Wawancara Pakar:Presiden Sintavia Doug Hedges dalam Mencapai Produksi Serial dengan Metal 3D Printing

Sintavia adalah produsen independen yang menyediakan layanan manufaktur aditif logam untuk industri penting seperti kedirgantaraan dan pertahanan serta minyak dan gas .

Dengan fokus pada produksi serial suku cadang logam menggunakan manufaktur aditif, perusahaan menyediakan layanan end-to-end yang unik yang tidak hanya terdiri dari produksi dan pasca-pemrosesan, tetapi juga pengujian , metalurgi dan karakterisasi serbuk di laboratorium internalnya.

Baru-baru ini, Sintavia mengumumkan rencananya untuk ekspansi, pindah ke fasilitas baru seluas 55.000 kaki persegi yang memiliki penekanan khusus pada produksi.

Minggu ini, kami senang dapat berbicara dengan Presiden Sintavia, Doug Hedges, untuk membahas bagaimana perusahaan memproduksi suku cadang logam bersertifikat berkualitas tinggi, mengapa AM sempurna untuk industri kedirgantaraan dan apa yang dapat dilakukan industri AM untuk mempercepat adopsi teknologi.

Bisakah Anda memberi tahu kami sedikit tentang Sintavia?

Sintavia didirikan pada tahun 2012 oleh Brian Neff yang merupakan CEO dan Ketua perusahaan. Perusahaan ini didirikan sebagai upaya manufaktur aditif in-house dengan perusahaan bernama CTS Engines, yang merupakan MRO mesin jet independen yang berbasis di Fort Lauderdale, Florida.

Sintavia menjadi perusahaan terpisah pada tahun 2015 dan kami pindah ke Davie, Florida, di mana kami masih berdiri sampai sekarang.

Sebagai sebuah perusahaan, kami memiliki latar belakang yang luas di bidang penerbangan. Kami melihat ada peluang untuk menggunakan latar belakang ini untuk menciptakan perusahaan yang terintegrasi secara vertikal dengan banyak penawaran berbeda. Agar mahir dalam aditif, Anda juga harus mahir dalam metrologi, metalurgi, permesinan, perlakuan panas, pengujian, dan sebagainya.

Jadi, meskipun keahlian inti kami adalah manufaktur aditif, kami menggunakan pengalaman kami dalam bidang manufaktur MRO dan OEM untuk menciptakan perusahaan baru yang berdiri sendiri yang berfokus pada kedirgantaraan dan pertahanan, serta minyak dan gas.

Yang unik dari Sintavia adalah integrasi vertikal menopang semua yang kami lakukan:mulai dari pasca-pemrosesan, kualitas, metalurgi, pemindaian, dan lain-lain. Semua elemen ini terletak di bawah satu atap di dalam fasilitas produksi kami di Davie, Florida.

Dirgantara adalah fokus utama Sintavia. Bisakah Anda menjelaskan kepada kami beberapa manfaat manufaktur aditif untuk industri dirgantara?

Manufaktur aditif bekerja dengan baik untuk kedirgantaraan karena berbagai alasan.

Pertama, penting untuk dicatat bahwa teknologi dimulai sebagai alat pengembangan prototipe untuk OEM dalam industri kedirgantaraan dan pertahanan untuk beralih dengan cepat pada desain dan pengujian mesin. Sekarang berevolusi ke titik di mana perusahaan sedang membangun mesin dengan suku cadang tambahan.

Jadi itu masih menjadi pendorong besar. Tapi kemudian ada semua manfaat khas lainnya yang membuat AM menjadi teknologi yang hebat. Di sini, saya mengacu pada konsolidasi pengelasan, pengecoran kompleks, ringan, desain tanpa alat. Tentu saja, kompleksitas tidak gratis — tetapi sangat berkembang dengan menggunakan aditif.

Sebagai contoh, fokus utama kami dalam hal pemilihan suku cadang adalah badan katup eksternal di luar mesin jet dan saluran. Kami juga melihat pasar yang berkembang untuk sasis dan penukar panas dalam industri kedirgantaraan.

Salah satu teknologi pencetakan 3D logam yang Anda gunakan adalah Powder Bed Fusion. Apa manfaat teknologi ini untuk aplikasi luar angkasa?

