Entrevista com especialista:Fortifique o CEO Josh Martin em sua tecnologia de manufatura de compósito digital

[Crédito da imagem:Fortificar]



Fortify é uma startup sediada em Boston que desenvolveu uma nova abordagem para impressão 3D composta. Esta abordagem combina o alinhamento magnético de compostos com a tecnologia Digital Light Processing (DLP), permitindo que os usuários produzam peças compostas de alta qualidade que de outra forma seriam impossíveis de fabricar.

A tecnologia, chamada Fluxprin t ™ , capacita a plataforma Digital Composite Manufacturing (DCM) da Fortify. A plataforma visa, em primeiro lugar, permitir que as empresas produzam ferramentas duráveis, como moldes de injeção e peças de produção de uso final.

Na entrevista de hoje, estamos acompanhados pelo CEO da Fortify, Dr. Joshua Martin para aprender mais sobre a tecnologia empolgante da Fortify e discutir o que está impulsionando o crescimento da impressão 3D composta.

Você poderia me falar um pouco sobre o Fortify?

A Fortify é uma empresa de manufatura aditiva sediada em Boston que traz ao mercado a plataforma de próxima geração para impressão de compostos.

Na Fortify, nos concentramos em combinar o desempenho obtido com materiais reforçados com fibra com a resolução que você tradicionalmente faria esperar de tecnologias de fotopolímero como SLA e DLP.

Fundamos a empresa porque estávamos cansados ​​de ter que escolher entre a forma e a função. Tradicionalmente, tem havido uma troca entre ter um protótipo que se parece com a coisa real, mas normalmente é ruim em termos de desempenho, ou ter uma peça que é um protótipo funcional, mas está muito longe do ajuste e do acabamento de uma produção Já material.

Na Fortify, acreditamos que a química do polímero sozinha pode atingir apenas uma pequena parte do espaço de propriedade necessário para aplicações de engenharia. Dentro dos fotopolímeros, muitos dos materiais básicos não mudaram realmente nas últimas décadas. Nos últimos 25 a 30 anos, tem sido basicamente baseado no mesmo tipo de química, embora as coisas tenham se acelerado nos últimos cinco anos ou mais.

Fortify está trazendo para a mesa uma tecnologia que nos permite preencher os produtos químicos de alta resolução com aditivos de reforço, com o benefício crítico de poder controlar o alinhamento das partículas de reforço.

Se você observar todas as tecnologias de impressão 3D existentes, verá que as plataformas baseadas em SLA / DLP são as que mais avançaram em termos de acabamento de superfície e precisão das peças quando saem da impressora.

Desenvolvemos uma técnica que nos permite orientar magneticamente as fibras em um meio fluido. As peças que estamos imprimindo são essencialmente os compostos de maior resolução produzidos até hoje. Quando comparado a outras formas de compósitos aditivos, você normalmente depende de forças de cisalhamento para alinhar as partículas para otimizar a resistência. No entanto, o cisalhamento nem sempre é a força direcionada mais fácil de controlar.

Com o conjunto magnético, somos capazes de controlar várias propriedades como força, rigidez e condutividade térmica em três dimensões dentro de cada voxel.

É isso que compõe sua plataforma de Digital Composite Manufacturing (DCM)?

sim. A plataforma DCM é tudo o que nos permite ajustar a arquitetura de fibra para otimizá-la para desempenho. Isso cobre hardware, software e materiais.

A tecnologia de alinhamento magnético específica é chamada de Fluxprint ™ , que se refere mais à aplicação de campos magnéticos à área de construção para orientar um material magneticamente sensível.

Quais setores e aplicações seriam mais adequados para sua tecnologia?

Temos uma estratégia de implantação que nos permite primeiro capitalizar o espaço de ferramentas, conforme trabalhamos em certas necessidades de benchmarking para a produção de peças de uso final

Em relação a ferramentas, nossa vantagem competitiva é que podemos fornecer o mesmo nível de resolução que você esperaria de uma tecnologia de fotopolímero, com a capacidade de suportar temperaturas próximas a 300 ° C, enquanto mantém a melhor resistência e rigidez da classe.

Estamos muito bem posicionados para interromper o mercado de moldagem por injeção, onde os investimentos em ferramentas são significativos e a fabricação de ferramentas é muito demorada. O mercado de moldagem por injeção foi preparado na última década ou mais por outras soluções que ainda não resolveram o problema de resolução de desempenho. Podemos imprimir em uma hora, ao passo que pode levar 10 semanas para obter a mesma ferramenta convencionalmente.

Estamos entrando fortemente no mercado porque nossas ferramentas são capazes de lidar com um número significativamente maior de disparos e ciclos do que as soluções da concorrência. Em breve, poderemos demonstrar como eles podem lidar com a fabricação de baixo volume para aplicações de alto valor.

