Entrevista com especialista:MELD Manufacturing CEO Nanci Hardwick sobre Preenchimento do Potencial da Fabricação de Aditivos de Metal

MELD Manufacturing Corporation é pioneira em uma nova tecnologia radical que permite a impressão 3D de metais sem derreter. Por mais de uma década, a tecnologia esteve em desenvolvimento com a empresa de tecnologia Aeroprobe, antes que a MELD se tornasse uma subsidiária na primavera de 2018.

A fabricação de MELD entrou no mercado de impressão 3D de metal com a introdução de sua máquina B8 em grande escala em abril de 2018. Desafiando os processos de impressão 3D de metal em leito de pó típico, a B8 usa um processo de fabricação de estado sólido baseado em fricção soldagem por agitação. Usar fricção e pressão para unir metais sem derreter abre inúmeras vantagens exclusivas da tecnologia MELD.

Esta semana, temos o prazer de falar com o CEO da MELD Manufacturing, Nanci Hardwick, para discutir o que diferencia o MELD de outros processos de metal AM e o papel que a tecnologia terá no futuro da fabricação.

Qual é a visão por trás da Manufatura MELD?

MELD Manufacturing é uma pequena empresa de propriedade de uma mulher, lançada no ano passado e localizada na Virgínia, EUA.

Temos estado muito ocupados desde o nosso lançamento e recebemos muitos reconhecimentos maravilhosos no ano passado, terminando 2018 com um prêmio R&D 100. É uma competição internacional que reconhece os produtos novos mais inovadores em todas as indústrias e países, selecionando apenas 100.

Nossa missão é revolucionar a manufatura e permitir o que atualmente é impossível, por exemplo, a reparação do irreparável . Na MELD, nossa aplicação de manufatura aditiva é um pouco mais ampla do que em outras empresas AM. Inclui um espectro mais amplo de utilizações e começa com o próprio material, continua com a capacidade de fabricar peças aditivamente e, em seguida, continua a oferecer maior valor ao ser capaz de reparar o que já foi criado.

Nós sentimos que hoje ainda existem limitações nos produtos e designs AM, mas o MELD pode oferecer uma oportunidade de começar da estaca zero e criar um produto verdadeiramente projetado para um desempenho ideal.

Você pode explicar como funciona a tecnologia MELD?

Nossa tecnologia é única. O atributo fundamental do MELD é que ele é um processo de estado sólido. A maioria dos aditivos de metal ou processos tradicionais requerem a fusão do metal. No entanto, a possibilidade de processar metal sem derreter cria alguns benefícios interessantes.

A tecnologia por trás do MELD é bastante simples, o que é um de seus maiores benefícios.

Temos uma ferramenta oca através da qual passamos o material. O processo pode acomodar uma grande variedade de materiais em diferentes formas, incluindo pó, lascas em flocos ou barras sólidas.

Qualquer que seja o material, ele entra na ferramenta rotativa, onde extrema pressão e fricção atuam para deformar plasticamente não apenas o material que adicionamos, mas também o material sobre o qual depositamos.

Quando ambos estão em um estado de deformação plástica, podemos literalmente misturar os dois. A maneira mais fácil de pensar sobre esta metodologia é como um processo de agitação por fricção aditivo.

A ação de agitação quebra os grãos do material individual, criando uma estrutura de grão refinada, que fornece resistência aprimorada e propriedades de desempenho, incluindo corrosão e resistência à fadiga de impacto.

Este processo permite um vínculo superior entre o que está sendo adicionado e o que está sendo adicionado. Isso permite aos usuários não apenas fabricar uma nova peça, mas também reparar, revestir ou adicionar recursos a uma peça existente.

Este processo é muito flexível porque ocorre abaixo da temperatura de fusão dos materiais com os quais estamos trabalhando. Como resultado, podemos processar a mais ampla gama de materiais, incluindo metais não soldáveis ​​ou materiais que não estão disponíveis para processos baseados em fusão.

Podemos processar uma variedade muito maior de formatos de materiais, como pós, chips e haste ou fio sólido. Não há especificações ou requisitos para a máquina MELD em termos de entrada de material, o que é único no mundo do aditivo. Na verdade, alguns outros fabricantes de equipamentos AM têm tolerâncias tão restritas em seus requisitos de matéria-prima que exigem que seus usuários comprem o material deles.

MELD é um processo de manufatura aditiva de atmosfera aberta. A maioria dos equipamentos de aditivos de metal tem algum recipiente ao redor. Este recipiente é usado para criar um vácuo ou para evacuar o oxigênio e trazer um gás não-oxigênio como o argônio. Com processos como o MELD, quando você não está derretendo metal, não precisa necessariamente se preocupar com a captação de oxigênio, como ocorre com outros processos. Isso também resulta em um processo de aditivo mais econômico, seguro e ecológico.

