Entrevista com especialista:Jonathan Warbrick da Fabricação de aditivos de grafite sobre como alcançar o sucesso com a impressão 3D

O cenário para os bureaus de serviços da AM está mudando rapidamente, à medida que o impulso para a produção continua. Mais do que nunca, os bureaus de serviço devem ser ágeis e capazes de se adaptar a um setor que está em constante mudança.

A Graphite Additive Manufacturing é um provedor de serviços AM sediado no Reino Unido que oferece soluções de impressão 3D industriais. Com fortes laços com o mundo da Fórmula 1 do Reino Unido e do automobilismo, as soluções da Graphite incluem peças de produção, ferramentas, modelos de conceito e protótipos.

Falamos com o Gerente de Desenvolvimento de Negócios da Graphite, Jonathan Warbrick, para discutir como ela consegue se manter à frente do jogo, as oportunidades na AM e o que é necessário para ter sucesso como um bureau de serviços hoje.

Qual é a missão da Graphite?

Nosso objetivo na Graphite é ajudar nossos clientes a encontrar as melhores soluções usando manufatura aditiva, desde a prototipagem até Produção. Isso inclui ajudá-los a entender quais tecnologias e materiais se adequam melhor às suas aplicações. Diferimos de muitos outros bureaus de serviços porque também fabricamos nossos próprios materiais.

Nosso Diretor Administrativo, Kevin Lambourne , enquanto trabalhava na Red Bull Racing, descobriu que não conseguia o conhecimento técnico dos bureaus de serviço do Reino Unido para realmente apoiar os projetos de alto nível que estava gerenciando.

Como resultado desta experiência, Kevin fundou a Graphite em 2012 para preencher essa lacuna e ser o bureau de serviços de manufatura aditiva de escolha para designers e engenheiros e fornecer assistência técnica de primeira classe para nossos clientes de prototipagem para produção.

O Reino Unido lidera o mundo em termos de inovação no automobilismo, e a manufatura aditiva tem desempenhado um papel fundamental. Portanto, no início, nosso foco principal da indústria era a Fórmula Um e os esportes motorizados.

Desde então, temos tomado medidas para diversificar e levar o conhecimento que possuímos para o mercado mais amplo.

Grandes vitórias para nós nos últimos anos têm sido as aplicações em setores como automotivo, marítimo, aeroespacial e de defesa. Ainda fazemos muito trabalho no campo da Fórmula Um e no automobilismo - é nossa herança - mas também fornecemos uma variedade de setores de produção de baixo a médio volume.

Como é administrar um bureau de serviços hoje?

Para nós, os negócios têm sido muito positivos e fechamos o ano passado em alta. Tivemos um crescimento sustentável de cerca de 20% nos últimos três anos e veremos esse crescimento de 20 a 25% novamente este ano.

O desafio, como sempre, nesta época do ano é repor, perceber quais os mercados que queremos atacar, ao mesmo tempo que reforçamos as relações que já temos com os nossos clientes existentes.

Uma das forças motrizes por trás de nosso crescimento recente é a mudança da prototipagem para a produção - e por muito tempo isso pode continuar.

Dentro do automobilismo, tendemos a descobrir que os volumes são bastante baixos e os prazos de entrega são muito curtos.

Em termos de construção de um plano de negócios sustentável e crescimento daqui para a frente, reconhecemos que temos ótimas soluções para nossos clientes de Fórmula 1 e automobilismo.

A chave para nós é obter um equilíbrio realmente bom entre o retorno rápido para os projetos urgentemente necessários e as execuções de produção de baixo a médio volume constantes. Como tal, introduzimos um serviço Expresso e um Serviço Económico.

Essa transição vem com uma série de desafios, como padrões de qualidade, repetibilidade, inspeção, rastreabilidade e melhoria dos sistemas de back office.

Isso tem sido algo que temos tem tomado ativamente medidas para resolver, de assumir novas contratações para mudar para uma instalação maior em setembro do ano passado. Portanto, temos espaço para crescer, o que é ótimo.

