Wawancara Pakar:Petar Stefanov, Pendiri &CTO Spectroplast AG, tentang Manfaat Pencetakan 3D Silikon

Ilmu material dalam manufaktur aditif berkembang pesat, dengan pencetakan 3D silikon menjadi perkembangan yang sangat menarik bagi industri ini. Silikon adalah bahan elastomer serbaguna, dikenal karena biokompatibilitasnya, konduktivitas termal, dan ketahanan panasnya.

Perusahaan Swiss, Spectroplast, bertujuan untuk mendorong amplop ketika datang ke pencetakan 3D silikon. Setelah penelitian bertahun-tahun, yang dilakukan di Institut Teknologi Federal Swiss di Zurich (ETH Zurich), Spectroplast meluncurkan biro layanan pencetakan 3D silikon pada September tahun lalu.

Dalam Wawancara Ahli minggu ini, kami bergabung dengan Pendiri dan CTO Spectroplast, Petar Stefanov, membahas manfaat unik dari pencetakan 3D silikon, aplikasi paling menjanjikan untuk teknologi dan realitas pengoperasian 3D biro jasa percetakan.

Dapatkah Anda menjelaskan Spectroplast dan misi perusahaan?

Spektroplast berasal dari beberapa tahun penelitian beberapa PhD di ETH Zurich, salah satu universitas teknologi terkemuka dunia. Dengan diluncurkannya Spectroplast, tujuan kami adalah menerjemahkan penelitian ini menjadi peluang komersial.

Kompetensi inti perusahaan kami terletak pada ilmu material. Kami telah mengembangkan bahan kimia yang memungkinkan pencetakan 3D dari silikon murni.

Selain itu, kami juga telah mencapai perkembangan yang cukup besar pada proses, serta pada perangkat keras. Jadi, kami mencakup seluruh rantai nilai yang diperlukan untuk membawa silikon dari bahan mentah sampai ke bagian cetakan 3D yang sudah jadi.

Apa keuntungan menggunakan pencetakan 3D untuk memproduksi komponen silikon dibandingkan dengan metode tradisional?

Secara konvensional, bagian silikon diproduksi dengan cetakan injeksi, sebuah proses yang disesuaikan dengan produksi throughput tinggi dan desain standar. Ada banyak biaya tetap yang melekat pada proses itu, karena kebutuhan untuk merancang dan membuat cetakan. Juga, validasi cetakan itu sendiri cukup mahal dan memakan waktu.

Dengan injection moulding, kita berbicara tentang 8 sampai 12 minggu dari saat Anda memesan sampai Anda dapat melihat bagian pertama Anda. Biayanya bisa jauh di atas $100.000 untuk cetakan saja.

Jika Anda ingin mengubah desain Anda setelah melihat bagian pertama Anda, maka Anda harus mengulangi cetakannya, yang selanjutnya menambah biaya dan waktu .

Spectroplast menawarkan proses pelengkap untuk cetakan injeksi silikon dengan menggunakan Additive Manufacturing (AM). Proses kami disesuaikan dengan kustomisasi massal suku cadang. Ini berarti bahwa kita dapat menyesuaikan setiap bagian individu untuk menghasilkan spesifikasi yang diberikan, sekaligus menghemat bahan dan energi.

Dengan injection moulding, beberapa proyek memiliki scrap rate sekitar 40% sampai 50%. Ini cukup signifikan, karena itu berarti hanya setiap bagian kedua yang berfungsi. Kami mengurangi tingkat memo hingga hampir nol, serta kebutuhan energi.

Manfaat utama AM adalah bahwa dengan proses kami, kompleksitas bentuk datang secara gratis. Oleh karena itu, kami dapat menghasilkan desain yang jauh lebih kompleks daripada yang dimungkinkan dengan pencetakan injeksi.

Untuk meringkas, cetakan injeksi kurang dalam dua bidang utama:yang pertama adalah volume rendah hingga sedang, yaitu sekitar 50 hingga 100.000 lembar per tahun. Itu adalah jumlah minimum yang diperlukan untuk cetakan injeksi agar layak secara komersial.

Kedua adalah kompleksitas bentuk. Bagian kompleks yang terlalu mahal atau terlalu rumit secara umum untuk dicetak dapat lebih hemat biaya bila diproduksi dengan AM.

Apa saja kemungkinan aplikasi dengan pencetakan 3D silikon?

