha aiutato molte aziende a industrializzare la stampa 3D in metallo. Dopo oltre 12 anni di vendita di macchine EBM in tutto il mondo e un ruolo chiave nella conquista dei mercati esteri da parte di EBM, Patrik ha co-fondato la società di fusione a letto a polvere a fascio di elettroni open source Freemelt .
Sono rimasto sbalordito. Con una guerra per il talento in corso per esperti venditori di stampanti 3D in metallo (un argomento complesso che non si può davvero imparare da un corso o da un libro al momento non importa quanto tempo si ha), Patrik non ha finito per unirsi a uno dei le società di stampa dei metalli finanziate da svariati milioni di dollari. Le vendite di stampa di metalli esperti valgono il loro peso in polvere di titanio (a prezzi del 2008) e insieme agli ingegneri dello sviluppo di applicazioni per il letto in polvere le persone più richieste nella stampa 3D. Ho pensato che si sarebbe appoggiato indietro con un grosso stipendio e un equità da qualche parte. Invece, voleva realizzare una macchina per fusione a letto di polvere a fascio di elettroni open source. Per quanto riguarda le sfide, questo era uno stupidamente complesso da voler intraprendere. Non posso sottolineare abbastanza quanto sia follemente impegnativa e complicata una tale sfida. La stampa di metalli è un cambiamento di passo più complesso rispetto alla fusione di letti in polvere polimerica industriale. Gli investimenti, le competenze e le difficoltà potrebbero più che eclissare quasi tutte le startup là fuori. Inoltre, stavano cercando di fare un avvio di 30 milioni con pochi soldi. Patrik era un uomo molto esperto e molto intelligente e si circondava di un team di stampa di metalli estremamente esperto. Ero anche quasi certo che avrebbe fallito. Rassegnato che sarebbe diventato una specie di donchisciottesco Don Chisciotte della stampa di metalli, pensavo che avrei almeno ricavato un buon aneddoto dal conoscerlo. Sorprendentemente, però, Freemelt è stato in grado di realizzare una piattaforma di stampa in metallo open source e, inoltre, ha iniziato ad avere anche la trazione. La gente continuava a venire da me dicendo che stavano valutando la loro piattaforma e la loro tecnologia. Le persone erano entusiaste degli obiettivi di Freemelt di rendere possibili nuove leghe per la stampa 3D. Ai produttori è piaciuto il fatto che non ci fosse alcun lock-in e che avessero accesso a tutta la tecnologia. Le aziende di metallurgia delle polveri erano entusiaste di poter controllare e tenere conto di tutte le variabili e utilizzarle come piattaforma per lo sviluppo di materiali. L’ecosistema di Freemelt stava crescendo e la tecnologia era effettivamente praticabile. Soffiato via,
Cos’è Freemelt?
Forniamo la prima stampante 3D in metallo a fusione di polvere a letto elettronico (E-PBF) open source al mondo, progettata per i materiali R & D. La crescita del settore della stampa 3D in metallo è stata eccezionale, ma il suo sporco piccolo segreto è che solo un piccolo numero di materiali è effettivamente disponibile per l’uso. Siamo convinti che il futuro della stampa 3D di metalli risieda in (più) materiali, e che questo sia ciò che guiderà nuove applicazioni e una crescita sostenuta. Ma per sviluppare nuovi materiali per la stampa 3D in metallo il più rapidamente possibile, hai bisogno di molte mani e mani con pieno accesso agli strumenti appropriati. Abbiamo quindi creato Freemelt ONE, un toolbox di sviluppo open source che ti offre il controllo completo dei percorsi dei fasci e dell’hardware, ti consente di eseguire test con piccole quantità di polvere,
Come posso contribuire o lavorare con te?
Incoraggiamo tutti i tipi di cooperazione poiché riteniamo che la collaborazione sia la via da seguire per la stampa 3D in metallo. Il modo più semplice per contribuire è naturalmente utilizzare Freemelt ONE per sviluppare nuovi materiali per la stampa 3D in metallo. Il fatto che Freemelt ONE è open source rende anche possibile per 3 rd fornitori del partito di software e hardware per interagire con esso. La nostra visione è la creazione di una roadmap per la stampa 3D in metallo, con obiettivi e ruoli ben definiti che consentano alle aziende e alle istituzioni partecipanti di concentrarsi sulle proprie competenze chiave, spostando in tal modo l’intero settore.