Yah, pencetakan 3D logam secara umum sangat cocok untuk desain yang unik.

Tahap awal yang kami lakukan adalah menggunakan powder bed fusion dengan laser dan berkas elektron untuk membangun saluran bertekanan tinggi dan komponen lapis demi lapis. Jelas ada manfaat menggunakan teknologi sebagai alat pengganti untuk pengelasan dan coran yang sudah digunakan dalam industri.

Tetapi kekuatan aditif melampaui itu:Anda dapat membuat suku cadang yang lebih baik, lebih ringan, dan lebih kuat — pada dasarnya memfasilitasi peningkatan kinerja. Pada akhirnya, untuk benar-benar memanfaatkan kekuatan AM, komponen perlu dirancang untuk pembuatan aditif.

Anda dapat menggunakan manufaktur aditif — terutama yang saya bicarakan di sini tentang laser — untuk komponen seperti penukar panas dan sasis untuk membuat geometri yang sebelumnya tidak mungkin dibuat.

Anda juga memiliki, misalnya, badan aliran atau rakitan katup yang dapat Anda buat lebih cepat dan konsolidasi menggunakan AM. Hal ini memungkinkan pelanggan kami untuk tidak hanya mengoptimalkan rantai pasokan mereka yang ada tetapi juga membuat produk yang lebih baik dan memainkan kekuatan pasar kedirgantaraan dan pertahanan OEM.

Ambil contoh penukar panas:manufaktur aditif memungkinkan Anda untuk membuat dinding yang sangat halus dan geometri kecil yang rumit di dalam komponen. Jadi Anda dapat memiliki dinding berukuran 200 mikron atau kurang. Selain itu, dengan pembuatan aditif, Anda kini memiliki cara yang lebih baik untuk menghantarkan panas keluar dari komponen. Ini bagus karena tujuan akhir permainan dengan penukar panas adalah untuk mengeluarkan panas dari komponen sehingga Anda dapat mengemas lebih banyak barang elektronik ke dalamnya.

Kami menggunakan manufaktur aditif logam untuk meningkatkan produk mereka. Apa pun mulai dari badan katup, komponen mesin jet eksternal, saluran dan penukar panas hingga sasis dan berbagai jenis struktur tabung yang dibuat dengan pengelasan dengan banyak jig dan perlengkapan kompleks untuk mengelasnya bersama-sama.

Yang mengatakan , kami melakukan lebih dari itu juga. Misalnya, kami mengerjakan apa yang ada di dalam peralatan mesin turbo, mulai dari impeller yang lebih kecil yang bisa berada di dalam kompresor, hingga impeller yang lebih besar yang bisa berada di dalam roket.

Kami memiliki fokus dalam kedirgantaraan komersial — pada dasarnya mesin jet — dan fokus lain pada propulsi, yang akan menjadi bagian peroketan.

Kami kemudian memiliki "di antara" dalam industri kedirgantaraan dan pertahanan, yang saya maksud adalah komponen tidak jelas yang pernah dibuat dari 10 hingga 100 buah, tetapi sekarang kami dapat membuatnya satu bagian tunggal menggunakan manufaktur aditif.

Dapatkah Anda memperluas beberapa tantangan desain yang terkait dengan aplikasi tersebut?

AM adalah proses yang relatif baru di bidang manufaktur. Kami menggunakan laser atau berkas elektron untuk melelehkan bubuk secara berlapis. Pada dasarnya apa yang sebenarnya kami lakukan adalah membuat las berukuran kecil hingga sedang, atau "pengelasan mikro".

Dalam proses pengelasan mikro ini, ada pendinginan cepat di mana laser mengekspos bubuk logam. Anda memiliki kasus dua ekstrem:proses pencetakan yang sangat panas, dengan pendinginan yang cepat terjadi di sampingnya.

Karena perbedaan suhu yang ekstrem ini, bagian Anda mengalami distorsi. Jadi bagian ini tidak seperti las tradisional yang dibuat dengan bagian cor; mereka adalah barang unik di dalam dan dari dirinya sendiri.

Salah satu tantangan utama adalah mampu memprediksi bagaimana bagian-bagian ini akan bergerak dalam proses manufaktur aditif. Bagian penting dari tantangan ini adalah menggunakan teknologi yang sangat modern dan alat berteknologi tinggi ini untuk melakukan prediksi di awal, untuk membantu seluruh koordinasi proses.

