Wawancara Pakar:CEO Digital Alloys Duncan McCallum tentang Joule Printing dan Masa Depan Pencetakan 3D Metal
Peningkatan pencetakan 3D logam pada tahun lalu telah didokumentasikan dengan baik. Dengan pemain baru yang memasuki pasar dengan kecepatan tinggi, Digital Alloys adalah salah satu perusahaan yang berkontribusi pada evolusi ini. Didirikan pada tahun 2017, Digital Alloys telah mengembangkan teknologi Joule Printing yang dipatenkan untuk pembuatan aditif logam berkecepatan tinggi. Teknologi ini menjanjikan kecepatan produksi yang lebih cepat, biaya yang lebih rendah, dan suku cadang berkualitas tinggi yang menyaingi manufaktur konvensional. Setelah berhasil mendapatkan pendanaan Seri B senilai $ 12,9 juta tahun ini, perusahaan tampaknya sedang dalam perjalanan untuk mengganggu pasar pencetakan 3D logam.
Kami berbicara dengan CEO Digital Alloys, Duncan McCallum, untuk mempelajari lebih lanjut tentang Joule Printing dan pemikirannya tentang masa depan pencetakan 3D logam.
Paduan Digital menjadi berita utama baru-baru ini dengan berita tentang dua paten baru untuk teknologi Joule Printing-nya. Bisakah Anda menjelaskan cara kerja teknologi?
Pertama, saya akan mulai dengan masalah yang kami pecahkan:tidak banyak pilihan bagus hari ini jika Anda ingin menggunakan pencetakan 3D untuk produksi. Ini karena sistem terlalu lambat, biaya produksi terlalu tinggi, dan prosesnya terlalu rumit. Hal ini membuat sulit untuk mendapatkan suku cadang logam berkualitas tinggi secara konsisten.
Cara kami menyelesaikan masalah ini adalah melalui Joule Printing. Teknologinya menggunakan kawat, yang lebih murah dibandingkan dengan bedak dan bahan lainnya. Kawat dimasukkan ke dalam sistem gerak presisi dengan umpan kawat presisi. Ujung kawat kemudian dipindahkan ke tempat di bagian di mana kita ingin memulai garis cetak sehingga menyentuh bagian itu. Ujung kawat kemudian dilebur dengan mengalirkan arus melalui kawat ke bagian yang kontak. Dalam fisika ini disebut sebagai pemanasan resistansi atau pemanasan joule - ini seperti gulungan dalam pemanggang roti.
Apa saja keunggulan teknologi Joule Printing?
Saat Anda menggunakan pemanas joule, Anda memanaskan logam dari dalam. Karena tidak ada konstanta waktu termal, Anda dapat memanaskan logam dengan sangat cepat dengan energi yang sangat rendah. Ini berarti bahwa tidak ada batas kecepatan termodinamika; kami dapat mencetak dengan kecepatan di mana kami dapat bergerak dengan presisi dan akurasi. Target kami adalah 5 atau 10 kg/jam pada akhir tahun. Dengan kecepatan yang sangat tinggi dan biaya bahan baku yang rendah, biaya produksi secara keseluruhan berkurang secara signifikan.
Selain itu, Anda dapat mengukur dengan tepat apa yang terjadi di kolam lelehan — Anda tahu persis di mana letaknya, berapa banyak logam yang masuk ke dalamnya, dan berapa banyak panas yang diterapkan. Kami menggunakan semua parameter ini untuk mengontrolnya secara real time sehingga menjadi sistem loop tertutup yang ketat, serta menangkap data proses untuk dianalisis secara offline.
Hasilnya adalah sistem yang dapat mencetak logam di kecepatan yang sangat cepat dan kualitas tinggi, cukup murah untuk lebih murah daripada manufaktur konvensional untuk banyak aplikasi.
Bagaimana Joule Printing dibandingkan dengan sistem AM logam lain yang ada di pasaran?