La distribuzione della polvere della stampante 3D E-PBF di Freemelt One.
Con che tipo di aziende desideri lavorare?
Desideriamo lavorare con aziende e istituzioni interessate allo sviluppo di nuove polveri, nuovi materiali e nuovi algoritmi di elaborazione per la stampa 3D in metallo. Università e istituti di ricerca costituiranno probabilmente la parte più importante dei nostri clienti, ma vediamo anche che i centri di ricerca aziendali e i produttori di polveri vogliono utilizzare Freemelt ONE per eseguire la propria ricerca sui materiali.
Cosa è cambiato nella stampa 3D da quando sei stato coinvolto con esso?
Direi che il cambiamento più importante è l’attenzione del settore per le applicazioni di produzione. I principali fornitori di software CAD e polveri metalliche si sono affermati nella stampa 3D di metalli, spesso tramite acquisizioni. Le grandi società industriali sviluppano prodotti da produrre con la stampa 3D e fanno grandi investimenti nella propria capacità produttiva. E ‘anche interessante notare che il numero di 3 rd fornitori del partito di software e hardware per il pre e post-elaborazione continua ad aumentare.
Che consiglio daresti a un’azienda industriale che vuole utilizzare la stampa 3D per la produzione?
Che non ha senso provare solo a produrre prodotti esistenti con la stampa 3D in metallo. La strada da seguire è utilizzare la tecnologia per aggiungere valore al prodotto, ad esempio riprogettando i prodotti per renderli più facili da produrre o per aumentarne le funzionalità. La possibilità di produrre parti in nuovi materiali avanzati, compresi materiali su misura per la stampa 3D di metalli con composizioni chimiche completamente nuove, aumenta ulteriormente la probabilità di successo.
La camera a vuoto del sistema Freemelt.
Quali sono i vantaggi di E-PBF rispetto alla fusione laser a letto in polvere (L-PBF)?
Direi che i principali vantaggi di E-PBF sono l’elevata potenza in uscita (attualmente fino a 6 kW) che offre un’elevata produttività e consente temperature di processo elevate (> 1.000 ˚C) e l’ambiente di processo estremamente pulito (equivalente alle parti per miliardo gamma per l’ossigeno) che fornisce l’alto vuoto. La lavorazione a caldo si è dimostrata efficace nell’eliminare le sollecitazioni interne e la deformazione delle parti costruite, oltre a prevenire la formazione di crepe. Inoltre, l’elevata velocità di traslazione del fascio di elettroni offre un eccellente controllo della temperatura di processo e un’opportunità senza eguali di personalizzare le microstrutture e le proprietà del materiale. Ad esempio è stato dimostrato che i materiali monocristallini possono essere realizzati con E-PBF. Un altro potenziale di E-PBF è la moltitudine di tecnologie di monitoraggio dei processi che richiedono un alto vuoto per funzionare.
Vede una generazione meno costosa di macchine E-PBF emergenti?
Man mano che l’industria della stampa 3D in metallo matura e sempre più aziende entrano nell’arena, ciò porterà indubbiamente ad aumentare la pressione sui prezzi e la domanda di macchine meno costose, sia per E-PBF che per L-PBF. Ma alla fine è il costo e il valore delle parti prodotte a guidare la decisione di investire e produrre con la stampa 3D in metallo.
Possiamo fare materiali con gradiente con E-PBF? Cosa c’è di così eccitante?
I materiali gradiente sono eccitanti perché a volte è vantaggioso avere proprietà materiali diverse nella stessa parte. Uno di questi esempi sono le pale delle turbine, in cui si desiderano diverse proprietà meccaniche alla radice e alla punta. I materiali graduali sono stati tentati con la fusione del letto di polvere mescolando gradualmente diverse polveri di metallo man mano che la costruzione progredisce. Nel frattempo, con E-PBF è possibile ottenere proprietà del materiale in gradiente con una sola polvere di metallo, utilizzando il controllo preciso del raggio e della temperatura della tecnologia per creare diverse microstrutture all’interno di un singolo componente.
Vista laterale della camera a vuoto Freemelt One.
Che tipo di materiali sei eccitato?
