Entrevista com especialista:Petar Stefanov, fundador e CTO da Spectroplast AG, sobre os benefícios da impressão 3D de silicone

A ciência dos materiais na manufatura aditiva está evoluindo rapidamente, com a impressão 3D de silicone sendo um desenvolvimento particularmente interessante para a indústria. O silicone é um material elastomérico versátil, conhecido por sua biocompatibilidade, condutividade térmica e resistência ao calor. A empresa suíça Spectroplast tem como objetivo inovar no que diz respeito à impressão 3D de silicone. Após anos de pesquisa, conduzida no Instituto Federal Suíço de Tecnologia em Zurique (ETH Zurique), a Spectroplast lançou seu bureau de serviços de impressão 3D de silicone em setembro do ano passado.

Na Entrevista com Especialistas desta semana, estamos acompanhados pelo Fundador e CTO da Spectroplast, Petar Stefanov, discutindo os benefícios exclusivos da impressão 3D de silicone, as aplicações mais promissoras para a tecnologia e as realidades de operar um 3D agência de serviços de impressão.

Você poderia descrever a Spectroplast e a missão da empresa?

Spectroplast se originou de vários anos de pesquisa de vários PhDs na ETH Zurich, uma das principais universidades de tecnologia do mundo. Com o lançamento do Spectroplast, nosso objetivo era traduzir esta pesquisa em uma oportunidade comercial.

A competência central de nossa empresa reside na ciência dos materiais. Desenvolvemos a química de materiais que permite a impressão 3D de silicone puro.

Além disso, também alcançamos um desenvolvimento bastante substancial no processo, bem como no hardware. Portanto, cobrimos toda a cadeia de valor necessária para trazer o silicone da matéria-prima até a peça impressa em 3D acabada.

Quais são os benefícios de usar a impressão 3D para produzir peças de silicone em oposição aos métodos tradicionais?

Convencionalmente, as peças de silicone são produzidas por moldagem por injeção, um processo que é feito sob medida para uma produção de alto rendimento e designs padronizados. Há muitos custos fixos associados a esse processo, devido à necessidade de projetar e fabricar um molde. Além disso, a validação do molde em si é bastante cara e demorada.

Com a moldagem por injeção, estamos falando de 8 a 12 semanas, desde o momento em que você faz um pedido até que você possa ver suas primeiras peças. O custo pode ir bem acima de US $ 100.000 apenas para o molde.

Se você quiser alterar seu design depois de ver sua primeira peça, terá que repetir o molde, aumentando ainda mais o custo e o tempo . O Spectroplast oferece um processo complementar à moldagem por injeção de silicone usando Additive Manufacturing (AM). Nosso processo é feito sob medida para a customização em massa de peças. Isso significa que podemos personalizar cada peça individual para produzir as especificações fornecidas, ao mesmo tempo em que economizamos material e energia.

Com a moldagem por injeção, alguns projetos apresentam taxas de refugo em torno de 40% a 50%. Isso é bastante significativo, pois significa que apenas uma segunda peça funciona. Reduzimos as taxas de refugo a quase zero, bem como as necessidades de energia.

O benefício final do AM é que, com nosso processo, a complexidade da forma vem de graça. Portanto, podemos produzir projetos muito mais complexos do que é possível com a moldagem por injeção.

Para resumir, a moldagem por injeção é deficiente em duas áreas principais:a primeira é a produção de baixo a médio volume, que gira em torno de 50 a 100.000 peças por ano. Essa é a quantidade mínima necessária para que a moldagem por injeção seja comercialmente viável.

Em segundo lugar está a complexidade da forma. Peças complexas que são muito caras ou muito complexas para moldar podem ser mais econômicas quando produzidas com AM.

Quais são algumas das aplicações possíveis com a impressão 3D de silicone?

A impressão 3D de silicone tem aplicações em muitos setores diferentes. Se você está em um escritório, a maior parte do que você vê ao seu redor contém algum tipo de parte de silicone.

Isso se deve às propriedades do material:o silicone é um elastômero, um material macio e elástico, e não é tóxico. Também é biocompatível e resistente ao calor, luz ultravioleta e produtos químicos. É permeável ao gás, isolante e inerte, o que o torna adequado para uma variedade de aplicações. Atualmente, a Spectroplast tem como alvo aplicações de saúde de alto valor, como dispositivos médicos personalizados. Isso inclui dispositivos como aparelhos auditivos, proteção auditiva, fones de ouvido personalizados, etc.

Outros dispositivos médicos vestíveis, como máscaras, próteses, forros protéticos - em particular palmilhas de sapatos - até implantes médicos personalizados, pode se beneficiar do silicone impresso em 3D, devido à sua biocompatibilidade e maciez. Por exemplo, os stents traqueais e as válvulas cardíacas podem ser totalmente personalizados de acordo com as necessidades do paciente, graças ao AM.

Você mencionou que está se concentrando especificamente em aplicações de saúde no momento. Você poderia explicar o motivo disso?

Acreditamos que a saúde é um campo onde podemos agregar mais valor aos nossos clientes. Para identificar uma aplicação, estamos muito entusiasmados com o valor agregado das próteses personalizadas, especificamente próteses mamárias personalizadas para pacientes com câncer de mama.

Após uma mastectomia, parte da mama é removida e a maioria das pacientes precisa opte por uma prótese externa, essencialmente um objeto de silicone que é usado em um sutiã. Hoje, eles vêm em alguns tamanhos padronizados e ainda menos formas padronizadas e geralmente não se adaptam perfeitamente à anatomia do paciente.

