Experten Interview: Fortify CEO Josh Martin über die aufregenden Möglichkeiten im Bereich der Fertigung mit digitalen Verbundwerkstoffen

[Bildnachweis: Fortify]
 

Fortify ist ein Startup mit Sitz in Boston, die einen neuen Ansatz für den Composite-3D-Druck entwickelt haben. Bei diesem Ansatz wird die Magnetausrichtung von Verbundwerkstoffen mit der DLP-Technologie (Digital Light Processing) kombiniert, sodass Benutzer hochwertige Verbundwerkstoffteile herstellen können, die ansonsten nicht herstellbar wären.
 
Die als Fluxprint ™ bezeichnete Technologie unterstützt die Digital Composite Manufacturing (DCM) -Plattform von Fortify. Die Plattform zielt zum einen darauf ab die Herstellung langlebiger Werkzeuge wie Spritzgussformen und Produktionsteile für den Endverbrauch zu ermöglichen.
 
Im heutigen Interview informiert uns Dr. Joshua Martin, CEO von Fortify, über diese aufregende Technologie von Fortify und erläutert, was das Wachstum des Composite-3D-Drucks vorantreibt.
 

Erzählen Sie uns ein bisschen über Fortify?

Fortify ist ein in Boston ansässiges Unternehmen für additive Fertigung, dass eine Plattform der nächsten Generation für den Verbunddruck auf den Markt gebracht hat.
 
Wir hier bei Fortify konzentrieren wir uns darauf die Leistung von faserverstärkten Materialien mit einer Auflösung zu kombinieren, die Sie traditionell von Fotopolymer-Technologien wie SLA und DLP erwarten würden.
 
Wir haben das Unternehmen gegründet, weil wir es satt hatten, uns zwischen Form und Funktion entscheiden zu müssen. Traditionell gab es einen Kompromiss zwischen einem Prototyp der wie das Original aussieht, aber in Bezug auf die Leistung eher schlecht ist, oder einem Teil, das ein funktionaler Prototyp ist, der jedoch von der Passform und dem Finish einer Serienproduktion weit entfernt liegt.
 
Wir bei Fortify glauben, dass die Polymerchemie allein nur einen kleinen Teil des für die technische Anwendungen benötigten Grundstücks erreichen kann. Viele der Basismaterialien die innerhalb von Photo Polymeren verwendet werden, haben sich in den letzten Jahrzehnten nicht wirklich verändert. In den letzten 25 bis 30 Jahren basierten diese weitgehend auf ein und derselben Art von chemischen Zusammensetzungen, obwohl sich die Dinge in den letzten fünf Jahren beschleunigt haben.
 
Fortify bringt eine Technologie auf den Markt, mit der wir die hochauflösenden Chemikalien mit Verstärkungsadditiven füllen können. Das bietet den entscheidenden Vorteil, die Ausrichtung der Verstärkungspartikel steuern zu können.
 
Wenn Sie sich alle vorhandenen 3D-Drucktechnologien ansehen, sind SLA / DLP-basierte Plattformen hinsichtlich der Oberflächengüte und Genauigkeit der vom Drucker gelieferten Teile am weitesten fortgeschritten.
 
Wir haben eine Technik entwickelt, mit der wir die Fasern in einem flüssigen Medium magnetisch ausrichten können. Die Teile, die wir drucken, sind im Wesentlichen die bis dato mit der höchsten Auflösung hergestellten Verbundwerkstoffe. Im Vergleich zu anderen Formen von additiven Verbundwerkstoffen verlassen Sie sich normalerweise auf Scherkräfte, um die Partikel auszurichten und die Festigkeit zu optimieren. Scherung ist jedoch nicht immer die am einfachsten zu kontrollierende Kraft.
 
Mit der Magnetbaugruppe können wir jedoch mehrere Eigenschaften wie Festigkeit, Steifheit und Wärmeleitfähigkeit in drei Dimensionen in jedem Voxel steuern.
 

Umfasst dies Ihre DCM-Plattform (Digital Composite Manufacturing)?

Ja. Die DCM-Plattform ermöglicht es uns alles zu optimieren, von der Glasfaserarchitektur bis hin zur Leistung. Dies umfasst Hardware, Software und Materialien.
 
Die spezifische magnetische Ausrichtungstechnologie wird Fluxprint ™ genannt. Hierbei geht es mehr um das Anlegen von Magnetfeldern an die Aufbaufläche, um ein magnetisch empfindliches Material orientieren zu können.
 

Welche Branchen und Anwendungen eignen sich am besten für Ihre Technologie?

