Brian Alexander Solvay tentang Membangun Polimer Berkinerja Tinggi untuk Manufaktur Aditif

Dengan permintaan akan polimer berkinerja tinggi dalam manufaktur aditif yang meningkat, pemain material besar memperluas portofolio mereka. Saat industri beralih dari prototipe ke produksi serial, kebutuhan akan materi kelas rekayasa yang memenuhi kriteria kinerja yang ketat di seluruh otomotif, medis, penerbangan, dan sektor lainnya tidak pernah lebih besar. Solvay, BASF, SABIC, dan lainnya kini aktif mengembangkan polimer khusus AM.

Solvay adalah perusahaan senilai €10 milyar dengan lebih dari 150 tahun keahlian bahan. Ditampilkan dalam Additive Manufacturing Landscape, perusahaan Belgia ini menyuplai bahan spesial ke berbagai sektor, dari otomotif hingga penerbangan.

Minggu ini kami duduk dengan Brian Alexander, pendiri Platform Inkubasi Bisnis Polimer Khusus Solvay untuk Manufaktur Aditif, untuk membahas ekspansi perusahaan ke AM, peluang strategis yang ditawarkan teknologi, dan mengapa materi berkinerja tinggi esensial untuk manufaktur canggih.

Mendeteksi peluang manufaktur aditif

Pada awal 2016, manufaktur aditif telah tidak dapat diabaikan. Deliberasi internal memimpin Solvay untuk mendirikan unit bisnis terpadu di dalam divisi Polimer Khusus yang fokus sepenuhnya pada AM.

“Manufaktur aditif selaras dengan pasar inti Solvay,” Alexander menjelaskan. “Kami melayani sektor bernilai tinggi di mana serial kecil dan kustomisasi massal adalah norma—pikirkan penerbangan dan perawatan kesehatan—bukan produksi massal jutaan bagian.”

“Kami mengakui potensi transformatif AM: itu bisa menjadi ancaman atau peluang. Kami memilih yang terakhir.”

Dengan teknologi AM kunci seperti SLS dan FFF memasuki domain publik pada 2016, Solvay melihat pasar yang meluas dan masuknya pesaing baru. Alexander mencatat bahwa hype yang menyertai AM membutuhkan pendekatan yang pragmatis.

“Dalam tahun pertama kami, kami meninjau pelanggan teratas untuk mengukur adopsi AM. Pada 2016, sebagian besar skeptis—‘menarik, tapi tidak untuk produksi massal.’ Pandangan itu telah berkembang sejak saat itu.”

AM membutuhkan perubahan pola pikir

Solvay Polimer Khusus, salah satu unit bisnis grup, employs sekitar 3.500 staf. “Kami menawarkan salah satu portofolio polimer berkinerja tinggi yang paling komprehensif, dengan sekitar 35 formulasi berbeda,” Alexander mengatakan.Materi premium ini dijual dalam volume yang lebih kecil, yang selaras dengan permintaan AM akan bagian khusus bernilai tinggi yang mendapat manfaat dari kompleksitas dan skala ekonomi teknologi.

“AM memuntut pola pikir yang fundamental berbeda dibandingkan manufaktur konvensional. Anda harus merancang ulang seluruh rantai nilai—dari bahan hingga desain, peralatan, dan optimasi proses.”

“Mencoba memasarkan resin lama di ruang AM akan gagal,” Alexander mengakui. “Tujuan kami adalah menjadi pemimpin penyedia solusi berkinerja tinggi siap AM yang disesuaikan.”

Apa yang diperlukan dalam praktik?

“Anda harus memahami secara tepat apa yang masuk ke dalam mesin,” Alexander menyatakan. “Variabilitas apa pun yang tidak terkendali dalam rantai pasokan mempengaruhi kontrol proses, yang kritis untuk kualifikasi bahan di pasar niche seperti medis atau penerbangan.”

Jalan menuju pengembangan polimer berkinerja tinggi untuk additive

“Manufaktur aditif dimulai dengan bahan berkinerja rendah seperti PLA dan ABS, yang cocok untuk mainan dan prototipe,” Alexander mencatat. “Untuk membuka potensi penuh AM, polimer kelas industri—seperti PEEK—diperlukan.”Permintaan yang meningkat untuk materi kelas industri mencerminkan transisi industri dari hanya prototipe ke produksi serial.“Fokus hanya pada prototipe melewatkan manfaat AM karena bagian-bagian itu tidak dirancang untuk proses aditif,” Alexander menjelaskan. “Produksi serial memerlukan rentang data termal, mekanis, dan kualifikasi yang luas untuk mencapai desain yang diinginkan.”Mengembangkan polimer berkinerja tinggi khusus AM adalah tantangan, mengingat berbagai macam teknologi AM dan portofolio bahan yang luas Solvay.