Di Sintavia, kami menggunakan Analisis Elemen Hingga (FEA) di awal siklus desain. Insinyur Sintavia mendapatkan data awal dari pelanggan kami dalam bentuk model CAD, gambar dan spesifikasi. Teknisi kami bekerja dengan pelanggan kami untuk menentukan parameter utama seperti cara mengorientasikan bagian pada pelat pembuatan, di sudut mana bagian akan dibuat dan bagaimana penopang akan digunakan, baik untuk menahan bagian atau mengeluarkan panas dari bagian.

Kami menggunakan matematika untuk memprediksi bagaimana bagian itu akan terdistorsi dan meminimalkan distorsi itu untuk membuat bagian dengan fidelitas yang sangat tinggi. Kita perlu tahu bagaimana bagian itu akan bergerak dan bergeser di sekitar kita, sehingga kita dapat menambahkan stok ke flensa, lubang, lubang, dll, untuk memastikan ada cukup stok untuk dibersihkan di akhir proses. Dengan menggunakan pendekatan ini, kita juga dapat menjelaskan pasca-pemrosesan bagian itu di lain waktu.

Satu hal yang perlu diingat adalah bahwa manufaktur aditif adalah proses yang sangat kuat untuk membuat bagian yang kompleks, tetapi harus digunakan dalam koordinasi dengan proses tradisional. Koordinasi proses penambahan dengan proses pengurangan sangat penting.

Kami mendengar banyak tentang tantangan yang terlibat dalam bagian logam pasca-pemrosesan, dan itulah salah satu layanan yang ditawarkan Sintavia. Bisakah Anda membawa kami melewati beberapa tantangan terbesar dengan pasca-pemrosesan dan pendekatan Anda?

Post-processing perlu adanya upaya yang terkoordinasi antara proses printing itu sendiri dengan post-processing yang menyertai bagian tersebut setelah produksi.

Tantangan umum yang kebanyakan orang tidak lihat adalah menghilangkan bedak setelah prosesnya. Setelah proses pencetakan, semua bubuk harus dikeluarkan dari bagian. Karena beberapa bagian ini memiliki geometri yang sangat kompleks, kami membuat mesin khusus – baik ultrasonik atau sistem getaran tradisional – untuk menghilangkan bedak.

Biasanya menghilangkan bedak dari bagian sebelum langkah berikutnya, yang hampir selalu menghilangkan stres. Kami menghilangkan stres secara internal baik dengan tungku vakum atau tungku kotak untuk menghilangkan tegangan sisa dari proses pembuatan aditif.

Dari sana, Anda pergi ke EDM kawat atau gergaji pita untuk melepas bagian dari pelat. Kemudian, tentu saja, Anda harus menghapus dukungan. Dukungan ini dapat berupa apa saja mulai dari penyangga kisi sederhana hingga sesuatu yang sangat padat yang digunakan untuk menahan bagian dan menghasilkan bagian superalloy nikel yang sangat besar. Ini tunduk pada banyak tekanan termal.

Karena itu, Anda mungkin memerlukan proses mesin yang sangat kuat untuk melepaskan penyangga dari bagian-bagian ini. Mungkin ada banyak pekerjaan yang terlibat di dalamnya. Dan ketika saya mengatakan 'proses mesin', ini bisa berarti banyak hal yang berbeda. Ini bisa berarti sesuatu yang mudah seperti hanya mematahkannya dengan tang ke alat mesin lima sumbu yang sangat kaku untuk melepaskan penyangga tersebut dari bagian tersebut.

Dari titik ini, Anda memiliki beberapa pilihan. Misalnya, Anda dapat pergi ke HIP, yang kami tampilkan di situs, atau kami menggunakan mesin. Dalam hal ini, ketika saya mengatakan permesinan, yang saya maksud adalah pemesinan untuk mencetak. Jadi ini benar-benar tidak berbeda dari apa yang akan Anda lihat di toko mesin.

Sebagian besar, kami memiliki gambar 2D dengan banyak kontrol dan kami mengerjakan bagian itu agar sesuai dengan spesifikasi.

Beralih ke serbuk logam sendiri, bagaimana proses pengembangan serbuk logam di Sintavia?