Wir haben eine Rollout-Strategie, die es uns ermöglicht, zunächst den Werkzeugbereich zu nutzen, da wir an bestimmten Benchmarking-Anforderungen für die Endanwendung der Teilefertigung arbeiten.
 
In Bezug auf Werkzeuge liegt unser Wettbewerbsvorteil darin, dass wir die gleiche Auflösung bieten können die Sie von einer Fotopolymer-Technologie erwarten würden. Mit einer Fähigkeit, Temperaturen von ca. 300 ° C standzuhalten während wir die in unserer Klasse beste Festigkeit und Steifheit beibehalten.
 
Wir sind sehr gut aufgestellt, um den Spritzgussmarkt zu durchbrechen, ein Markt in dem die Werkzeuginvestitionen erheblich sind und die Herstellung von Werkzeugen viel Zeit in Anspruch nimmt. Der Spritzgussmarkt wurde in den letzten zehn Jahren von anderen Lösungen geprägt, die jedoch das Problem der Leistungsauflösung noch nicht ganz gelöst haben. Wir können ein Tool in einer Stunde drucken, während es 10 Wochen dauern kann, dasselbe Tool konventionell zu beziehen.
 
Wir sind stark auf dem Markt engagiert, da unsere Werkzeuge deutlich mehr Aufnahmen und Zyklen verarbeiten können als die Lösungen von unseren Mitbewerbern. Wir werden bald demonstrieren können, wie sie mit der Herstellung kleiner Stückzahlen für hochwertige Anwendungen umgehen können.
 
Wir haben jedoch bereits mehrere aktive Projekte, die die Produktion von Endverbrauchsteilen mithilfe der DCM-Plattform eröffnen werden. Unsere Technologie ermöglicht es uns, die physikalische Eigenschaften zu verbessern, die über Festigkeit und Steifigkeit hinausgehen, wie z.B. die Ermöglichung der Herstellung von Hochleistungsteilen mit Zertifizierungen wie Brandschutz (Entflammbarkeit, Rauchentwicklung und Toxizität).
 
Wir glauben, dass die Zukunft der Anwendung im Additivbereich davon abhängt, die Materialpalette zu erweitern, um die Anwendungen abzudecken, die derzeit von der Standardsuite von Polymeren abgedeckt werden können. Kosten und Durchlauf sind dabei natürlich genauso wichtig und es gibt keine besseren Beispiele für das Erreichen der richtigen Ziele als die auf Photo Polymer basierenden Technologien.
 

Wie beurteilen Sie den aktuellen Stand des Composite-3D-Drucks und wie entwickelt sich die Technologie?

 
Interessant ist, dass die Branche des 3D-Drucks der letzten 10 Jahre und die Bereiche, in die Unternehmen investieren, sehr asymmetrisch sind.
 
Was ich damit meine, ist, dass buchstäblich Milliarden von Dollar in Richtung Polymer-3D-Druckunternehmen und Metall-3D-Druckunternehmen fließen. Erst kürzlich gab Carbon bekannt, dass sie weitere 260 Millionen US-Dollar erhalten haben. Dieses eine Unternehmen allein hat in rund sechs Jahren über 600 Millionen US-Dollar erhoben.
 
Im Composite-Bereich gibt es vielleicht fünf Unternehmen, wie Markforged, Arevo, Continuous Composites und Impossible Objects, die sich wirklich mit der Technologie beschäftigen und Teile in diesem Segment herstellen. Carbon allein, eines von vielleicht 150 Unternehmen im Bereich des Polymer-3D-Drucks, hat jedoch mehr Geld angesammelt als alle 3D-Verbunddruckunternehmen zusammen.
 
Wenn Sie sich ansehen, wie sich dies auf den Markt auswirkt, dann haben Sie im Vergleich zu den Verbundwerkstoffen deutlich mehr Kapital im Polymer3D und dem Metall3D Druck. Betrachtet man jedoch die Marktchancen zwischen Kunststoffen, Metallen und Verbundwerkstoffen, so sind sich diese sehr ähnlich. Sie alle sind weltweit größer als 300 Milliarden US-Dollar.
 
Sie haben einen massiven Polymermarkt, auf dem Sie beispielsweise Spritzgussverfahren einsetzen, und Sie haben einen massiven Metallmarkt, auf dem für einige Anwendungen Schnittmetalle, Gussmetalle und Metallspritzgussverfahren eingesetzt werden.
 
Dann haben Sie diesen riesigen Markt für Verbundwerkstoffe, der aus manuellem Laminieren, Spritzgießen, faserverstärkten Kunststoffen usw. besteht.
 
