Wawancara Pakar:CEO Additive Manufacturing Technologies, Joseph Crabtree, tentang Mengapa Pasca-Pemrosesan Penting untuk Pencetakan 3D

Pasca-pemrosesan sering digambarkan sebagai 'rahasia kecil' pencetakan 3D. Bagian yang diperlukan, namun sangat manual dan padat karya dari proses pencetakan 3D, pasca-pemrosesan tetap menjadi tantangan besar bagi perusahaan yang ingin meningkatkan operasi manufaktur aditif (AM) mereka. Namun, ini semua bisa berubah, berkat kemajuan dalam otomatisasi pasca-pemrosesan.

Dalam Wawancara Ahli minggu ini, kami bergabung dengan Joseph Crabtree, CEO Additive Manufacturing Technologies (AMT), sebuah perusahaan berbasis di Inggris yang mengembangkan solusi pasca-pemrosesan otomatis. Dengan Joseph, kami membahas mengapa pasca-pemrosesan itu penting, bagaimana teknologi pasca-pemrosesan AMT bekerja, dan apa yang akan terjadi di masa depan bagi industri ini.

Bisakah Anda memberi tahu saya tentang Teknologi AMT?

Kami dibentuk pada tahun 2017, di Sheffield di Inggris di mana fasilitas kami meliputi operasi R&D, dukungan teknis, penjualan, dan pengembangan aplikasi.

Kami memiliki fasilitas manufaktur yang sepenuhnya dimiliki di Hungaria, tempat kami melakukan semua pekerjaan teknik, desain, dan manufaktur. Itu adalah proposisi penjualan yang cukup unik dari kami – fakta bahwa kami melakukan semua desain dan manufaktur di rumah. Kami baru saja membuka fasilitas seluas 20.000 kaki persegi di Austin, Texas, yang akan melayani pasar AS, dan kami juga baru saja mempekerjakan karyawan pertama kami di wilayah APAC. Kami berkembang secara global dan sangat cepat.

Tujuan perusahaan adalah untuk benar-benar memungkinkan industri AM. Jadi sampai sekarang, perusahaan telah secara teratur menggunakan AM untuk prototipe dengan beberapa transisi ke aplikasi produksi volume rendah, tetapi sebenarnya, apa yang kami coba lakukan adalah membantu menskalakan teknologi AM dari aplikasi volume rendah hingga kemampuan industri penuh. Kami ingin menjadikan pencetakan 3D sebagai alternatif yang layak untuk manufaktur tradisional.

Sejujurnya, sebagai sebuah industri, kami masih jauh dari itu. Banyak istilah yang digunakan, tetapi sebenarnya, masalah terbesar saat ini adalah dengan printer 3D. Setiap orang telah berkonsentrasi untuk mengembangkan printer yang lebih besar, lebih cepat, dan lebih baik. Itu hanya satu bagian dari teka-teki. Orang-orang mulai lebih fokus pada bahan yang dicetak, untuk menurunkan biaya dan meningkatkan ketersediaan bahan.

Tetapi tantangannya tetap bahwa bagian-bagian yang keluar dari printer 3D pada akhir proses seringkali tidak cocok untuk bagian-bagian penggunaan akhir.

Dan ketika kita berbicara tentang suku cadang penggunaan akhir, kita berbicara tentang suku cadang yang dapat digunakan dalam operasi bedah di industri medis, atau dalam alas kaki, aplikasi interior dirgantara, otomotif di bawah kap aplikasi, atau dalam aplikasi luar angkasa, misalnya. Tidak satu pun dari contoh ini yang dapat digunakan langsung dari printer 3D, kecuali jika Anda melakukan pascaproses atau menyelesaikannya.

Dan bagian itu telah diabaikan sampai sekarang karena fokusnya adalah pada printer 3D. Itu bukan masalah untuk memproduksi suku cadang dengan volume rendah. Trade-off di sini adalah bahwa sementara menyelesaikan suku cadang secara manual meningkatkan biaya, margin pada suku cadang ini lebih tinggi.

Sekarang perusahaan menilai AM untuk aplikasi produksi, pada volume yang lebih tinggi, margin menjadi sangat penting. Ketika pasca-pemrosesan dapat mencapai hingga 60 persen dari biaya suku cadang, hal itu dapat menjadi penghalang dan sesuatu perlu dilakukan untuk mengatasinya.