Outro desafio que enfrentamos nos últimos anos é a falta de automação para gerenciar alguns de nossos pedidos de menor valor. Isso estava consumindo muito tempo, em termos de agendamento de trabalhos. O software de automação de fluxo de trabalho tem sido um grande benefício para nosso negócio, permitindo-nos tornar nosso fluxo de trabalho muito mais simplificado e automatizado.

Para muitos bureaus de serviços, a tentação é tentar ser tudo para todas as pessoas. Com tantos materiais e tecnologias diferentes por aí, é mais importante se especializar em certas áreas e entregar resultados.

Temos que ser muito cuidadosos para garantir que o crescimento que desfrutamos seja sustentável. Isso significa que fazemos esses investimentos de acordo com as necessidades atuais de nossos clientes, bem como as necessidades que eles terão em 6 a 12 meses.

Como você avalia se deve ou não investir em uma determinada tecnologia?

É muito importante apresentar essas novas tecnologias e materiais aos seus clientes, compreender as limitações e capacidades de uma tecnologia específica e estar confiante de que há uma demanda por ela.

Para nós, isso significa ser realmente orientado para os dados. Tentamos compreender cada nova tecnologia e imprimimos peças de teste para ter uma noção do que ela pode e não pode fazer antes de dar esse salto.

Então, tudo se resume a estar perto de seus clientes, introduzindo novas tecnologias à medida que surgem e garantindo que, antes de fazer qualquer grande investimento em uma máquina, seja SLS, SLA, MJF ou FDM, haja realmente uma demanda.

Por exemplo, temos apresentado a tecnologia HP Multi Jet Fusion aos nossos clientes nos últimos dois anos, certificando-nos de que compreendem totalmente as limitações e capacidades dessa tecnologia.

Como você descreveria o estado atual da indústria de manufatura de aditivos?

A indústria ainda tem um longo caminho a percorrer antes de fornecer soluções de manufatura econômicas. Mas isso está mudando rapidamente.

Há um enorme escopo para fornecer mais soluções de produção, especialmente no lado de metais e plásticos de alto desempenho.

Um bom exemplo disso são os fabricantes de supercarros do Reino Unido. Muitas das peças sob o capô e na cabine desses veículos estão agora sendo impressas em 3D. Um de nossos clientes está usando manufatura aditiva para economizar peso, melhorar o desempenho, mas a qualidade das impressões é fundamental.

Peças simples como saídas de ar e bordas do pára-brisa nunca teriam sido impressas porque a tecnologia foi considerada mais voltada para a prototipagem. Agora eles se tornaram uma aplicação frequente para os mercados realmente sofisticados.

Isso ocorre principalmente porque os volumes estão certos - estamos falando sobre algumas centenas de partes de um modelo específico. Se eles precisarem de vários milhares de peças, existem maneiras mais baratas de fabricar usando tecnologias tradicionais, como moldagem por injeção. Mas, para volumes baixos, a impressão 3D será mais econômica.

Só muito recentemente a manufatura aditiva pode agora oferecer materiais premium que imitam as propriedades mecânicas de alternativas moldadas por injeção e ser um custo -solução eficaz para essas execuções de produção de baixo a médio volume.

Há também um grande escopo para reduzir os custos e isso certamente acontecerá com o tempo. SLS e MJF, por exemplo, provaram ser duas tecnologias que garantem que você atinja os preços certos para poder competir com a moldagem por injeção tradicional e outras formas de fabricação.

Finalmente, a indústria também precisa melhorar o pós-processamento e o acabamento das peças e torná-los mais automatizados e econômicos.

Muitos dos pós-processamento exigidos são operações muito manuais. Ainda passamos muito tempo na oficina limpando, lixando e jateando manualmente as peças. Para economizar tempo e dinheiro, precisamos automatizar o máximo possível desse pós-processamento.

As empresas estão começando a fazer mais impressão 3D internamente. Como você acha que isso impactará o mercado de bureau de serviços?