Pencetakan 3D silikon memiliki aplikasi di banyak industri yang berbeda. Jika Anda berada di kantor, sebagian besar dari apa yang Anda lihat di sekitar Anda mengandung semacam bagian silikon.

Hal ini disebabkan oleh sifat bahan:silikon adalah elastomer, bahan yang lembut dan dapat diregangkan, dan itu tidak beracun. Ini juga biokompatibel dan tahan terhadap panas, sinar UV, dan bahan kimia. Ini gas permeabel, isolasi dan lembam yang membuatnya cocok untuk berbagai aplikasi.

Saat ini, Spectroplast menargetkan aplikasi perawatan kesehatan bernilai lebih tinggi seperti perangkat medis khusus. Ini termasuk perangkat seperti alat bantu dengar, pelindung pendengaran, headphone khusus, dll.

Perangkat medis lainnya yang dapat dikenakan, seperti masker, prostetik, liner prostetik — khususnya sol sepatu — hingga implan medis khusus, dapat memperoleh manfaat dari silikon cetak 3D, karena biokompatibilitas dan kelembutannya. Misalnya, stent trakea dan katup jantung dapat sepenuhnya disesuaikan dengan kebutuhan pasien, berkat AM.

Anda menyebutkan bahwa Anda secara khusus berfokus pada aplikasi perawatan kesehatan saat ini. Bisakah Anda menjelaskan alasannya?

Kami percaya bahwa perawatan kesehatan adalah bidang di mana kami dapat memberikan nilai tambah bagi pelanggan kami. Untuk menentukan satu aplikasi, kami sangat senang dengan nilai tambah dari prostesis khusus, prostesis payudara khusus yang disesuaikan untuk pasien kanker payudara.

Setelah mastektomi, sebagian payudara diangkat dan sebagian besar pasien perlu memilih prostesis eksternal, pada dasarnya benda silikon yang dikenakan di bra. Saat ini, ini datang dalam beberapa ukuran standar dan bahkan lebih sedikit bentuk standar dan biasanya tidak sesuai dengan anatomi pasien dengan sempurna.

Simetri hilang, dan ini memiliki efek besar pada kesejahteraan pasien. Apa yang kami aktifkan adalah kustomisasi lengkap dari protesa agar sesuai dengan pasien individu dan mempertahankan simetri aslinya.

Dapatkah Anda menyoroti contoh spesifik tentang bagaimana Anda telah membantu pelanggan Anda?

Berbicara tentang prostetik payudara, kami baru saja bermitra dengan University Hospital of Zurich, yang merekomendasikan pasien untuk mencoba layanan kami. Itu kemitraan terbaru kami yang sangat kami banggakan. Sangat penting untuk memaparkan pasien yang membutuhkan dan mendapatkan umpan balik mereka secara langsung.

Sementara saya terutama berbicara tentang aplikasi perawatan kesehatan, kami juga aktif di industri lain. Biasanya, ini adalah aplikasi yang tidak bersertifikat, yang dapat langsung kami akses, termasuk pelanggan otomotif dan dirgantara.

Apa saja tantangan yang terkait dengan silikon pencetakan 3D secara khusus, karena sangat berbeda dengan pencetakan 3D logam atau polimer?

Tantangan utama dari pencetakan silikon terletak pada viskositas material. Silikon, dalam keadaan alaminya, adalah zat yang sangat kental, hampir seperti gel, yang sangat sulit untuk diproses menggunakan pendekatan AM konvensional.

Orang-orang menggunakan proses berbasis ekstrusi yang berbeda untuk mencetak silikon. Contohnya termasuk Robocasting dan drop on demand, proses yang melibatkan ekstrusi material. Karena viskositas material yang tinggi, ekstrusi dapat dilakukan hingga tingkat resolusi tertentu, yang tidak dapat ditingkatkan lebih lanjut. Karena bahannya sangat kental, hampir seperti madu, ekstrusi melalui lubang kecil memiliki keterbatasan.

Jadi pada dasarnya, tingkat resolusi, dan oleh karena itu permukaan akhir, serta berbagai silikon yang dapat diakses , dibatasi oleh metode konvensional ini. Apa yang berhasil kami lakukan di Spectroplast adalah kami mengadaptasi materi ke pendekatan yang kompatibel dengan Stereolitografi, atau lebih khusus lagi, metode Digital Light Processing, yang menghasilkan resolusi yang jauh lebih besar dan oleh karena itu, menyempurnakan permukaan akhir.