Perusahaan kami berfokus pada rantai pasca-pemrosesan, dan apa yang kami maksud dengan itu adalah segalanya setelah cetak. Jadi, dalam kasus AM berbasis bubuk, ini termasuk tahap penghilangan bubuk dan modifikasi permukaan bagian, yang berarti menghaluskan, menyegel, mewarnai, dan sebaliknya meningkatkan kinerja suatu bagian.

Langkah terakhir adalah inspeksi dan kontrol kualitas. AMT menyatukan semua langkah ini dalam rantai proses dengan solusi end-to-end otomatis. Ini adalah pendekatan teknologi-agnostik, di mana kami bekerja dengan semua teknologi pencetakan 3D.

Kami juga fokus pada polimer dan, khususnya, polimer termoplastik, yang pada dasarnya adalah teknologi berbasis serbuk dan ekstrusi. Lebih dari 95 polimer divalidasi untuk sistem kami. Dan pada kenyataannya, tujuan kami adalah untuk menyediakan sistem otomasi ujung ke ujung ke bagian tersebut.

Sekarang dengan investasi dari DSM Venturing and Foresight Group, Williams Advanced Engineering, kami benar-benar dapat menyelesaikan apa yang kami sebut 'polimer untuk memisahkan ekosistem'. Jadi intinya, yang kami lakukan adalah mempertimbangkan seluruh ekosistem untuk pertama kalinya. Kami melihat bahannya, kami melihat bagaimana merancang bahan untuk pencetakan 3D, dan selanjutnya mengoptimalkan proses pencetakan sesuai dengan pemilihan bahan.

Pada dasarnya, apa yang kami lakukan adalah ilmu material, dikombinasikan dengan teknik mesin dan otomatisasi. Tahap pasca-pemrosesan memungkinkan penyesuaian sifat mekanik dari bagian yang dicetak, sehingga keseluruhan sifat mekanik ditingkatkan dibandingkan dengan bagian yang langsung dikeluarkan dari mesin.

Menggabungkan semua ini sangat penting bagi kami, dan itulah sebabnya semua sistem kami bersifat industri, ditargetkan secara khusus pada pengguna akhir industri.

Apa saja tantangan yang dihadapi perusahaan saat ini dalam hal pasca-pemrosesan secara khusus?

Masalah terbesar adalah kurangnya kesadaran. Jadi sampai baru-baru ini, tidak hanya perusahaan yang tidak mengerti tentang pencetakan 3D, tetapi mereka juga tidak tahu bahwa begitu Anda mendapatkan printer 3D, Anda harus melakukan beberapa pasca-pemrosesan pada bagian tersebut.

Ini adalah situasi yang sangat sulit karena produsen printer 3D tidak akan pernah menjual printer kepada Anda dan mengatakan bahwa output awal berkualitas buruk dan, oleh karena itu, Anda harus membeli bagian tambahan peralatan.

Mereka tidak pernah berbicara tentang pasca-pemrosesan, tetapi waktu dan biaya pasca-pemrosesan jauh melampaui semua manfaat yang dicapai melalui peningkatan kecepatan pencetakan. Apa yang kami harapkan dapat diaktifkan, adalah bagi produsen printer untuk mendapatkan penetrasi pasar lebih lanjut, memungkinkan mereka untuk menawarkan solusi lengkap kepada pelanggan mereka.

Ini adalah sesuatu yang tidak pernah ingin dibicarakan oleh siapa pun. Ini berarti bahwa pendidikan merupakan tantangan dalam hal ini, terutama bagi pelanggan yang datang ke pasar sekarang.

Akibatnya, perusahaan yang membeli printer 3D untuk pertama kalinya mungkin hanya tahu sedikit tentang pencetakan 3D dan sekarang menghadapi tantangan pasca-pemrosesan. Oleh karena itu, ini tentang mendidik pengguna akhir dan menunjukkan kepada mereka bahwa itu bukan serangkaian item mesin independen terpisah yang perlu Anda beli untuk membuat proses ini, katakanlah, solusi tombol sekali sentuh, karena mungkin beberapa video promosi akan meminta Anda memikirkan.