Será muito semelhante ao que aconteceu com tecnologias como moldagem por injeção e outras formas de manufatura, especialmente em setores como o automotivo. Em essência, os OEMs automotivos não fabricam nada, eles montam peças em grandes linhas de produção.

Com a nova tecnologia, como a manufatura aditiva, as empresas farão isso internamente para garantir que estão obtendo os melhores benefícios e economia de custos. Mas isso não significa necessariamente que eles precisam fazer todas essas peças internamente.

No momento, há um verdadeiro impulso para comprar maquinários e fazer upscale. Com o tempo, isso se dissipará novamente, assim como acontece com quase todas as outras tecnologias usadas no setor automotivo. Eles terceirizarão as peças e garantirão que as entregas sejam feitas no prazo.

No final das contas, haverá um equilíbrio. Veja a Volkswagen como exemplo. Eles têm um grande número de máquinas FDM que imprimem peças no chão da oficina para apoiar seu processo de fabricação. Mas eles ainda estão terceirizando grandes volumes de peças impressas para outras agências de serviços.

Agora, há uma tentação de trazer toda a produção AM internamente, mas isso mudará conforme as empresas perceberem que você precisa de um grande número de máquinas para atender às demandas de produção daqui para frente, com implicações em termos de pessoal, espaço na oficina e custo. No final, você sempre precisará do suporte de um bom bureau de serviços.

Qual tem sido a abordagem da Graphite para desenvolver seus próprios materiais?

Realmente decorre de nossos primeiros dias, quando servíamos principalmente as equipes de Fórmula 1 do Reino Unido.

A motivação para usar a impressão 3D foi a possibilidade de fazer as peças mais resistentes, rígidas e leves para colocar no carro, o que poderia economizar uma fração de segundo na volta de uma pista.

Investigamos o que havia no mercado e desenvolvemos nosso Nylon SLS com enchimento de carbono. Basicamente, enchemos a fibra de carbono com fios curtos com uma base de nylon PA12. Se os fios forem muito longos, você pode ver a fibra saindo da peça - você obtém excelentes propriedades mecânicas, mas a parte parece horrível. Mas se você for muito curto com os fios de fibra de carbono, estará comprometendo as propriedades mecânicas.

Nós desenvolvemos o que pensamos ser o comprimento ideal absoluto das fibras a serem preenchidas com nossos materiais de náilon para adicionar rigidez e resistência extras. Nossos materiais têm propriedades mecânicas significativamente melhores do que você tradicionalmente espera de um PA12 ou PA11 normal. Há muito melhor rigidez, resistência e alongamento na ruptura.

No início, era apenas com o Nylon SLS com enchimento de carbono que trabalhávamos. O feedback do mercado foi fantástico e tornou-se o material de referência dentro do mundo da Fórmula Um e do automobilismo.

Além da rigidez e da resistência, os clientes apreciam o visual naturalmente cinza escuro e preto do o material. Parece um plástico de grau de engenharia pronto para usar. Você não precisa tingir o material como faria com os nylons SLS tradicionais.

Mas então tivemos alguns clientes que não precisavam necessariamente da rigidez, resistência e propriedades mecânicas premium. O que eles queriam era um tipo de nylon realmente leve, então começamos a desenvolver SLS de nylon preenchido com grafite. Ele ainda tem uma densidade de fibra de carbono dentro do material e nós o enchemos com pó de grafite para adicionar algumas propriedades mecânicas e fazer a peça parecer naturalmente cinza escuro / preto direto da máquina.

Agora vendemos três ou quatro vezes mais Grafite SLS do que carbono SLS. O Carbon SLS ainda é o principal material para as equipes de Fórmula 1 e o mundo das corridas. Mas indústrias como a marinha e automotiva estão procurando soluções de produção mais econômicas. Grafite SLS é provavelmente cerca de 30% mais econômico do que o carbono.

Também trabalhamos em uma série de polímeros leves, onde estamos tentando criar materiais novos e inovadores para nos manter um passo à frente da concorrência.