Alle diese Märkte sind riesig. Aber auf der Seite des 3D-Drucks fließen die Investitionen jedoch in hohem Maße in ältere Technologien wie das Extrudieren von Thermoplasten und lichtbasierte Verfahren ein.
 
Das heißt dass der Bereich der Verbundwerkstoffe vielleicht das neueste Segment im 3D-Druck ist. Das bringt viele Herausforderungen mit sich, bietet jedoch auch viele Möglichkeiten.
 
So wie wir es sehen, haben sich die meisten Unternehmen in der Verbundindustrie bisher auf extrusionsbasierte Techniken wie FDM konzentriert. Das Problem ist, dass hierdurch einige der Hauptfehler von FDM nicht wirklich umgangen werden. Eine schlechte Oberflächengüte und Anisotropie z.B., wenn Sie ein Material haben, das in einer Richtung zehnmal stärker ist als in einer anderen.
 
Es wird sehr stark verbesserte Anwendungen dafür geben, aber ich denke, im Bereich der Verbundwerkstoffe wird nach Wegen gesucht werden um ein besseres Maß an Isotropie, Vorhersagbarkeit, besserer Kontrolle und Leistung zu erreichen, die nicht nur durch Maximierung der Stärke in ein paar Richtungen vorgegeben sind.
 
Unsere Mission bei Fortify ist es, 3D-Druck im Hochdurchlauf zu ermöglichen. Mit Materialien die normalerweise mit traditionellen Mitteln geschnitten oder hergestellt werden müssen.
 
Es gibt zum Beispiel viele Materialien, die traditionell entweder von Hand zusammengebaut werden oder die in einem riesigen Block beschafft werden, der sehr teuer ist, und dann bearbeitet werden, um das Teil zu erhalten. Wir bauen diese Arten von Materialien in unsere Plattform ein, so dass Sie sie direkt in 3D drucken können.
 

Warum hat die Branche so lange gebraucht, um Verbundwerkstoffe als große Chance für den 3D-Druck zu erkennen?

Das ist eine sehr gute Frage. Ich denke, ein Großteil davon hängt mit der Reife des Käufermarktes zusammen. Mit anderen Worten, von 2000 bis 2014 befand sich die Branche in einem Zustand, in dem viel einfacher hängende Früchte zu holen waren.
 
Als Formlabs Form1 vorstellte, war dies der erste echte hochauflösende Desktop-3D-Drucker in dieser Preislage. Das ist es, was ihr Branding erfassen konnte. Inzwischen gibt es 10 bis 100 Unternehmen, die versuchen, dasselbe zu tun.
 
Wenn Sie sich dann Markforged ansehen, haben diese den ersten Komposite 3D-Drucker in 2014 herausgebracht. FDM gibt es jedoch bereits seit Jahrzehnten und SLA seit dem es Chuck Hull in den 80er Jahren erfunden hat.
 
Die Branche war nicht unbedingt bereit, Verbundwerkstoffe einzuführen, da sie noch immer lernt den 3D-Druck im Allgemeinen anzuwenden. In Bezug auf Design und Benchmarking gibt es noch viele Hindernisse, deren Lösung noch einige Zeit in Anspruch nehmen wird.
 
Es gibt einen Grund dafür, warum Verbundwerkstoffe traditionell nur für sehr leistungsstarke und kostenintensive Anwendungen wie Luft- und Raumfahrtkomponenten oder hochwertige Freizeitgeräte wie Autoteile und Fahrräder verwendet wurden.
 
Wenn Sie sich den Gartner-Hype-Zyklus ansehen, sind wir an einem Punkt angelangt, an dem die Anwendungen im industriellen Bereich langsam richtig Fuß fassen.
 
Zuerst bestand der allgemeine Ansatz darin, den 3D-Druck überall verfügbar zu machen. Diese Perspektive hat sich jetzt geändert, und es wird sich mehr auf die Spezialisierung konzentriert. Die gesamte Branche wird immer mehr spezialisierter, um sicherzustellen, dass der technische Spielraum wirklich den spezifischen Anwendungsanforderungen entspricht. Es gibt immer mehr gezielte Anstrengungen zur Lösung sehr spezifischer Probleme, und hier sind Verbundwerkstoffe wirklich nützlich.
 

Wenn Sie über die AM-Branche im Allgemeinen nachdenken, wie sehen Sie die Entwicklung in den nächsten fünf Jahren?

 
Wenn Sie an den jährlichen Branchenkonferenzen teilnehmen, können Sie in der Regel feststellen, in welche Richtung die Unternehmen die Branche bewegen wollen.
 