Aspek besar kedua adalah bahwa tidak ada teknologi lain di pasar, selain kami, yang benar-benar otomatis. Ya, ada teknologi pasca-pemrosesan tetapi, biasanya, itu adalah pengulangan dari teknologi yang sangat terkenal. Tak satu pun dari mereka yang digital.

Saat ini, Anda harus terampil dalam semua operasi bernuansa yang membutuhkan 'seni hitam' ini untuk dijalankan. Jadi itu benar-benar tantangan besar. Dan, saat ini, tidak ada opsi untuk pasca-pemrosesan yang benar-benar inovatif, serta insentif digital.

Tantangan tunggal terbesar, dalam hal teknologi yang pernah kami lihat, sedang mendepowdering. Tidak ada yang menemukan solusi pembongkaran dan depowdering yang benar-benar otomatis yang tidak memerlukan campur tangan manusia. Itu adalah tantangan yang nyata. Ini bukan hanya tantangan depowdering dan otomatisasi, ini adalah pembelajaran mesin, tantangan penyortiran mesin, dan itu adalah tantangan umum yang kami tangani.

Menurut Anda, apakah kami akan mencapai titik di mana kami akan memiliki solusi depowdering yang sepenuhnya otomatis?

Kami memiliki mitra yang bekerja sama dengan kami untuk mengembangkan solusi nyata untuk ini. Ini membuka kunci besar bagi mereka, karena sekali lagi, jika Anda memiliki tempat tidur bedak dan Anda perlu melepas bagian-bagian Anda, saat ini tidak ada cara lain untuk melakukannya selain secara manual. Bahkan solusi penggulingan tradisional masih membutuhkan banyak intervensi manual, karena satu hal yang sangat baik dilakukan manusia adalah operasi yang rumit dan sulit:identifikasi benda (seperti bedak pada bagian tersebut), menghilangkan bedak tersebut tanpa merusak bagian tersebut dan menyortir bagian, dll. Kami sedang bekerja untuk mengotomatisasi langkah-langkah ini untuk meningkatkan efisiensi waktu dan biaya.

Bagaimana cara kerja teknologi PostPro3D Anda?

PostPro3D adalah teknologi inti kami. Itu didasarkan pada IP yang dilisensikan dari University of Sheffield dan kemudian dikembangkan dengan hibah Innovate UK. Sudah dalam pengembangan selama sekitar 8 tahun dalam hal penelitian fundamental, diikuti oleh penelitian industri.

Ini adalah proses penghalusan uap kimia yang menggunakan bahan kimia eksklusif untuk menghaluskan permukaan bagian polimer cetak 3D.

Dengan menghaluskan permukaan, kami tidak hanya bermaksud membuatnya estetis, kami sebenarnya sedang merekayasa permukaan bagian tersebut. Solusi kimia menyegel permukaan dan menghilangkan porositas bagian. Ini juga mencegah masuknya air atau masuknya gas dan benar-benar meningkatkan sifat mekanik. Hasilnya adalah bagian yang memiliki perpanjangan putus yang tinggi dan sifat kelelahan yang lebih baik.

Selain itu, ada semua bahan elastomer yang dapat kami proses, yang tidak dapat diproses bahkan dengan metode mekanis, misalnya. PostPro3D dapat melakukan proses pasca-proses yang dicetak menggunakan polimer yang sangat direkayasa seperti ULTEM, nilon, TPU, &TPE, dll. 

PostPro3D adalah mesin pertama dengan teknologi modifikasi permukaan yang kami bawa ke pasar. Ini adalah peralatan industri yang dirancang untuk pengguna akhir industri, dengan ukuran ruang proses mendekati 100 liter untuk memproses volume komponen yang lebih tinggi.

Kami juga menghadirkan PostPro3D Mini. Ini secara fisik sepertiga dari ukuran PostPro3D, jauh lebih murah tetapi menggunakan teknologi unggulan yang sama untuk memperluas penggunaan ke lembaga penelitian, biro layanan yang lebih kecil, dan orang-orang yang mungkin hanya memiliki satu printer. Dan itu adalah harga yang pantas untuk dapat diakses oleh orang-orang itu, sehingga mereka kemudian dapat mencoba teknologinya sebelum mereka berkomitmen untuk sesuatu yang lebih besar atau memperluas operasi.