No momento, estamos trabalhando em um novo material SLS ultraleve, ainda mais leve que o nosso carbono. Com esse esforço para melhorar o desempenho dos veículos híbridos e elétricos, a redução de peso se tornou uma consideração importante para muitos dos projetistas e engenheiros com quem trabalhamos. Queremos continuar a fornecer soluções de manufatura aditiva para atender a esses desafios.

E quanto aos materiais compósitos?

Há muito trabalho no mercado de ferramentas compostas no momento. E, novamente, isso remete ao que eu estava dizendo sobre o esforço para tornar as peças mais leves e eficientes.

Tantas peças que eram feitas de metal agora são consideradas feitas de fibra de carbono. Portanto, estamos executando deliberadamente uma série de materiais e tecnologias para apoiar essa indústria de compósitos.

Isso inclui mandris solúveis e de extração de impressão 3D, moldes SLA de cerâmica, materiais FDM de alta temperatura e gabaritos e acessórios. Vemos o mercado de compósitos como um ajuste natural para a fabricação de aditivos e estabelecemos uma série de parcerias técnicas de trabalho.

Como você descreveria o panorama dos bureaus de serviços da AM hoje?

Há uma grande variedade de diferentes tipos de bureaus de serviço no momento. Mas como as barreiras de entrada para impressão 3D são tão baixas, você pode gastar alguns milhares de libras em algumas máquinas FDM de mesa e, de repente, você tem um bureau de serviços.

Mas acho que, no geral, isso é bom para a indústria. A competição é a chave para impulsionar o setor, pois impulsiona o desenvolvimento e a inovação.

Existem alguns escritórios excelentes e muito bem estabelecidos por aí. Mas existem muito poucas agências, se houver, que estão fazendo o que a Graphite AM está fazendo. Somos únicos no Reino Unido em termos de conhecimento técnico e produção de nossos próprios pós SLS.

No futuro, acho que haverá muitas fusões e aquisições nos próximos anos. Alimentado em grande parte pelo setor aeroespacial. Bloquear um processo AM desde a origem do material até a produção é a chave para peças aprovadas para voo. É provável que isso leve a muitos movimentos dentro da indústria nos próximos anos.

O futuro parece muito brilhante para as agências que podem abrir um nicho e continuar a entregar.

Você pode compartilhar alguma história de sucesso em que teve a sorte de trabalhar?

Um estudo de caso recente é com a Nifco, um grande fornecedor de componentes automotivos. Com o impulso para a eletrificação e o afastamento dos motores tradicionais de combustão a gasolina e diesel, a necessidade de economizar peso e melhorar a eficiência dos sistemas de reforço elétrico é muito prevalente no momento.

Assim temos estado trabalhar com a Nifco em um suporte de motor leve - uma peça tradicionalmente usinada em alumínio. Trabalhamos com a equipe de P&D para produzir uma peça mais econômica e mais leve que possa ser impressa em Grafite SLS. É a primeira montagem de mecanismo impressa em 3D desse tipo e o feedback tem sido muito bom.

Outra é com a FT Technologies, empresa que produz UAV e sensores ambientais para operar em alguns dos ambientes mais inóspitos do mundo. Eles queriam um material extremamente leve e durável, já que o sensor ambiental era voltado para o mercado de UAV.

O processo começou há cerca de um ano. Começamos com alguns projetos de conceito e produzimos vários protótipos. A beleza da impressão 3D é que você pode ajustar um design, desenvolver as peças e lançar um produto no mercado com muito mais rapidez do que com os métodos tradicionais.

Após algumas reuniões de design e algumas alterações no arquivo original, o componente foi lançado em setembro do ano passado. Essa parte já entrou em produção e as primeiras 100 unidades foram enviadas para avaliar o mercado. O feedback foi fantástico e um ótimo exemplo do uso de impressão 3D para prototipagem até a produção.

Para saber mais sobre o Grafite, visite: https://graphite-am.co.uk/