Ada 3 kategori lain dari teknologi yang perlu dipertimbangkan. Yang pertama, yang paling populer, adalah powder-bed fusion. Dengan fusi bedak, Anda menyebarkan bubuk logam dalam lapisan tipis dan melelehkannya dengan sinar laser atau elektron.
Tantangan dengan bedak bed fusion adalah bahwa bedak sangat mahal dan banyak terbuang dalam prosesnya, yang menyebabkan biaya bahan sangat tinggi. Anda juga menilai terbatas dalam seberapa cepat Anda dapat melelehkan bubuk:karena Anda memanaskannya dari atas ke bawah, Anda harus menunggu panas bergerak melalui bubuk. Ini hampir seperti memasak kalkun — sebuah proses yang selalu memakan waktu beberapa jam. Anda tidak dapat pergi lebih cepat dengan panas yang lebih besar karena Anda akan merusak bagian luar kalkun. Demikian pula, dalam fusi bedak, Anda hanya akan menguapkan bedak. Secara keseluruhan, ini adalah cara yang cukup mahal dan kompleks untuk membuat bagian.
Kategori kedua adalah Binder Jetting. Sistem Binder Jetting mengejar masalah kecepatan. Mereka menggunakan bubuk kelas rendah, sehingga lebih murah, tetapi bahannya masih jauh lebih mahal daripada kawat. Sistem menyemprotkan lem lapis demi lapis untuk membangun apa yang disebut bagian hijau. Bagian hijau biasanya 20% lem. Lem kemudian harus dihilangkan menggunakan penangas kimia dan bagian dimasukkan ke dalam oven dan disinter. Dengan melakukan ini, Anda berharap untuk mengecilkan bagian tersebut sebesar 20% untuk mendapatkan kekuatan penuh, logam dengan kepadatan penuh.
Proses ini bekerja cukup baik untuk bagian yang kecil dan tipis (lebih kecil dari baseball). Tetapi jika dinding bagian Anda lebih tebal dari kira-kira 1 sentimeter, Anda tidak dapat menyusut hingga kepadatan penuh karena Anda tidak bisa mendapatkan cukup panas yang diangkut ke bagian tersebut. Selain itu, mencoba mengecilkan dinding yang lebih tebal sebesar 20% merupakan perubahan besar dalam dimensi, sehingga sulit untuk mempertahankan akurasi dimensi. Hasil akhirnya adalah bahwa teknologi ini tidak benar-benar bekerja dengan baik untuk bagian yang memiliki dinding lebih tebal dari 1 sentimeter, atau untuk bagian yang lebih besar.
Kategori ketiga yang dipertimbangkan orang adalah Deposisi Energi Langsung, khususnya sistem berbasis kabel. Meskipun sistem ini menggunakan kawat, ini cenderung menjadi kawat gemuk, biasanya berdiameter 3 milimeter. Anda kemudian melelehkan kawat dengan laser, berkas elektron atau busur, seperti pengelasan busur.
Meskipun sistem ini dapat mencapai kecepatan cetak yang cukup tinggi, tantangannya adalah resolusi. Karena logam menetes atau menyembur ke dalam garis cetak, Anda akan mendapatkan garis cetak yang jauh lebih gemuk daripada kawat. Ini berarti Anda hanya dapat mencetak bagian kasar dengan resolusi rendah. Selain itu, geometri bagian terbatas karena sulit untuk mencetak daerah yang menjorok ketika logam cair diteteskan atau disemprotkan. Mesin DED juga cenderung mahal karena Anda membutuhkan banyak tenaga untuk melelehkan logam dengan cara itu. Jadi sistem ini biasanya digunakan untuk bagian yang sangat besar, seperti ukuran badan pesawat, tetapi tidak cukup cocok untuk persyaratan resolusi tinggi.
Jadi, dorongan di balik Teknologi Joule Printing adalah untuk menyelesaikan semua masalah ini?
Ya. Untuk memecahkan masalah kecepatan, biaya produksi dan kualitas.
Terlepas dari masalah kecepatan, biaya dan kualitas suku cadang, apa tantangan lain yang dihadapi perusahaan yang ingin mengadopsi pencetakan 3D logam untuk produksi?