Dito isso, temos vários projetos ativos que abrirão a produção de peças de uso final usando a plataforma DCM . Nossa tecnologia nos permite aumentar as propriedades físicas além da resistência e rigidez, como habilitar peças de alto desempenho com certificações como FST (inflamabilidade, fumaça e toxicidade).

Acreditamos que o futuro da adoção no espaço aditivo depende da abertura da paleta de materiais para cobrir as aplicações atualmente endereçáveis ​​pelo conjunto padrão de polímeros. O custo e o rendimento são necessários, é claro, e não há melhores exemplos de atingir marcas adequadas do que as tecnologias baseadas em fotopolímero.

Qual é a sua opinião sobre o estado atual da impressão 3D composta e como a tecnologia está se desenvolvendo?

O que é interessante é que se você olhar para a indústria de impressão 3D nos últimos 10 anos e as áreas onde as empresas estão investindo, ela é muito assimétrica.

O que quero dizer com isso é que existem literalmente bilhões de dólares indo para empresas de impressão 3D de polímero e empresas de impressão 3D de metal. Recentemente, a Carbon anunciou que recebeu mais de US $ 260 milhões em financiamento. Essa única empresa arrecadou mais de US $ 600 milhões em cerca de seis anos.

No espaço de composite, talvez existam cinco empresas que estejam realmente exercitando tecnologia e produzindo peças neste segmento, como Markforged, Arevo, Continuous Composites e Impossible Objects. Mas a Carbon sozinha, que é uma das talvez 150 empresas no espaço de impressão 3D de polímero, levantou mais dinheiro do que todas as empresas de impressão 3D compostas juntas.

Quando você olha como isso se desenrola, você têm significativamente mais dólares indo para impressão 3D de polímero e impressão 3D de metal do que compostos. Mas quando você olha para as oportunidades de mercado entre plásticos, metais e compostos, eles são muito semelhantes. Eles são todos superiores a $ 300 bilhões em todo o mundo.

Você tem um enorme mercado de polímeros, onde você tem um deslocamento de moldagem por injeção, por exemplo, e você tem um enorme mercado de metal, onde você tem um deslocamento de metais de corte, metais fundidos e moldagem por injeção de metal para algumas aplicações.

Então você tem este enorme mercado para compósitos, que consiste em layup manual, moldagem por injeção, plásticos com fibra e assim por diante.

Eles são todos enormes. Mas o investimento no lado da impressão 3D está indo muito para as tecnologias mais antigas, como a extrusão de termoplásticos e processos baseados em luz.

Dito isso, o espaço composto é talvez o mais novo segmento na impressão 3D. Existem desafios que vêm com isso, mas também existem muitas oportunidades.

A forma como vemos as coisas é que a maioria das empresas na indústria de compósitos até agora tem se concentrado em técnicas baseadas em extrusão, como FDM. O problema é que isso realmente não contorna algumas das principais falhas do FDM em primeiro lugar, o que seria um acabamento superficial ruim e anisotropia - onde você tem um material que é 10 vezes mais forte em uma direção do que em outra.

Haverá aplicações muito fortes para isso, mas acho que no espaço composto, procurando maneiras de atingir melhores níveis de isotropia, previsibilidade, melhores níveis de controle e desempenho que não são apenas ditados maximizando a força em algumas direções, será a chave.

Nossa missão na Fortify é permitir a impressão 3D em uma escala de alto rendimento, com materiais que normalmente precisam ser cortados ou fabricados usando meios tradicionais.

Existem, por exemplo, muitos materiais que são tradicionalmente montados à mão ou obtidos em um bloco enorme que é muito caro e, em seguida, usinados para obter a peça. Estamos incorporando em nossa plataforma esses tipos de materiais para que você possa imprimi-los diretamente em 3D.

Por que demorou tanto para a indústria reconhecer os compósitos como uma grande oportunidade para a impressão 3D?

Essa é uma pergunta muito boa. Acho que muito disso se deve ao amadurecimento do mercado comprador. Em outras palavras, de 2000 a 2014, a indústria estava em um estado em que havia muito menos frutas penduradas para pegar.

Quando Formlabs apresentou o Form1, foi o primeiro desktop 3D de alta resolução real impressora nessa faixa de preço. Isso é o que sua marca foi capaz de capturar. Agora, existem 10 a 100 empresas tentando fazer a mesma coisa.

Se você olhar para a Markforged, eles lançaram a primeira impressora 3D composta em 2014. Por outro lado, a FDM existe há décadas e a SLA existe desde que Chuck Hull a inventou nos anos 80.

A indústria não estava necessariamente pronta para adotar compósitos porque ainda está aprendendo como adotar a impressão 3D em geral. Existem muitas barreiras em termos de design e benchmarking, que está levando algum tempo para serem resolvidas.