Manfaat dari proses kami adalah bahwa semua bagian dan pemrosesan kami memiliki telah melalui pengujian toksisitas siklus dan saat ini sedang melalui persetujuan medis FDA, dll. Jadi itu sangat penting ketika kita berbicara tentang aplikasi penggunaan akhir industri yang diatur.

Selain itu, pelengkap dari teknologi tersebut adalah teknologi pewarnaan kami. Kami memiliki teknologi pewarnaan yang unik dan tertunda paten, yang memungkinkan kami mewarnai dan menghaluskan bagian pada saat yang bersamaan, sehingga Anda dapat menambahkan warna saat menghaluskan. Itu, kemudian, juga membuka berbagai macam aplikasi lain.

Di sisi lain, kami memiliki sistem de-bubuk kami, yang, seperti yang saya sebutkan, saat ini kami uji coba dengan beberapa perusahaan mitra produksi kami. Ini memungkinkan kami untuk secara otomatis membongkar bedak, menghilangkan bedak dan menghapus bagian-bagian dari sistem AM bedak.

Pada akhirnya, kita harus menyatukan semuanya. Kami memiliki metrologi, atau sistem inspeksi, yang telah dikembangkan, bersama dengan University of Nottingham, dan bagian-bagian cerdas sebenarnya ada dalam algoritme dan pembelajaran mesin, bukan di perangkat keras. Jadi mereka berbiaya rendah, yang berarti kami dapat menggunakannya sesuai dengan sistem dan bagian pemeriksaan kualitas kami saat kami menjalani proses kami.

Kemudian bagian terakhir adalah otomatisasi ujung ke ujung, yang kami sebut sistem manufaktur digital — atau DMS — yang memungkinkan kami mengotomatiskan seluruh proses.

Anda menyebutkan bahwa Anda telah memvalidasi 95 polimer dengan solusi Anda. Apakah Anda mempertimbangkan bagian logam di masa depan?

Pertanyaan bagus. Latar belakang saya sebenarnya di metalurgi. Saya lulus dari University of Sheffield di bidang manufaktur aditif logam.

Tapi, karena logam adalah latar belakang saya, saya memilih polimer, karena lebih mudah ditangani. Logam merupakan tantangan besar, karena jenis proses industri yang dibutuhkan.

Kami telah mengajukan IP pada pasca-pemrosesan logam, dan kami telah mengembangkan solusi untuk komponen kuasi-logam. Misalnya, teknologi Desktop Metal adalah proses berbasis ekstrusi dalam pembawa polimer, dengan bagian logam terpotong di dalamnya. Jadi kami sebenarnya memiliki IP dan dapat, misalnya, menghaluskan bagian Logam Desktop sebelum disinter, dan kemudian kami dapat menghaluskan bagian yang tidak diawetkan. Pada saat keluar, Anda memiliki batang logam halus yang bagus.

Apa arti putaran investasi terakhir Anda bagi perusahaan di masa mendatang?

Ini benar-benar transformatif. Kami telah menjadi perusahaan penghasil pendapatan sejak tahun pertama keberadaan kami, yang sangat penting karena itu berarti ada kesesuaian pasar produk yang hebat. Jadi kami tidak mengembangkan hal-hal yang tidak diperlukan.

Apa yang dimungkinkan oleh pendanaan ini adalah untuk mempercepat pertumbuhan global kita. Hal ini memungkinkan kami untuk menyelesaikan fasilitas kami di Austin dan memperluas dengan baik ke pasar APAC dan di Eropa.

Tetapi yang lebih penting, pendanaan ini memungkinkan kami untuk tetap agnostik, tidak seperti perusahaan lain.

Karena kami ingin tetap agnostik, kami memilih DSM sebagai perusahaan bahan kimia. Ini memberi kami akses ke semua bahan dan keahlian kimia yang terkenal di sisi manufaktur tradisional dan aditif, tetapi, pada dasarnya ini juga memungkinkan kami untuk mendorong ekosistem AM industri lengkap yang hanya dapat menguntungkan kami.

