INTERVISTA: IL CEO DI ASCEND MANUFACTURING JUSTIN NUSSBAUM ESPONE IN DETTAGLIO LA SINTERIZZAZIONE DI PROIEZIONI SU GRANDI SUPERFICI
Il produttore di stampanti 3D Ascend Manufacturing ha rivelato i meccanismi interni del suo nuovo metodo di stampa 3D LAPS (Large Area Projection Sintering).
In un’intervista con il fondatore e CEO della società Justin Nussbaum, l’industria della stampa 3D ha scoperto di più sulla tecnologia di produzione additiva a circuito chiuso dietro il nuovo metodo. La tecnica di fusione a letto di polvere (PBF) è descritta da Nussbaum, come una combinazione di sinterizzazione laser selettiva (SLS) e stereolitografia a proiezione senza maschera. Utilizzando un sistema a circuito chiuso che include termocamere, la stampante 3D è in grado di monitorare e regolare costantemente la temperatura del letto di polvere, senza input da parte dell’utente. Il processo di fabbricazione semplificato assicura che il letto sia riscaldato uniformemente e a temperatura costante, il che consente di fabbricare interi strati di parti contemporaneamente.
“Il nostro processo disconnette il tempo di strato dal tempo complessivo di produzione. Quando scaliamo il sistema, ci vuole ancora la stessa quantità di tempo per fondere un livello, ma ora possiamo fondere molte più parti nello stesso tempo. I nostri sistemi di produzione saranno letteralmente in grado di produrre centinaia di migliaia di pezzi, in un solo giorno “, ha affermato Nussbaum.
La tecnica di produzione è stata sviluppata da Nussbaum mentre studiava per il suo dottorato di ricerca. presso l’ Università della Florida del sud . Dopo aver fondato Ascend Manufacturing nel 2018, il laureato ha ricevuto $ 500.000 per commercializzare la tecnologia nell’ambito del programma Innovation Crossroads del Oak Ridge National Laboratory (ORNL). Le strutture di ORNL hanno fornito tutte le attrezzature di prova avanzate necessarie per far progredire la tecnologia, con scanner CT, microscopi 3D e un team di ricerca per supportarne lo sviluppo.
La startup è ora alla ricerca di ulteriori investimenti, per fare il passo successivo dal laboratorio alla produzione commerciale, con l’obiettivo di colmare ciò che percepisce come un gap nel mercato per un servizio di produzione di “volume medio”.
“ESISTE UNA DISPARITÀ TRA L’ORDINAZIONE DI DIECI O CENTO PARTI E VOLUMI MOLTO ELEVATI. ECCO DOVE LA STAMPA 3D STA DAVVERO INIZIANDO A BRILLARE. QUELLO CHE VOGLIAMO FARE È AIUTARE A COLMARE TALE DIVARIO E FARE UNA DISCONNESSIONE TRA IL PREZZO E LA QUANTITÀ DELLA PARTE. QUINDI, SIA CHE TU NE VOLESSI UNA PARTE O UN MILIONE, PUOI FARLI FABBRICARE ALLO STESSO PREZZO PER PARTE. ”
Nussbaum attribuisce ai “nuovi attori” la stampa 3D, per aver adottato un approccio simile alla produzione di volumi medi, come HP e la sua tecnologia Multi Jet Fusion . Tuttavia, rimane irremovibile che il suo sistema LAPS sia molto diverso da altre macchine basate su SLS.
Il processo LAPS prevede l’uso di un proiettore ad alta intensità per proiettare un’immagine sul letto di polvere. I materiali vengono quindi fusi in quella forma, consentendo di produrre l’intero strato in una sola volta e disconnettendo il tempo impiegato per creare uno strato dal tempo di produzione complessivo. Poiché la società ha sperimentato aumenti del volume di costruzione e letti più grandi, i tempi di produzione degli strati non sono aumentati, ma ha permesso di fondere più parti contemporaneamente.
La telecamera ottica e termica del sistema LAPS non solo controlla il processo, ma è anche in grado di controllarlo. Durante la formazione dello strato, la termocamera è in grado di monitorare la temperatura del letto in tempo reale e aggiornare l’immagine inviata al proiettore in modo che l’intera area venga fusa a una temperatura uniforme. Di conseguenza, sono necessari meno input utente, con solo i parametri di temperatura e tempo richiesti, che agisce per ridurre il livello di competenza necessaria per far funzionare la macchina.
Secondo Ascend, altre tecniche di sinterizzazione ad alta velocità riscaldano l’intero letto di polvere ma a temperature variabili attraverso il letto, il che limita le materie plastiche che possono essere utilizzate. Il sistema LAPS, d’altra parte, è stato finora compatibile con tutti i materiali testati, che vanno dai materiali a basso costo a quelli ad alte prestazioni. Le parti prodotte durante i test hanno mostrato una densità del 100% senza pori visibili e una finitura delle pareti laterali paragonabile a quelle prodotte utilizzando stampanti 3D SLS o MDF. Anche le superfici superiori dei prodotti erano lisce, con una rugosità superficiale misurabile in nanometri.
“LA FINITURA È ESTREMAMENTE LISCIA, È UNA PLASTICA MA FINISCE PER ESSERE RIFLETTENTE. QUESTO CI HA DATO ALCUNI VANTAGGI, IN PARTICOLARE PER L’ELETTRONICA STAMPATA, DOVE SE HAI UNA SUPERFICIE RUVIDA LO RENDE DIFFICILE. ”
Un totale di $ 1 milione è stato investito nel progetto dal 2018, poiché i $ 500.000 iniziali investiti da ORNL sono stati abbinati da altri $ 500.000 da investitori esterni. Si stanno ora cercando finanziamenti aggiuntivi per intraprendere la fase iniziale di diventare un produttore a contratto. In questo ruolo, l’azienda venderebbe servizi e componenti come strumenti e dispositivi, oltre ad altri componenti di uso finale per beni di consumo.
Alla fine, però, l’obiettivo a lungo termine di Ascend, dato il migliorato rapporto peso-resistenza esibito dai pezzi durante i test, è quello di sviluppare componenti per l’industria aerospaziale e della difesa. Nonostante l’interruzione dell’attività causata da Covid-19, la società prevede di realizzare entrate entro la fine dell’anno, con l’obiettivo di iniziare a offrire servizi nel 2021.
Sebbene il controllo a circuito chiuso completo non sia ancora stato commercializzato nella stampa 3D SLS, è stato utilizzato da ricercatori e aziende per altri mezzi.
I ricercatori dell’Argonne National Laboratory hanno aggiunto una fotocamera a infrarossi, in grado di catturare le firme termiche delle particelle fuse a 100.000 fotogrammi al secondo (fps), a un sistema PBF a settembre 2018. L’aggiunta del dispositivo alla stampante 3D ha riflesso un raddoppio del laboratorio sforzi per migliorare la riproducibilità dei processi PBF.
Sciaky Inc, produttore di stampanti 3D in metallo con sede a Chicago, ha portato il controllo a circuito chiuso alle sue macchine EBAM (Electron Beam Additive Manufacturing) nel febbraio 2016. Il sistema di imaging e rilevamento in tempo reale Interlayer, ha monitorato la geometria, le proprietà meccaniche, la microstruttura e la chimica dei metalli delle parti prodotte.