Há uma razão pela qual os compósitos tradicionalmente só são usados ​​em aplicações de alto desempenho e custo muito alto como componentes aeroespaciais ou equipamentos recreativos de última geração, como peças de automóveis e bicicletas.

Se você olhar para o ciclo de hype do Gartner, agora estamos em um ponto em que as aplicações no espaço industrial estão realmente começando a se estabelecer. A abordagem geral era tentar obter a impressão 3D em todos os lugares. Agora, essa perspectiva mudou para se concentrar muito mais na especialização. A indústria como um todo está se tornando mais especializada para garantir que o escopo da tecnologia realmente se adapte às necessidades de aplicações específicas. Há mais um esforço focado em resolver problemas muito específicos, e é aí que os compostos são realmente benéficos.

Pensando na indústria de AM de forma mais geral, como você vê a evolução dela nos próximos cinco anos?

Se você participa do circuito anual de conferências do setor, normalmente pode descobrir em que direção todas as empresas estão realmente olhando para o setor.

Olhando para trás, cinco anos atrás, foi quando realmente começamos a ouvir boatos sobre a impressão industrial. O objetivo não era mais levar as tecnologias de impressão 3D ao consumidor, mas levá-las a ambientes industriais de ponta, onde podemos fazer manufatura “light-out”.

Empresas como a Carbon deram grandes passos na tentativa de fazer isso acontecer, embora ainda haja um longo caminho a percorrer. Acho que um dos segmentos em que nos concentraremos nos próximos cinco anos vem das inovações de hardware, software e materiais.

Para ser específico, se você olhar para o que a indústria farmacêutica fez com a genealogia de lote, isso está começando a ser implementado com o uso de aprendizado de máquina.

A ideia é como rastrear o segmento digital desde o número do lote de suas matérias-primas, passando por todos os processos que o material experimenta durante a impressão, até o pós-teste e a validação. Isso é algo que a impressão 3D deve levar mais a sério porque é muito bem definido no espaço de manufatura tradicional.

Outra forma de dizer isso é que, nos próximos cinco anos, as empresas precisarão se concentrar em demonstrar altos níveis de repetibilidade e confiabilidade.

O motivo pelo qual é reconfortante usar diferentes tipos de materiais convencionais é porque, se você compra aço laminado a frio, sabe o que esperar em termos de propriedades e desempenho e como trabalhar com isso.

O problema com a impressão 3D agora é que ainda há uma grande variedade de variabilidade. Por exemplo, se você comprar duas das mesmas impressoras e imprimir por duas semanas seguidas em ambas, você está apenas reunindo amostras para teste.

Ao testar todos aqueles espécimes, você acaba com uma grande nuvem de dados que, em alguns casos, está por toda parte. Portanto, a questão é como um engenheiro deve exercer qualquer nível de previsibilidade, especialmente se for usar a tecnologia em escala.

Portanto, parte do processo de aprendizado de máquina é introduzir um alto nível de repetibilidade e permitir que o usuário preveja mais facilmente como o desempenho funcionará.

Quais são alguns dos desafios que o setor precisará superar?

No momento, existem muitas barreiras em termos de fazer com que a impressão 3D atinja o objetivo da Indústria 4.0. Estamos falando de manufatura distribuída, por exemplo, maior rendimento, alta repetibilidade e menor custo por unidade.

Para atingir esses objetivos, a indústria precisa tratar as máquinas menos como impressoras 3D e mais como unidades de manufatura, e colocar em prática um monte de freios e contrapesos que um sistema de manufatura tradicional teria.

Se você for ao International Manufacturing Technology Show (IMTS), é humilhante porque há cerca de 140.000 participantes, e cerca de 90% deles vêm da fabricação tradicional. A impressão 3D é apenas uma gota no oceano.

Você tem uma ideia de como muitos desses sistemas tradicionais são maduros. Estamos chegando lá no sentido de que as máquinas AM estão agora começando a ter aparência e comportamento e ter o mesmo nível de entradas e saídas que um sistema de manufatura tradicional como um CNC teria.

Quanto tempo o setor levará para chegar ao ponto de ser mais do que apenas uma pequena porcentagem do mercado de manufatura geral? Ou você acha que a tecnologia deve ser vista em seu próprio caminho, por assim dizer?

Acho que comparar o tamanho da indústria de AM com o mercado de manufatura em geral não é a melhor maneira de olhar para isso, porque a indústria não existe apenas para substituir a moldagem por injeção ou CNC. Seria uma pena se o objetivo fosse simplesmente isso.

É necessário dar muita ênfase aos novos tipos de aplicações e aos novos tipos de benefícios que só podem ser alcançados com aditivos.

Isso é uma grande parte do que esperamos no Fortify:a capacidade de usar uma variedade de tecnologias AM para criar uma peça que é muito forte, tem uma geometria única e também tem um alto nível de condutividade térmica. Isso criará novos mercados.