Pada akhirnya, perusahaan memilih Fused Filament Fabrication (FFF) sebagai titik awal—teknologi AM yang paling dapat diakses.Solvay menargetkan dua pasar kunci untuk pengujian awal: perawatan kesehatan, dengan kebutuhan kustomisasi massal, dan penerbangan, yang bergantung pada produksi serial kecil.“Pertanyaan kami adalah: bagaimana pasar ini saat ini menggunakan bahan kami, dan bagaimana kami dapat mengaktifkannya untuk cetak 3D?” Alexander mengatakan. “Pendekatan ini memperluas kemampuan pelanggan kami di luar manufaktur tradisional.”PEEK dan PPSU dipilih sebagai polimer awal.PEEK dikenal karena stabilitas luar biasa, resistensi kimia dan suhu, serta rasio kekuatan-keberat yang superior, menjadikannya ideal untuk komponen pesawat, bantalan otomotif, minyak & gas, dan aplikasi elektronik.PPSU menawarkan resistensi panas yang tinggi, resistensi kimia dan dampak yang luar biasa, dan peregangan pada patah yang baik, cocok untuk perangkat medis, instalasi pipa, dan komponen layanan makanan.“Dalam AM, memahami perilaku bahan—penyusutan, benturan, kohesi—adalah esensial,” Alexander menekankan. “Properti ini dapat diprediksi jika bahan dipahami dengan baik.”Solvay meluncurkan Additive Manufacturing Cup pada Oktober 2017, mengundang mahasiswa universitas di seluruh dunia untuk menunjukkan keterampilan AM mereka menggunakan filamen PEEK. Alexander melaporkan hasilnya “luar biasa.”“Mahasiswa dengan cepat berinovasi, menunjukkan bahwa dengan dukungan yang tepat, potensi penuh teknologi dapat direalisasikan,” katanya, meningkatkan kepercayaan untuk mengejar jalan baru.

Model bisnis baru muncul

Kesuksesan Additive Manufacturing Cup memimpin Solvay untuk membayangi ulang keterlibatan pelanggan melalui platform e-commerce baru.“Kami meninggalkan pendekatan tertutup dan membuka bahan kami bagi siapa pun yang memiliki kartu kredit,” Alexander menjelaskan. “Harga yang cepat, transparan, dan adil adalah sesuatu yang belum pernah terjadi untuk perusahaan kimia besar. Tujuan kami adalah menginspirasi generasi berikutnya untuk menggunakan bahan kami.”Transparansi data adalah kunci saat melayani klien industri. “Perusahaan kimia lainnya memberikan lembar data generik berdasarkan bagian injeksi cetak,” Alexander mencatat. “Kami menerbitkan data komprehensif pada bagian yang dibuat secara aditif untuk memberikan kepercayaan kepada klien kami.”

Mengapa kontrol proses penting

Alexander menekankan kritisnya kontrol proses. “Tanpa proses yang kokoh atau peralatan yang cocok, kualitas bagian menurun.”Untuk itu, Solvay bekerjasama dengan produsen printer 3D untuk menyelaraskan profil cetak dengan spesifikasi polimer.“Sebagian besar pengguna industri mencari solusi plug-and-play—bahan yang dapat dimasukkan dan menghasilkan bagian yang konsisten,” katanya. “Itu adalah arah yang kami tuju.”Antara 2017 dan 2018, Solvay belajar bahwa parameter cetak secara signifikan mempengaruhi porositas dan void, yang pada gilirannya mempengaruhi kekuatan dan peregangan pada patah. “Bagian yang konsisten dan homogen memerlukan pemahaman yang mendalam tentang pemrosesan bahan.”

“Untuk memanfaatkan potensi penuh AM—jaring, pengurangan berat, konsolidasi bagian—Anda harus memahami bagaimana bahan Anda berperilaku dalam geometri kompleks dan mengoptimalkan desain untuk AM.”

Peran simulasi bahan

Solvay terus memperluas kemampuan bahan AM-nya.Tahun lalu, perusahaan bekerjasama dengan e-Xstream Engineering, mengintegrasikan polimer berkinerja tinggi Solvay ke dalam platform simulasi Digimat-AM.Simulasi cetak 3D semakin kritis untuk memprediksi perilaku bagian sebelum pencetakan.Melalui Digimat-AM, pengguna sekarang dapat mensimulasikan kinerja termomekanik polimer Solvay selama desain, menghilangkan banyak dari coba-coba yang biasanya terkait dengan AM.Alexander menjelaskan tujuan kemitraan: “Memberikan digital twin dari bahan kami memungkinkan desainer untuk menguji konsep tanpa siklus pencetakan 24 jam. Simulasi prediktif menambahkan nilai yang signifikan dan mempercepat waktu ke pasar.”

Masa depan polimer AM

Alexander menawarkan perspektif filosofis tentang masa depan AM.“Saya bersemangat dengan janji AM. Perusahaan besar beralih dari pikiran yang berpusat pada aplikasi ke kualifikasi proses,” katanya. “Jika proses tidak andal, bagian gagal. Sederhana.”Dia mencatat bahwa AM akan melengkapi, bukan menggantikan, manufaktur tradisional, membuka peluang baru.Terkait biaya bahan, Alexander tetap optimis. “Skala ekonomi adalah tantangan saat ini, dan harga masih tinggi hari ini. Seiring bertambahnya volume dan aplikasi yang bervariasi, harga akan menurun.”2019 akan menjadi tahun penting saat Solvay bekerja untuk memvalidasi proses aditif-nya. “Kami bertujuan untuk bekerjasama dengan 10–15 printer komersial untuk memastikan pencetakan yang konsisten dari polimer kami,” katanya.Solvay juga mengejar kolaborasi lebih lanjut, terutama dalam materi canggih dan teknologi AM lainnya seperti SLS dan Multi-Jet Fusion, dan dengan OEM kunci yang siap berinvestasi dalam solusi yang mengganggu.

Untuk mempelajari lebih lanjut tentang Solvay, kunjungi Solvay.

— — —

Expert Interviews

Seri Expert Interviews AMFG memamerkan perusahaan dan individu inovatif yang membentuk masa depan manufaktur aditif. Untuk informasi lebih lanjut tentang berpartisipasi, hubungi marketing@amfg.ai.