Scott DeFelice tentang Evolusi Polimer Berkinerja Tinggi untuk Cetak 3D

Sementara ABS dan nylon masih mendominasi lanskap cetak 3D, permintaan akan bahan tahan suhu tinggi dan kuat meningkat tajam. Industri seperti penerbangan dan medis beralih ke polimer berkinerja tinggi yang dapat menahan lingkungan ekstrem. Pemimpin saat ini di bidang ini adalah keluarga Polyaryletherketone (PAEK), yang menawarkan stabilitas termal eksepsional dan kekuatan mekanik. Oxford Performance Materials (OPM), perusahaan berbasis Connecticut, adalah salah satu perusahaan yang sedikit yang mengabdikasi untuk mengembangkan PEKK, anggota unggulan dari kelas PAEK.

Untuk mengeksplorasi lebih dalam visi OPM dan teknologi PEKK yang mengguncangnya, kami berbicara dengan CEO perusahaan, Scott DeFelice.

Bisakah Anda menceritakan tentang Oxford Performance Materials dan misi perusahaan Anda?

Didirikan pada 2000, OPM telah fokus secara eksklusif pada pengembangan Poly Ether Ketone Ketone (PEKK). PEKK adalah puncak performa termoplastik, dengan properti termal, kimia, dan mekanik yang superior, bersama kompatibilitas biologis yang baik.

Portofolio kami mencakup seluruh rantai nilai—dari produksi sintesis hingga persiapan bubuk dan proses cetak 3D. Kami mempionirkan selective laser melting untuk PEKK lebih dari satu dekade lalu dan memperkenalkan perangkat medis cetak 3D komersial pertama pada 2006.

Pada 2008, kami menerima persetujuan FDA untuk implant kranial spesifik pasien, yang kini didistribusikan secara global oleh Zimmer Biomet. Kami terus memproduksi implant kranial dan wajah setiap hari dan telah mengirimkan lebih dari 70.000 implant tulang belakang melalui kemitraan dengan RTI Surgical.

Baru-baru ini, kami memperoleh persetujuan FDA untuk penjahit sutur olahraga, dan teknologi PEKK kami telah mendapatkan sertifikasi dari Boeing dan Northrop Grumman untuk aplikasi angkasa dan pertahanan. Kami menjual segmen itu kepada Hexcel, memanfaatkan skala manufaktur mereka.

Berbeda dengan perusahaan prototipe tradisional, OPM memasuki arena manufaktur aditif sebagai spesialis bahan. Kami mengintegrasikan kimia milik kami dengan teknik manufaktur canggih untuk menyediakan solusi ujung-ke-ujung.

Bagaimana lanskap bahan cetak 3D berevolusi, dan bagaimana masa depannya dalam hal biaya dan pengembangan?

Kekuatan cetak 3D terletak pada bahan. Kemampuan untuk mencetak bagian fungsional tergantung pada penggunaan bahan yang disesuaikan untuk penggunaan akhir. Seiring permintaan pasar untuk performa yang lebih tinggi, biaya relatif bahan mengecil dibandingkan dengan biaya kontrol kualitas, kepatuhan regulasi, dan infrastruktur manufaktur.

Misalnya, implant kranial mungkin dijual seharga $10.000, tetapi biaya bahan hanya sebagian kecil dari harga itu. Saat industri bertransisi dari prototipe ke bagian produksi, performa bahan menjadi terpenting sementara biaya menjadi masalah sekunder.

Di luar medis, industri mana yang dapat mendapat manfaat dari PEKK cetak 3D Anda?

Akar kami terletak pada biomedis dan penerbangan, tetapi ketahanan PEKK dalam lingkungan asam dan basa membuka pintu untuk captura karbon, pengolahan farmasutikal, dan bioprosesing—sektor di mana bahan berkualitas tinggi dan kuat dapat mengurangi biaya modal dan meningkatkan efisiensi. Kami bekerjasama dengan laboratorium pemerintah AS terkemuka dalam captura karbon dan sedang menjelajahi aplikasi biopharma.

Apa yang terlihat dari pipeline pengembangan dan pengujian bahan?

Kami memulai dengan pengujian analitik dan mekanik internal untuk menetapkan baseline yang dapat direproduksi. Setelah divalidasi, kami bergerak melalui standar spesifik industri—seperti MIL-B-BASIS untuk penerbangan, ISO 10993 untuk kompatibilitas biologis, dan ASTM F2077 untuk implant tulang belakang—sebelum mengajukan data kepada badan regulasi seperti FDA.

Proses ini intensif sumber daya, jadi kepercayaan internal sangat penting sebelum terlibat dengan regime pengujian eksternal yang mahal.

Bisakah Anda berbagi contoh polimer berkinerja tinggi yang mengganti logam?

Polimer secara historis mengganti logam untuk mengurangi bobot dan biaya—dari mobil hingga peralatan rumah tangga. Dalam cetak 3D, PEKK telah mengganti titanium dalam kandang tulang belakang, perangkat fusi, dan implant kranial. Dalam sektor yang muncul seperti captura karbon, kami mengevaluasi PEKK sebagai alternatif untuk komponen stainless steel dan titanium yang dipolesin mahal.

Tren apa yang membentuk pasar bahan cetak 3D?

AM logam maju menuju struktur yang dapat diprediksi dan dapat diulang, sementara AM polimer berkembang di luar nylon 11 dan 12 menuju bahan berkinerja tinggi seperti PEKK dan varian Nylon 6 mendatang dari BASF. Trennya jelas: piramida bahan sedang bergerak ke atas.

Tantangan apa yang masih ada untuk sektor bahan cetak 3D?

Hambatan inti adalah mengembangkan polimer yang dapat mencapai konsolidasi tekanan rendah yang inherent pada cetak injeksi. Cetak 3D memperkenalkan ruang kosong yang mengkomromi kekuatan. PEKK’s exceptional self-adhesion mitigates this, but widespread adoption requires new chemistries that bond efficiently under laser or extrusion conditions—a significant investment for the chemical industry.

Apakah Anda mengantisipasi perubahan di masa dekat?

Sementara kimia polimer baru tidak mungkin muncul dengan cepat, perbaikan proses—seperti filler canggah, kompatibilisator, dan agen sizing—akan menyempurnakan bahan yang ada. OPM akan terus meningkatkan PEKK melalui inovasi semacam ini.

Apa yang akan terjadi di tahun mendatang untuk OPM?

Kami beroperasi dalam “need economy” bukan model yang didorong oleh venture capital. Meskipun kegagalan terkait pandemi, permintaan akan perangkat medis sedang pulih. Kami meluncurkan baris penjahit sutur yang lebih hemat biaya dan memperluas ke pasar captura karbon, industri, dan biopharma—sektor yang menghargai performa dan efisiensi biaya PEKK.

Apa pikiran akhir Anda?

Sekarang adalah momen penting untuk perusahaan yang dapat memberikan nilai teknologi yang genun. Dalam waktu yang sulit, pemimpin mencari solusi yang mengurangi biaya dan membuka kemampuan baru. Platform PEKK teruji OPM diposisikan untuk memenuhi kebutuhan ini, dan kami mendorong inovator untuk mengejar terobohan substansial daripada alat prototipe bertahap.