Untuk lebih jelasnya, kami tidak benar-benar mengembangkan bubuk itu sendiri. Tapi kami telah terlibat dalam membantu perusahaan mengembangkan paduan yang tidak tersedia secara komersial di masa lalu.

Kami memiliki perusahaan tempat kami bekerja yang memiliki, katakanlah, varian baja perkakas atau varian baja tahan karat. Ini biasanya adalah paduan khusus yang mereka kembangkan untuk digunakan untuk beberapa jenis keunggulan kinerja di masa depan.

Apa yang kami miliki adalah solusi bubuk yang disetujui penerbangan untuk industri kedirgantaraan. Kami membeli bedak, membawanya ke lab kami dan menjalankannya melalui banyak tes sebelum pembuatan dimulai.

Salah satu kekuatan kami di Sintavia adalah kami memiliki karakterisasi bubuk yang lengkap di dalam lab kami. Ini memungkinkan kami untuk mengambil sampel dan memahami apa yang terjadi pada bedak. Biasanya, perusahaan lain mengalihdayakan proses ini. Jadi sementara kami dapat memperoleh bahan dari pemasok bubuk kami, kami melakukan pengujian aliran, morfologi, distribusi ukuran partikel, analisis gas, ICP untuk kimia dan lain-lain.

Kami menjalankan sekitar delapan atau sembilan tes untuk memastikan bahwa bubuk memenuhi persyaratan manufaktur pelanggan kami. Kemudian, saat bedak digunakan, kami mengambil sampel dan mengarsipkan sampel bedak ini untuk memahami apa yang terjadi pada bedak saat pembuatan berlanjut. Artinya, kami dapat memahami dengan tepat apa yang terjadi pada bedak saat digunakan secara bertahap.

Sintavia telah mengumumkan rencananya untuk membuka fasilitas baru dengan peningkatan mesin bulan ini. Bisakah Anda berbagi visi di balik fasilitas baru ini?

Kami sangat bersemangat untuk membuka fasilitas baru kami bulan ini.

Fasilitas baru akan seluas 55.000 kaki persegi dan kami akan mendasarkan fasilitas itu pada kesuksesan kami sebelumnya.

Poin pentingnya adalah bahwa hal itu akan secara signifikan didasarkan pada produksi. Kami akan memiliki mesin baru senilai lebih dari $30 juta, peralatan AM modern yang lebih besar, sistem penanganan bubuk, generator cadangan, catu daya, gas inert. Kami membayangkan bahwa kami akan menambahkan hingga lebih dari 135 pekerjaan baru untuk Sintavia dan Florida Selatan.

Fasilitas baru ini benar-benar merupakan visi untuk mengambil apa yang telah kami lakukan dalam skala yang lebih kecil, menjalankan 12 mesin di sini di fasilitas kami saat ini, dan meningkatkannya menjadi fasilitas seluas 55.000 kaki persegi hingga 65 mesin.

Akan ada upaya besar dalam pembuatan aditif, dalam perlakuan panas. pasca-pemrosesan, penyelesaian, pembersihan, dan lain-lain.

Pada dasarnya, kami ingin mengontrol proses aditif dalam satu fasilitas tunggal. Itu benar-benar model bisnis:kami ingin meningkatkan apa yang telah kami lakukan dan membawanya ke dalam proses manufaktur yang telah menjamin kualitas dan pengulangan untuk pelanggan OEM kami.

Apakah Anda mempertimbangkan untuk memperluas ke industri lain di masa depan, seperti otomotif atau medis, di mana ada juga permintaan yang besar untuk suku cadang logam cetak 3D?

Ya, tentu saja. Kami memiliki beberapa hal yang terjadi di kedua otomotif dan medis. Dan ada industri lain yang aditifnya juga masuk akal.

Misalnya kita bergerak di industri turbin gas. Meskipun latar belakang kami adalah turbin gas aero, turbin gas berbasis darat untuk energi pada dasarnya ditingkatkan dan mesin turbin aero sedikit berbeda.

Teknologi ini juga berlaku sangat baik untuk sektor biomedis.

Sintavia terakreditasi AS9100 — AS9100 adalah sistem manajemen mutu untuk industri kedirgantaraan. Lab kami terakreditasi ISO 17025 untuk pengukuran mekanis, yang dapat berarti apa saja mulai dari karakterisasi bubuk dan kimia hingga pengujian tarik dan pengujian kelelahan.