Mas acho que vai demorar algum tempo antes de atingirmos completamente essa meta - embora, é claro, não seja um jogo de soma zero.

Este ano o Fortify anunciou uma rodada de financiamento de US $ 2,5 milhões. Você poderia falar um pouco sobre o que este investimento significa para o Fortify daqui para frente?

A rodada de financiamento que anunciamos em janeiro foi uma recapitulação do financiamento que já foi fechado. A intenção é essencialmente preparar nosso sistema para o teste beta e colocá-lo nas mãos de usuários com os quais temos trabalhado de perto agora. Acabamos de fechar uma Série A adicional de 10 milhões de dólares, liderada pelos Parceiros Accel.

Queremos preparar o sistema para que nossos clientes, que estão nos pagando para produzir peças para suas necessidades de fabricação atuais, pode realmente utilizá-lo.

Nossos dois primeiros sistemas de materiais nos deram um bom feedback sobre o fluxo de trabalho entre o software de hardware e os materiais.

Portanto, a próxima etapa é entregar a oportunidade de ferramentas e, em seguida, começar a identificar e trabalhar na produção de peças de uso final para outros sistemas de engenharia.

Você poderia nos contar mais sobre sua colaboração com a empresa química DSM? O que essa parceria significa para o Fortify e seus clientes daqui para frente?

DSM foi o primeiro parceiro em nossa plataforma de material aberto. A ideia por trás desta plataforma é que não queremos ser donos de tudo quando se trata de formulação de material. Queremos nos concentrar nos aditivos, nos sistemas de hardware e no controle de software para permitir que os clientes tenham mais de uma escolha quando se trata de fornecedores.

Quando se trata de empresas como BASF, DSM, Mitsubishi e Henkel, cada uma tem suas vantagens exclusivas e aplicações exclusivas dentro do espaço de manufatura aditiva. E adoraríamos trabalhar com eles de uma forma que nos permitisse criar mais valor do que se controlássemos apenas toda a cadeia de suprimentos.

Com o DSM em particular, estamos procurando maneiras de incorporar alguns de seus sistemas que têm aplicações ocultas. Eles têm uma quantidade razoável de resistência, eles podem manter a força e a rigidez em talvez 100 ° C.

Sobre isso, a plataforma de tecnologia Fortify pode atingir níveis muito mais altos de força, rigidez, resistência à fluência e ele pode funcionar em temperaturas mais altas. Isso permitiria aos nossos parceiros materiais fornecer soluções para sua base de clientes existente que não está necessariamente obtendo tudo o que desejam com a tecnologia.

Para Fortify, é ótimo porque DSM é um dos principais fotopolímeros produtores no mundo. Estamos entusiasmados em trabalhar com eles. Eles são um ótimo grupo de pessoas e juntos podemos ir muito longe com nossas tecnologias.

Você tocou no modelo de materiais abertos. Você acha que este é o futuro dos materiais de impressão 3D?

Se você olhar para a indústria de computadores na década de 80, ela estava verticalmente integrada. Por exemplo, a IBM faria memórias e processadores e também teria que construir software e periféricos.

Então a indústria mudou. Agora, se você olhar onde está hoje, existem empresas especializadas em cada um desses segmentos:software, processadores, chips de memória e assim por diante. O mercado foi descompartimentado.

De certa forma, a indústria de impressão 3D está seguindo essa trajetória, onde você tem empresas tradicionais como Stratasys e 3D Systems construindo o hardware, desenvolvendo o software e produzindo seus próprios materiais, o que significa que você só pode comprar dentro de essa cadeia de suprimentos.

No entanto, há muitos clientes que desejam ter mais opções. Eles querem ser capazes de escolher quais materiais executar e saber que há outra opção lá.

O modelo de materiais abertos levará tempo para ser padronizado em toda a indústria.

O que os próximos 12 meses reservam para o Fortify?

Estamos escalando a equipe para garantir que possamos alcançar os marcos de nosso produto. Estamos contratando rapidamente e queremos dimensionar ainda mais a equipe para poder colocar nossos programas beta em funcionamento, em algum momento no início de meados de 2020.

Em seguida, seremos capazes de expandir em termos de mover esta plataforma para disponibilidade geral.

Sentimos que estamos em uma posição onde podemos entregar a tecnologia em 2021. Provavelmente estaremos procurando um pouco mais de capital no final de 2021 para obter um sistema fabricado para o final de 2021, início de 2022.

Há muito trabalho realmente empolgante pela frente . Já estamos em alto contato com os clientes.

Se as pessoas estiverem interessadas em se envolver desde o início, há capacidade para fazê-lo. Mas temos muito trabalho para colocar os sistemas nas mãos das pessoas com quem estamos trabalhando agora.

Para saber mais sobre o Fortify, visite: https://3dfortify.com