Ada pertanyaan untuk memikirkan teknologi mana yang paling cocok untuk aplikasi mana. Penting untuk memperjelas masalah yang Anda coba pecahkan dan memilih alat yang tepat untuk menyelesaikan masalah itu.
Ini seperti manufaktur konvensional:setiap bagian logam tidak dibuat dengan cara yang sama. Beberapa hal dikerjakan dengan mesin, yang lain ditempa atau dicap atau dilemparkan. Tidak ada pendekatan satu ukuran untuk semua untuk setiap masalah. Pencetakan 3D logam juga sama.
Bagaimana Anda melihat pencetakan 3D logam berkembang selama 5 tahun ke depan?
Jika pencetakan 3D logam saat ini kira-kira merupakan industri 2 miliar dolar, saya membayangkan bahwa itu akan menjadi industri 30 miliar dolar dalam 5 tahun.
Ini karena 3 manfaat besar pencetakan 3D:pertama, Anda dapat menghemat banyak waktu karena Anda dapat langsung mulai dari desain hingga bagian tanpa membuat perkakas. Kedua, Anda dapat mencapai geometri menarik yang tidak dapat Anda lakukan dengan cara lain dengan manufaktur konvensional. Ketiga, jika Anda memilih teknologi yang tepat untuk aplikasi yang tepat, Anda dapat sangat mengurangi biaya produksi.
Apa peran Digital Alloys dalam evolusi ini?
Paduan Digital akan memainkan peran besar. Kami lebih murah daripada manufaktur konvensional untuk kategori suku cadang yang sangat besar. Ini berarti Anda dapat menggunakan teknologi kami untuk memangkas biaya produksi Anda tanpa mendesain ulang bagian Anda atau membuat perubahan lain. Dan itu sangat menarik bagi pelanggan.
Industri apa yang Anda targetkan dengan Joule Printing?
Kami memulai sebagai penyedia suku cadang cetak, dengan tujuan mengirimkan printer kami pada awal 2020. Dalam aplikasi pertama kami, kami berfokus pada area di mana kami dapat memangkas biaya produksi dibandingkan dengan manufaktur konvensional. Hal ini terutama berlaku untuk suku cadang yang dikerjakan dari logam yang sulit dipotong, seperti titanium, baja perkakas, paduan nikel, dan baja tahan karat.
Joule Printing memungkinkan Anda untuk mencetak bagian berbentuk hampir bersih yang menghilangkan skrap dan pemesinan potongan kasar, menghasilkan banyak penghematan. Salah satu contoh aplikasinya adalah bagian titanium yang digunakan di ruang angkasa, peralatan medis, dan industri kelautan. Aplikasi kedua adalah perkakas, karena baja perkakas sangat sulit untuk dipotong. Namun dengan pencetakan 3D, Anda dapat menambahkan saluran pendingin ke alat, misalnya memiliki sisipan die casting dengan saluran pendingin internal yang memungkinkan Anda mendinginkan alat lebih cepat dan mempersingkat waktu siklus. Pelanggan kami untuk itu adalah otomotif, produk konsumen, dan dirgantara.
Melihat manufaktur aditif, apakah ada tren yang paling Anda sukai?
Peralihan dari pembuatan prototipe ke produksi. Itu pasti tren terbesar saat ini.
Seperti apa masa depan Digital Alloys?
Kami akan membangun pabrik pertama kami pada tahun 2019. Bekerja di produksi, bukan hanya tentang teknologi. Anda perlu tahu cara merekrut dan melatih operator, membangun rantai pasokan, cara melakukan penjaminan mutu, sertifikasi, memastikan persetujuan peraturan, dan sebagainya. Kami akan melakukan ini terlebih dahulu, sehingga memudahkan pelanggan kami untuk mengikuti. Setelah itu, kami berencana untuk mulai mengirimkan printer kami pada awal tahun 2020.
Anda dapat mengetahui lebih lanjut tentang Digital Alloys di https://www.digitalalloys.com/.