Além disso, uma atmosfera aberta permite um processo extremamente escalonável. Com as impressoras 3D de atmosfera fechada, se você quer fazer uma peça maior, tem que encontrar um container maior para operar seus processos. Mas com MELD, esse não é o caso. Algumas das aplicações que estão sendo consideradas para aditivos agora são coisas em escala realmente grande, como navios, espaçonaves, pontes para reparo, especificamente. O MELD, sendo um processo de atmosfera aberta, dá a você muita liberdade em tais aplicações.

Continuando a lista de benefícios, nossa tecnologia é de baixíssima potência, pois não utiliza lasers. As taxas de deposição de material são bastante altas e a peça acabada requer pouco pós-processamento porque o material a ser depositado já está totalmente denso. Isso significa que você não precisa de nenhuma segunda etapa para chegar a uma peça final, como Prensagem Isostática a Quente (HIP) ou sinterização.

Como a tecnologia se compara a outros métodos de metal AM?

Existem oportunidades e os melhores casos de uso para todos os processos. Um único processo não pode atender a todas as necessidades. É por isso que é importante compreender os atributos exclusivos de cada processo. Para o MELD, o atributo exclusivo em comparação com outras tecnologias 3D de metal é que ele é de estado sólido.

Somos a única tecnologia capaz de dimensionar e construir ou reparar peças muito grandes. Outra capacidade única é que você pode pegar uma peça existente e colocá-la na máquina e, em seguida, adicionar material adicional, se você deseja um revestimento de resistência ao desgaste em um material muito leve ou se gostaria de adicionar o material para reparar um desgaste superfície.




O fato de que este é um processo de baixo calor significa que estamos criando menos tensão residual, que se manifesta em distorção reduzida. O MELD pode colocar uma grande quantidade de material em uma placa muito fina sem distorção. Isso torna o MELD de extremo interesse para as indústrias automotiva e aeroespacial.

Imagine que você fabrica um painel da fuselagem de uma aeronave. Com uma abordagem convencional, você pegaria uma placa de alumínio de quatro polegadas de espessura e usinaria 80% do material para chegar a uma placa fina com uma teia de reforços de nervuras, que tem o peso mínimo, mas a máxima resistência estrutural e desempenho. Com o processo MELD, podemos começar com uma placa muito fina e adicionar reforçadores às nervuras sem criar tensão residual que pode destruir essa placa.

Outro diferencial da tecnologia MELD é que ela suporta a mais ampla gama de materiais, enquanto existem máquinas AM que aceitam apenas um ou talvez dois ou três materiais.

Voltando para onde realmente estamos indo, também oferecemos a oportunidade de realmente criar o material. Com uma máquina MELD, você pode criar sua própria liga e compósitos de matriz de metal no local.

Se você pensar na proposta de valor da manufatura aditiva em geral, em termos de prototipagem, ela dá às empresas a oportunidade de avaliar uma nova geometria de uma peça muito rapidamente. A MELD oferecerá a mesma proposta de valor para a avaliação de novos materiais. Os usuários de nossa tecnologia podem personalizar suas receitas de liga e, em seguida, realizar testes para apoiar o esforço de otimização de uma nova liga. Para mim, essa é uma das oportunidades mais interessantes que a tecnologia oferece.

Além disso, MELD é a única tecnologia comprovada para reciclar materiais. Por exemplo, você pode pegar chips de máquina de uma oficina mecânica e fabricar uma peça com a máquina MELD. Este é um grande diferencial em termos de quão verde e ambientalmente correto é esse processo.

Finalmente, quando você junta alguns desses benefícios:é de baixo consumo de energia, não emite gases e é bastante fácil de usar - esses atributos juntos tornam o processo MELD muito atraente em termos de portabilidade. Isso é do interesse de organizações como o Exército dos Estados Unidos, que deseja trazer recursos adicionais para o campo de batalha. As empresas de geração de energia que possuem equipamentos muito grandes no campo também se beneficiariam com o uso de aditivos para minimizar o tempo de inatividade e fazer o reparo no ponto de necessidade.

O que torna a impressão 3D em metal tão atraente para os setores que você mencionou?

Até agora, não encontrei uma indústria que não possa se beneficiar da fabricação de aditivos e da tecnologia MELD, em particular. Additive tem muito a oferecer em termos de materiais e aplicações industriais. Os metais são apenas um pequeno passo na jornada geral para a verdadeira customização.

Eficiência, economia de custos, melhoria de desempenho, capacidade de reparar, reduzir o investimento geral e fazer substituições, minimizando a cauda logística - tudo isso as vantagens oferecidas pela AM estão disponíveis para todos os setores que encontrei.

O metal, em particular, é usado em todas as indústrias. Temos a tendência de pensar apenas em produtos acabados de metal. Mas a verdade é que não existe fabricante que não utilize metal na produção de seus produtos. Isso significa que os fabricantes de quaisquer produtos podem se beneficiar potencialmente do AM.

Como você descreveria o estado atual da manufatura aditiva e como você vê a evolução do cenário nos próximos cinco anos?

Ainda estamos no início de uma nova era. No momento, as pessoas falam sobre a Indústria 4.0. Acho que estamos indo para o 5.0.