Tapi di sisi lain, kita punya Grup Foresight, Williams, yang merupakan VC miliaran pound. Ini memberi kami akses ke semua bahan kimia, keahlian analitik, asal usul teknik Formula Satu selama 50 tahun terakhir, ditambah semua analitik data, biaya rekayasa, pengoptimalan produk, pengoptimalan desain, dll. Terakhir, Grup Foresight memberi kami akses ke Pasar modal kekuatan VC.

Selain itu, melalui saluran penjualan, ini memberi kami jaringan penjualan, pemasaran, dan distribusi potensial, yang siap digunakan. Jadi, ini benar-benar mempercepat perjalanan kami untuk meningkatkan.

Kami telah berbicara banyak tentang tantangan dengan pasca-pemrosesan, dan bagaimana Anda mengatasinya. Selain berbicara sedikit lebih umum tentang pencetakan 3D, apa saja tantangan yang masih Anda lihat di industri yang masih bisa menjadi hambatan potensial untuk masuk?

Bagi kami, sekali lagi tantangannya sama. Perusahaan yang ingin mengadopsi pencetakan 3D dihadapkan pada begitu banyak pilihan. Dan ini benar-benar tentang menghancurkan hype yang mengelilinginya. Tidak ada hype pemasaran sebanyak dulu, tetapi masih cukup banyak.

Selain itu, menurut saya salah satu tantangan terbesar adalah bagi banyak perusahaan teknologi belum siap untuk dipertaruhkan. Misalnya,  jika Anda membeli mesin CNC hari ini, Anda dapat melakukan pemesinan suku cadang besok — dan suku cadang pemesinan dengan kualitas yang sangat tinggi. Demikian pula, jika Anda membeli mesin cetak injeksi dan memiliki alat, Anda dapat melakukan hal yang sama. Saya menyederhanakan sedikit, tetapi secara umum, ini adalah tantangan yang dihadapi industri AM.

Jika Anda membeli printer 3D, bahannya, semua itu termasuk peralatan; Anda masih tidak dapat membuat suku cadang yang berkualitas baik. Dan saya pikir di situlah masalahnya:kita masih jauh dari proses di mana Anda bisa, misalnya, membuat satu juta bagian.

Contoh sempurna adalah stand kami di Formnext. Kami sedang membangun lebih dari enam setengah ribu komponen cetak 3D individual, yang dihubungkan oleh komponen aluminium. Strukturnya berukuran 4 meter kali 6 meter kali 14 meter. Itu adalah struktur yang sangat besar. Dan Anda tiba-tiba bertanya pada diri sendiri, mengapa tidak ada yang melakukannya sebelumnya, dan masalahnya adalah, karena untuk 6000 komponen yang identik atau cocok dari sudut pandang pengulangan &reproduktifitas, itu sangat sulit dilakukan. Dibutuhkan satu bulan pengembangan untuk mencapai titik di mana Anda memiliki proses yang stabil.

Jadi sungguh, ketika kita mendekati titik di mana proses stabil, di mana kita memiliki pengulangan dan reproduktifitas, di situlah kita mencapai proses industri.

Hal lain adalah kita harus berhenti memikirkan pencetakan 3D sebagai proses batch. Anggap saja sebagai proses yang berkelanjutan, dengan garis proses penuh dan otomatisasi ujung ke ujung.

Saya pikir sebagian dari masalahnya adalah bahwa banyak orang telah terlalu lama berada di sekitar pencetakan 3D, melihatnya tumbuh dewasa. Namun, kita sekarang melihat revolusi baru, di mana orang benar-benar melihatnya sebagai teknologi industri, tetapi agar itu benar-benar berfungsi, diperlukan perubahan pikiran. Dan itulah mengapa perusahaan kami sangat beruntung, karena tidak semua orang di dalamnya berasal dari pencetakan 3D. Jadi kami membawa perspektif yang sangat berbeda dalam prosesnya.

Dapatkah Anda membagikan bagaimana Anda membangun stan Anda di Formnext?