Industri biomedis memiliki lembaga akreditasi yang berbeda; sebagian besar turun ke ISO 13485. Setelah Anda memiliki AS9100, Anda dapat pindah ke ISO 13485. Tidak banyak lompatan untuk beralih di antara industri yang berbeda ini. Bagaimanapun:kualitas adalah kualitas dan proses adalah proses. Jika Anda dapat melakukan dirgantara, Anda dapat melakukan transisi itu ke pasar lain.

Selain itu, di luar semua yang telah saya sebutkan, kontrol kualitas adalah aspek yang paling penting.

Sejak hari pertama, kami berfokus pada pengembangan sistem kualitas kami dengan AS9100, Sertifikasi ISO dan Nadcap. Ini semua sangat bermanfaat bagi pelanggan OEM kami dan tentunya dapat menjadi sumber daya bagi industri lain juga.

Menurut Anda, apa saja hal-hal yang diperlukan untuk mempercepat adopsi pencetakan 3D logam?

Untuk semua teknologi kami dan kehebatan yang kami miliki dalam analitik, kami harus benar-benar fokus pada apa yang mendorong bisnis. Bisnis didorong oleh uang dan kecepatan. Ini berarti bahwa teknologi perlu menjadi lebih cepat, lebih murah dan lebih mapan.

Yang mengatakan, kita melihat bagaimana hal-hal berubah. Selama kami di Sintavia, kami telah melihat bagaimana metal AM telah berevolusi. Misalnya, pada satu titik waktu, aluminium adalah bahan yang relatif sulit untuk dicetak dalam manufaktur aditif, tetapi sekarang hampir menjadi hal yang biasa. Saat kami melihat laser tambahan, saat kami melihat keahlian dan merancang suku cadang untuk aditif, itu akan menawarkan kecepatan dan penghematan biaya yang lebih cepat kepada pelanggan kami.

Semua ini berasal dari industri pembuatan prototipe secara historis, dan kami ingin memindahkannya ke produksi serial. Ada hal-hal tertentu yang perlu kita lakukan untuk membuatnya lebih cepat dan lebih murah, memberikan kualitas serta memberikan keuntungan yang semua orang tahu dapat ditawarkan aditif logam.

Bagaimana Anda melihat manufaktur aditif logam berkembang selama lima tahun ke depan, dan bagaimana Sintavia cocok dengan visi itu?

Apa yang benar-benar perlu kita lakukan adalah mulai membuat suku cadang dalam mode produksi. Untuk industri kritis, kami perlu memastikan bahwa kami memproduksi suku cadang logam asli yang berfungsi penuh.

Kita tahu bahwa suku cadang ini sangat bersaing dengan coran untuk sifat mekanik. Dengan proses dan kontrol yang tepat, mereka juga dapat bersaing dengan produk mentah, dan bahkan produk palsu dalam beberapa kasus.

Kontrol kualitas, yaitu memahami persyaratan kualitas dan mampu memvalidasi bagian Anda benar-benar akan membuat perbedaan di masa mendatang.

Tapi kita juga tidak bisa melupakan fakta bahwa teknologinya masih tergolong baru. Sebagai sebuah industri, kami melakukan banyak hal untuk pertama kalinya.

Ini berarti ujung depan proses perlu dipelajari terlebih dahulu.

Misalnya, pada awal proses, insinyur perlu memahami strategi dukungan dan luangkan waktu untuk mempelajari cara terbaik mengoptimalkan geometri bagian dan geometri penyangga, yang pada gilirannya akan membantu menghasilkan suku cadang yang lebih baik dan memastikan penyangga lepas dengan relatif mudah.

Berkat pekerjaan yang dilakukan di mulai, Anda akan mengambil langkah penghapusan dukungan yang mahal dan memakan waktu dan membuatnya jauh lebih murah. Upaya rekayasa untuk membuat suku cadang sangat penting untuk mencapai titik matang untuk membuat produk satu demi satu.

Seperti apa masa depan Sintavia?