No curto prazo, estamos focados principalmente nas fases finais da fabricação do produto. Pensamos em um produto existente e como podemos fabricá-lo com menos tempo, custo, peso e com menos etapas.

Em menor grau, há um foco no estágio anterior, que é considerar e definir diversos requisitos de desempenho em toda a parte. Acredito que a verdadeira evolução está no estágio em que consideramos os requisitos de seleção, design e desempenho de materiais. Por exemplo, podemos exigir uma peça que seja resistente em uma área, mas tenha uma maior ductilidade em outra área.

Quando todos esses requisitos e variáveis ​​forem considerados desde a concepção de um produto, quando for apenas este esforço sinérgico de simultaneamente avaliar e otimizar cada aspecto de um produto, então teremos cumprido todos os potenciais de manufatura aditiva.

O que você vê como o maior desafio que a indústria de AM precisa superar para acelerar a adoção da tecnologia?

Um desafio comum que vejo é a falta de experiência e capacidade internas. Ao conversar com uma ampla gama de empresas, muitas vezes a responsabilidade de criar uma estratégia aditiva recai sobre uma pessoa para quem é uma responsabilidade adicional em vez de uma responsabilidade primária.

Para acelerar a adoção da manufatura aditiva , as empresas devem alocar recursos para campeões internos.

Existe correlação entre o tamanho de uma empresa e o nível de expertise que a empresa possui em AM?

Não, varia muito. Às vezes, as empresas menores são capazes de se mover com muito mais rapidez e tomar decisões com muito mais rapidez e, portanto, decidem que buscarão a vantagem competitiva que o aditivo pode trazer com velocidade máxima.

Às vezes não é necessariamente sobre recursos, mas sim capacidade de maximizar a taxa de mudança. E mudar é difícil, especialmente se você já tem uma maneira definida de fazer as coisas. Ter que mudar ou adaptar é sempre um desafio.

Que conselho você daria a uma empresa que deseja adotar a impressão 3D em metal, mas não sabe por onde começar?

Existem alguns critérios fáceis para construir uma estrutura para avaliar as tecnologias de impressão 3D. Isso inclui o tamanho do produto, materiais do produto e critérios de desempenho para peças potenciais.

Todos os processos aditivos têm seus prós e contras para qualquer tarefa. A parte complicada, então, é olhar para uma peça existente com certas especificações de material e requisitos de desempenho e pensar em como podemos tornar essa peça melhor, mais rápida ou mais barata.

Assim que dominarmos todos os recursos da tecnologia de aditivos, iremos rapidamente revelar ideias sobre como podemos melhorar. Esta lista de critérios original é útil como um ponto de partida. Além disso, é útil perceber que tudo o que está impulsionando o interesse no aditivo, aumentará com a educação e a familiaridade com o que o aditivo torna possível.

O que o futuro parece para a Manufatura MELD?

Caminharemos em direção ao que acredito ser a Indústria 5.0:a síntese das funções que ainda hoje estão separadas. Continuaremos a demonstrar o que é possível quando você integra o design de material ao design de produto e permite a variação e personalização por meio de uma peça.

Esta ideia de customização e variação na própria peça é o próximo lugar que iremos e isso requer a união de ciência de materiais, design de materiais, engenharia mecânica e elétrica. O MELD, especificamente, pode ajudar a uni-los. Continuaremos a impulsionar a manufatura aditiva além da ideia de apenas fabricação de peças para a capacidade de adicionar revestimentos de resistência ao desgaste ou resistência balística ou adicionar recursos para personalizar, fortalecer ou reparar uma peça. Ainda há muitas oportunidades pela frente.

Este ano, lançaremos outra plataforma de máquina de equipamentos para adicionar à nossa linha, que tem um espaço de construção significativamente maior, medido em pés cúbicos em vez de polegadas.

Além disso, 2019 trará um curso de certificação para operadores. Estaremos lançando um Consórcio de Pesquisa e, em seguida, obviamente participando de alguns eventos, falando e exibindo.

Finalmente, você vê alguma evolução no que diz respeito a ter mais mulheres chegando ao espaço de impressão 3D?

Essa é uma ótima pergunta. Recentemente, falei no evento Women in Manufacturing promovido pela Volvo Trucks. Foi um grande evento que contou com a presença de homens e mulheres. Uma das coisas que adorei foi participar de um painel onde falamos sobre nossa jornada e o caminho tortuoso que todos percorrem na vida para chegar onde estão.

Uma das coisas que tirei disso foi que as mulheres são valentes, capazes e corajosas. Eles podem levantar uns aos outros e não precisam seguir uma linha reta ou fazer sacrifícios para chegar aonde estão indo.

Para mim, é extremamente emocionante fazer parte de uma tecnologia totalmente nova. Esta é realmente uma revolução em nossa vida e veremos a mudança que as pessoas hoje não conseguem articular. Acho que é maravilhoso fazer parte disso e espero que isso mostre que qualquer pessoa pode fazer qualquer coisa. Eles apenas precisam estar dispostos a arriscar.

Para saber mais sobre MELD Manufacturing, visite:meldmanufacturing.com