Kami telah berhasil meningkatkan tingkat resolusi yang ada dengan faktor 20. Jadi, dari sekitar toleransi milimeter, yang ada di pasaran, kami menurunkannya menjadi 50 mikron.

Di sisi skalabilitas, metode pencetakan silikon yang ada saat ini tidak terukur secara industri dalam hal kecepatan dan throughput. Namun, kami telah berhasil meningkatkan kecepatan setidaknya 10 kali lipat dibandingkan dengan metode pencetakan 3D konvensional untuk silikon.

Kami percaya kombinasi permukaan akhir yang luar biasa ini, bersama dengan proses throughput yang tinggi, menjadikannya teknologi AM pertama untuk silikon yang dibuat khusus untuk digunakan pada skala industri.

Bagaimana rasanya menjalankan biro jasa sebagai sebuah bisnis? Apa tantangan sehari-hari?

Satu kata yang akan saya gunakan untuk menggambarkannya adalah menarik. Itu tidak pernah membosankan. Ini ada hubungannya dengan semua permintaan klien yang berbeda yang kami dapatkan setiap hari. Spectroplast didirikan pada September tahun lalu. Sejak itu, kami memiliki lebih dari 150 pelanggan B2B, dan semuanya memiliki aplikasi yang sangat berbeda.

Setiap hari kami belajar dari klien kami tentang cara baru penggunaan teknologi kami, yang tidak akan pernah kami miliki memikirkan diri kita sendiri. Ini sangat berharga karena membantu kami mengembangkan teknologi lebih jauh ke arah yang dibutuhkan di pasar, daripada mendorong sesuatu ke pasar yang sudah berkembang.

Dengan itu muncul tantangan tersendiri. Karena kami mendapatkan begitu banyak aplikasi berbeda dari pelanggan kami setiap hari, kami harus terus beradaptasi dengan setiap aplikasi baru yang masuk sebagai pesanan.

Bagaimana Anda menggambarkan status pencetakan 3D saat ini? Dan bagaimana Anda melihatnya berkembang dalam beberapa tahun ke depan?

Kami berada di titik kritis, di mana AM akhirnya mulai menjadi proses manufaktur yang layak.

Akhirnya, kami memiliki teknologi dan alur kerja, serta perangkat lunak di luar sana, yang dapat mendukung adopsi AM untuk produksi serial. Namun, jangan bingung ini dengan produksi serial bervolume sangat tinggi. Saya rasa kita belum sampai di sana.

Saya percaya ada tempat khusus untuk AM sebagai proses pelengkap metode konvensional, dan menemukan tempatnya sendiri dalam hal volume dan nilai produksi.

Apakah ada tren khusus yang Anda lihat?

Sangat. Misalnya, kami melihat bahwa volume pesanan meningkat. Kami beralih dari pembuatan prototipe dan perkakas sederhana ke produksi bagian akhir.

Dari sisi permintaan, kami melihat bahwa siklus hidup produk menjadi lebih pendek, dan produk semakin beragam. Ini berarti bahwa lebih sedikit potongan dari setiap desain yang diproduksi, yang sangat baik untuk AM karena di sinilah ia dapat menambah nilai. Jadi, mendiversifikasi desain produk dan menurunkan volume seri produk adalah sesuatu yang kami perhatikan di berbagai industri.

Spectroplast baru-baru ini menerima 1,4 juta CHF dalam pendanaan awal. Apa arti investasi ini bagi perusahaan Anda ke depan?

Seperti yang saya sebutkan, kami telah melayani lebih dari 150 pelanggan, dan basis pelanggan itu berkembang setiap hari. Investasi ini akan membantu kami meningkatkan kapasitas produksi kami. Kami berinvestasi dalam mesin dan personel tambahan, yang akan membantu kami mendukung pesanan yang lebih besar dan kembali.

Di sisi lain, investasi juga membantu mengembangkan teknologi lebih lanjut dan meluncurkan material generasi baru ke pasar.

Secara keseluruhan, kami mendorong tingkat kualitas yang disediakan biro layanan kami ke tingkat yang sebanding dengan standar cetakan injeksi, yang secara alami diharapkan oleh klien kami.

Untuk pelajari lebih lanjut tentang Spectroplast, kunjungi: spektroplast.com