È possibile utilizzare la combinazione di Freemelt ONE di software open source, alta temperatura di processo e alto vuoto per sviluppare un’ampia gamma di materiali per la stampa 3D di metalli, ad esempio superleghe a base di Ni non saldabili, intermetallici come alluminuro di titanio, acciai altolegati, metalli refrattari e rame privo di ossigeno ad alta conduttività (OFHC). Ma alla fine della giornata, sono i nostri clienti che decidono autonomamente quali materiali sviluppare con le loro stampanti Freemelt ONE.
Recentemente ho visto molta eccitazione nei confronti di BMG (bulk metallic glasses) e intermetallics?
Gli intermetallici come gli alluminuri di titanio hanno buone proprietà del materiale nelle alte temperature di esercizio e pesano solo circa la metà delle superleghe. Sono quindi di grande interesse per esempio i produttori di motori aeronautici. Allo stesso tempo, gli intermetallici sono difficili dal momento che sono generalmente fragili a temperatura ambiente, il che li rende difficili e costosi da produrre con metodi convenzionali. Ma le pale della turbina in alluminuro di titanio vengono ora prodotte con E-PBF, sfruttando l’elevata temperatura di processo della tecnologia e l’eccellente controllo della temperatura. Queste pale di turbina in alluminuro di titanio sono già state testate in volo.
I metalli BMG o amorfi sono fondamentalmente leghe con una microstruttura disordinata e non cristallina. Le BMG hanno molte applicazioni interessanti, ma per ottenere lo stato vetroso è necessario un rapido raffreddamento nel processo di produzione. L-PBF e E-PBF offrono tassi di raffreddamento molto elevati rispetto ai metodi di produzione tradizionali, che è il motivo della recente eccitazione. La produzione di BMG con E-PBF è stata effettivamente dimostrata. Basta tenere presente che la temperatura di costruzione deve essere mantenuta ben al di sotto della “temperatura di transizione vetrosa” per impedire la cristallizzazione.
Responsabile ricerca e sviluppo e veterano E-PBF Ulric Ljungblad.
Cosa c’è di così speciale nelle superleghe?
Le superleghe mantengono la resistenza anche a temperature di esercizio molto elevate e vengono quindi utilizzate, ad esempio, nelle turbine a propulsione aerodinamica, dove le temperature più elevate si traducono in una maggiore efficienza del carburante. Tuttavia, con l’aumento della temperatura, queste leghe diventano più difficili da produrre in quanto richiedono alte temperature di processo e un controllo preciso della temperatura. Ciò rende la tecnologia E-PBF una scelta adatta per produrre parti in tali superleghe.
Due membri del team di Freemelt Robin Stephansen Systems Designer (a sinistra) e Martin Wildheim Senior Mechanical Designer
Com’è stato lavorare ad Arcam per così tanto tempo?
È stata una grande esperienza e un privilegio contribuire al viaggio E-PBF e ci ha dato una conoscenza approfondita delle capacità e delle potenzialità della tecnologia. Abbiamo anche preso parte a applicazioni industriali di successo della tecnologia, come impianti ortopedici in titanio e pale di turbina in alluminuro di titanio. In futuro, la missione di Freemelt è continuare a sviluppare la tecnologia E-PBF e consentire ai nostri clienti di lanciare ulteriori applicazioni industriali di successo in nuovi materiali.
Perché E-PBF è una tecnologia così valida per veicoli spaziali e motori a razzo?
I veicoli spaziali operano in condizioni estreme e l’industria spaziale, quindi, utilizza molti materiali avanzati, ad esempio diversi materiali ad alta temperatura nei motori a razzo e materiali leggeri nei componenti strutturali. Ci sono anche molte nuove compagnie spaziali che fabbricano razzi più piccoli, dove i componenti sono abbastanza piccoli da adattarsi bene all’involucro di costruzione dei sistemi PBF.
Vedi l’E-PBF come la tecnologia principale per i veicoli spaziali? O insieme a L-PBF?
E-PBF e L-PBF sono tecnologie complementari, il che significa che E-PBF sarà la tecnologia di scelta per alcune applicazioni spaziali e L-PBF per altri. Direi che l’E-PBF sarà usato prevalentemente per applicazioni ad alta temperatura come i motori a razzo.