Ini terlihat sangat menarik! Tentu saja, itu juga terlihat cukup menantang saat kami pindah ke fasilitas baru kami. Kami akan menerapkan lean manufacturing. Kami memiliki fasilitas manufaktur aditif ramping skala besar pertama yang sengaja dikembangkan untuk penyelarasan kami untuk OEM dan rantai pasokan.

Pada tahun 2019, kami akan melanjutkan banyak pekerjaan yang telah kami lakukan selama beberapa tahun terakhir, dalam hal kualifikasi dan pengembangan suku cadang untuk pelanggan kami.

Saya tidak akan menyebutkan nama, tetapi jika Anda melihat perusahaan kedirgantaraan utama secara global, ada kemungkinan besar bahwa kami melakukan bisnis untuk mereka.

Dalam beberapa kasus, seperti hubungan kami dengan Honeywell, di mana kami adalah pemasok AM pertama yang disetujui untuk membuat suku cadang siap terbang untuk Honeywell Aerospace. Kami telah bekerja sama dengan Honeywell untuk menggunakan fasilitas kami saat ini dan fasilitas kami berikutnya untuk mengeluarkannya dan membuat suku cadang produksi untuk Honeywell.

Honeywell adalah pengadopsi teknologi yang relatif cepat dan mereka memiliki banyak sekali aplikasi. Tetapi jika Anda pergi ke luar Honeywell, ada peluang bagus, apakah itu airframer atau pembangkit tenaga mesin, apakah itu penyedia kedirgantaraan dan pertahanan, bahwa kami sedang melakukan pekerjaan untuk mereka sekarang.

Kami melihat 2019 dan 2020 sebagai tahun yang relatif besar bagi kami, dalam hal adopsi aditif logam. Sangat menyenangkan bahwa Honeywell ada di sini hari ini, tetapi kami akan melihat bahwa kami akan memiliki lebih banyak pelanggan yang melakukan produksi serial di tahun-tahun mendatang.

Kami menyelaraskan perusahaan kami untuk menyediakan sumber daya itu bagi OEM dunia sehingga mereka dapat memiliki toko serba ada, mitra terintegrasi secara vertikal untuk memproduksi suku cadang ini dengan manufaktur aditif.

Ada pemikiran terakhir?

Saya ingin menegaskan kembali bahwa kualitas adalah fokus kami.

Pelanggan kami, tanpa diragukan lagi, adalah pelanggan yang paling menghindari risiko di dunia. Agar mereka merasa nyaman menerbangkan komponen penting yang dibuat oleh manufaktur aditif ini, kualitas sangat penting.

Pada akhirnya, kami ingin menyesuaikan produk dengan gambar teknik dan spesifikasi, untuk digunakan dalam aplikasi dunia nyata. Untuk melakukan itu, dibutuhkan fokus pada kesesuaian.

Selain itu, hari ini AM adalah tempat semua perhatian media dan di mana banyak waktu dan uang dihabiskan. Tetapi pada akhirnya, ini harus tentang mengambil bagian yang Anda buat dengan manufaktur aditif dan menyesuaikannya dengan persyaratan teknik pelanggan Anda.

Jadi ya, kami memang ingin berbicara tentang manufaktur aditif. Tapi saya juga suka menganggapnya sebagai lanjutan manufaktur. Saya ingin beralih dari kata kunci manufaktur aditif untuk mengatakan bahwa kami adalah produsen suku cadang kedirgantaraan presisi yang canggih. Kami ingin membuat suku cadang canggih untuk memastikan pelanggan kami dapat secara signifikan meningkatkan desain mereka saat ini.

Untuk mempelajari lebih lanjut tentang Sintavia, kunjungi: https://sintavia.com/  

Tentang Doug Hedges

Doug Hedges memiliki pengalaman lebih dari 20 tahun di industri kedirgantaraan, mulai dari desain komponen eksperimental OEM hingga perbaikan, perubahan, dan pengembangan komponen yang disetujui FAA berdasarkan spesifikasi dan kontrol standar industri.

Sebelum di Sintavia, ia menjabat sebagai Senior Engineer di CTS Engines, mengembangkan perbaikan dan proses untuk overhaul mesin jet General Electric, Lead Project Engineer untuk HEICO Aerospace, Senior PMA Engineer untuk Kapco Global, dan Design Engineer untuk Rolls-Royce. Doug memiliki gelar BSME di bidang Teknik Mesin dari University of Minnesota.