A simetria é perdida e isso tem um efeito importante no bem-estar do paciente. O que possibilitamos é a personalização completa das próteses para caber em um paciente individual e manter a simetria original.

Você pode destacar exemplos específicos de como ajudou seus clientes?

Por falar em próteses mamárias, acabamos de fechar parceria com o Hospital Universitário de Zurique, que recomenda que as pacientes procurem nosso serviço. Esta é a nossa última parceria da qual temos muito orgulho. É importante estar exposto aos pacientes necessitados e obter seus comentários diretamente.

Embora eu tenha falado principalmente sobre aplicações de saúde, também atuamos em outros setores. Normalmente, esses são aplicativos não certificados, que podemos acessar imediatamente, incluindo clientes automotivos e aeroespaciais.

Quais são alguns dos desafios associados à impressão 3D de silicone especificamente, já que é muito diferente da impressão 3D de metal ou polímero?

O principal desafio da impressão de silicone está na viscosidade do material. O silicone, em seu estado natural, é uma substância altamente viscosa, quase semelhante a um gel, que é muito difícil de processar usando as abordagens convencionais de AM.

As pessoas estão usando diferentes processos baseados em extrusão para imprimir silicone. Os exemplos incluem Robocasting e drop on demand, processos que envolvem extrusão do material. Devido à alta viscosidade do material, a extrusão pode ser feita até um nível de resolução específico, que não pode ser melhorado. Como o material é tão viscoso, quase como mel, extrudá-lo através de um orifício minúsculo tem suas limitações.

Então, essencialmente, o nível de resolução e, portanto, o acabamento da superfície, bem como uma gama de silicones acessíveis , é limitado por esses métodos convencionais. O que conseguimos fazer na Spectroplast é que adaptamos o material para uma abordagem compatível com a estereolitografia, ou mais especificamente, um método de processamento digital de luz, que produz uma resolução muito maior e, portanto, um acabamento de superfície aprimorado.

Conseguimos melhorar o nível de resolução existente por um fator de 20. Então, de cerca da tolerância em milímetros, que existia no mercado, reduzimos para 50 mícrons.

No lado da escalabilidade, os métodos existentes de impressão de silicone não são industrialmente escaláveis ​​em termos de velocidade e rendimento. No entanto, conseguimos aumentar a velocidade em pelo menos 10 vezes em comparação com os métodos convencionais de impressão 3D para silicone.

Acreditamos que esta combinação de acabamento superficial excepcional, juntamente com o processo de alto rendimento, torna esta a primeira tecnologia AM para silicone feita sob medida para uso em escala industrial.

Como é administrar um bureau de serviços como uma empresa? Quais são os desafios do dia a dia?

A única palavra que eu usaria para descrevê-lo é empolgante. Nunca fica chato. Isso tem a ver com todos os diferentes pedidos dos clientes que recebemos diariamente. A Spectroplast foi incorporada em setembro do ano passado. Desde então, temos mais de 150 clientes B2B, e todos eles têm aplicações muito diferentes.

Todos os dias aprendemos com nossos clientes sobre novas maneiras de usar nossa tecnologia, que nunca teríamos pensamos em nós mesmos. Isso é inestimável porque nos ajuda a desenvolver a tecnologia ainda mais na direção que é necessária no mercado, ao invés de empurrar algo para o mercado que já foi desenvolvido.

Com isso, vêm seus próprios desafios. Como recebemos tantos aplicativos diferentes de nossos clientes diariamente, precisamos nos adaptar constantemente a cada novo aplicativo que chega como um pedido.

Como você descreveria o status atual da impressão 3D? E como você vê a evolução nos próximos anos?

Estamos no ponto de inflexão, onde AM está finalmente começando a se tornar um processo de manufatura viável.

Finalmente, temos as tecnologias e fluxos de trabalho, bem como softwares por aí, que podem apoiar a adoção de AM para produção em série. No entanto, não confunda isso com uma produção em série de alto volume. Eu não acho que chegamos lá ainda.

Acredito que haja um lugar especial para o AM como um processo complementar aos métodos convencionais, e ele encontra seu próprio lugar em termos de volume de produção e valor.

Existem tendências específicas que você está observando?

Absolutamente. Por exemplo, notamos que os volumes de pedidos estão aumentando. Estamos passando da simples prototipagem e ferramental para a produção de peças finais.

Do lado da demanda, vemos que os ciclos de vida dos produtos estão se tornando mais curtos e os produtos cada vez mais diversificados. Isso significa que menos peças de cada projeto estão sendo fabricadas, o que é muito bom para a AM porque é exatamente aqui que ela pode agregar valor. Portanto, diversificar os projetos de produtos e reduzir o volume em série de produtos é algo que observamos em vários setores.

A Spectroplast recebeu recentemente 1,4 milhão de CHF em financiamento inicial. O que esse investimento significa para sua empresa no futuro?

Como mencionei, já estamos atendendo a mais de 150 clientes e essa base de clientes está crescendo diariamente. O investimento nos ajudará a aumentar nossa capacidade de produção. Estamos investindo em maquinário e pessoal adicional, o que nos ajudará a atender aos pedidos maiores e que retornam. Por outro lado, o investimento também ajuda a desenvolver ainda mais a tecnologia e a lançar no mercado uma nova geração de materiais.

Em suma, estamos elevando o nível de qualidade que nosso bureau de serviços oferece para um nível comparável aos padrões de moldagem por injeção, que nossos clientes naturalmente esperam.

Para saiba mais sobre o Spectroplast, visite: Spectroplast.com