Tahun ini kami memiliki stand seluas 86 meter persegi, yang dibangun hampir seperti struktur kisi. Setiap simpul adalah serangkaian bagian cetak 3D yang saling berhubungan, dan kami membangun struktur dari komponen individu ini yang membentuk kubus, dan kubus membentuk struktur, yang tingginya 4 meter. Tapi intinya, ini sangat ringan. Seluruh struktur beratnya tidak lebih dari 120 kilogram.

Kami yakin ini pertama kalinya ada orang yang mencoba melakukan ini. Tanpa pasca-pemrosesan, akan sangat sulit untuk dicapai. Jelas, kami menggunakan sambungan ulir toleransi kami, geometri internal yang rumit, dan sebagainya. Dan yang penting di sini, tanpa teknologi yang kami kembangkan, kami tidak akan bisa memproduksinya. Kami dapat mencetak bagian-bagiannya, tetapi tidak akan dapat menyelesaikannya dan mendapatkan kualitas yang tepat yang diperlukan untuk benar-benar membuat sesuatu.

Apakah ada tren atau perkembangan menarik yang Anda sukai secara pribadi?

Saya senang orang-orang mengenali pasca-pemrosesan sebagai masalah dan ingin melakukan sesuatu untuk mengatasinya. Sangat menyenangkan melihat pasca-pemrosesan ditanggapi dengan serius pada akhirnya.

Dalam lanskap industri AM AMFG, menarik untuk melihat bahwa ada 2 atau 3 perusahaan pasca-pemrosesan. Bagi saya, itu adalah representasi visual yang bagus dari fakta bahwa, dari semua perusahaan percetakan 3D, hanya ada beberapa di pasca-pemrosesan.

Tapi orang-orang pasti lebih banyak membicarakannya, dan pendidikan sangat penting di sini. Karena jika Anda tidak tahu tentang itu, Anda tidak tahu itu masalah. Jadi kita perlu mendidik sebelum kita bisa menjual, dan juga mendidik diri kita sendiri dalam hal apa yang dibutuhkan pengguna kita.

Tren menarik lainnya adalah kita sekarang melihat pemain industri masuk ke pasar, dan maksud saya bukan produsen printer, maksud saya pengguna teknologi. Jadi perusahaan benar-benar mencari aplikasi pencetakan 3D dan sekarang serius mempertimbangkan pencetakan 3D, dan itu adalah tren yang bagus.

Pada akhirnya, kita perlu fokus pada aplikasi kehidupan nyata – mereka mungkin tidak semenarik aplikasi profil tinggi yang berfokus pada PR, tetapi mereka menunjukkan bahwa industri ini semakin matang.

Saya akan memberi Anda sebuah analogi:kapan terakhir kali seseorang datang kepada Anda dan berkata, 'Lihat bagian cetakan injeksi ini, lihat saja betapa hebatnya itu'. Anda tidak peduli, tidak ada yang peduli, itu tidak masalah. Itulah yang perlu kita singkirkan dan lanjutkan dengan teknologi baru. Dan waktunya akan tiba ketika tidak ada yang tahu bedanya.

Kami sudah mulai, dan kami menunjukkan kepada orang-orang dengan mengatakan, 'Lihat, ini adalah bagian cetakan injeksi', dan mereka bahkan tidak berkedip. Kemudian kami menunjukkan kepada mereka bagian cetakan 3D yang telah kami proses pasca dan mereka berkata, 'Ya Tuhan, itu luar biasa'. Kita harus melewati itu dan bisa menerimanya sebagai teknologi manufaktur lain.

Seperti apa 12 bulan ke depan untuk AMT?

Dalam 12 bulan ke depan akan terlihat pertumbuhan yang sangat pesat, baik dari sisi ekspansi maupun pendapatan kami.

Kami juga akan meluncurkan sistem DMS end-to-end kami akhir tahun depan, yang akan termasuk de-powdering, smoothing, pewarnaan dan inspeksi — sepenuhnya otomatis. Dan itulah fokus kami saat memasuki tahun 2020 – untuk menghubungkan elemen-elemen itu bersama-sama, sehingga kami benar-benar dapat menawarkan sistem pasca-pemrosesan ujung ke ujung dalam arti kata yang sebenarnya.

Untuk mempelajari lebih lanjut tentang AMT, kunjungi:https://amtechnologies.co.uk/