Wenn wir auf die letzten fünf Jahre zurückblicken, dann haben wir dort angefangen, ein erstes Flüstern über den Industriedruck zu hören. Das Ziel bestand nicht mehr darin, dem Verbraucher 3D-Drucktechnologien zur Verfügung zu stellen, sondern diese in hochwertige Industrieumgebungen einzubringen, in denen wir die Herstellung „ohne Bediener“ durchführen können.
 
Unternehmen wie Carbon haben bereits große Schritte unternommen, um dies zu erreichen, obwohl noch uns noch ein langer Weg bevorsteht. Ich denke, dass eines der Themen, auf die wir uns in den nächsten fünf Jahren konzentrieren werden, Hardware-, Software- und Materialinnovationen sind.
 
Wenn Sie sich genauer ansehen, was die Pharmaindustrie mit Batch-Genealogie gemacht hat, das wird durch maschinelles Lernen allmählich bereits umgesetzt.
 
Die Idee wie Sie den digitalen Faden von der Chargennummer Ihrer Rohstoffe über alle Prozesse, die das Material während des Drucks durchläuft, bis zur Nachprüfung und Validierung verfolgen können. Diese muss im 3D-Druck ernst genommen werden, da diese im traditionellen Fertigungsbereich bereits ziemlich gut definiert ist.
 
Eine andere Möglichkeit ist, dass sich Unternehmen in den nächsten fünf Jahren darauf konzentrieren müssen, ein hohes Maß an Wiederholbarkeit und Zuverlässigkeit zu demonstrieren.
 
Der Grund, warum es beruhigend ist, verschiedene Arten herkömmlicher Materialien zu verwenden, liegt darin, dass Sie bei der Beschaffung von kaltgewalztem Stahl wissen, was Sie in Bezug auf Eigenschaften und Leistung erwarten können und wie Sie damit arbeiten müssen.
 
Das Problem beim 3D-Druck ist derzeit, dass es immer noch einen großen Variabilitätsbereich gibt. Wenn Sie beispielsweise zwei der gleichen Drucker kaufen und zwei Wochen lang direkt auf beiden Druckern drucken, sammeln Sie nur Proben zum Testen.
 
Wenn Sie dann alle diese Proben testen, erhalten Sie eine Datenwolke die sich überall und nirgends befindet. Die Frage ist also, wie ein Ingenieur ein bestimmtes Maß an Vorhersehbarkeit erreichen soll, insbesondere wenn er die Technologie in großem Maßstab einsetzen möchte.
 
Teil des maschinellen Lernprozesses ist es daher, ein hohes Maß an Wiederholbarkeit einzuführen und es dem Benutzer zu ermöglichen, leichter vorherzusagen, wie die Leistung funktionieren wird.
 

Was sind einige der Herausforderungen, die die Branche bewältigen muss?

Gegenwärtig gibt es viele Hindernisse für die Verwirklichung des Ziels von Industrie 4.0 im 3D-Druck. Wir sprechen von verteilter Fertigung, von höherem Durchlauf, hoher Wiederholgenauigkeit und geringeren Kosten pro Einheit.
 
Um diese Ziele zu erreichen, muss die Industrie die Maschinen weniger wie 3D-Drucker als viel mehr wie Fertigungseinheiten behandeln und viele der Prüfungen und Abwägungen durchführen, die ein traditionelles Fertigungssystem haben würde.
 
Wenn Sie zur Internationalen Ausstellung für Fertigungstechnologie (IMTS) gehen, ist dies demütigend, denn von etwa 140.000 Besucher stammen ca. 90% aus der traditionellen Fertigung. 3D-Druck ist nur ein Tropfen auf den heißen Stein.
 
Sie bekommen dort ein Gefühl dafür, wie ausgereift viele dieser traditionellen Systeme sind. Aber wir sind auf dem richtigen Weg, da AM-Maschinen jetzt so aussehen und sich so anfühlen und so viele Ein- und Ausgänge haben wie ein herkömmliches Fertigungssystem, wie eine CNC.
 

Wie lange wird es dauern, bis die Branche mehr als nur einen kleinen Prozentsatz des gesamten Fertigungsmarktes ausmacht? Oder sollte die Technologie sozusagen als gesondert angesehen werden?

Ich denke, ein Vergleich der Größe der AM-Branche mit dem gesamten Fertigungsmarkt ist nicht der beste Ansatz, da die Branche nicht nur dazu geeignet ist Spritzguss oder CNC zu ersetzen. Es wäre schade wenn dass das einzige Ziel wäre.
 
Es muss viel Wert auf die neuen Arten von Anwendungen und die vielen Vorteile gelegt werden, die nur mit Additiven erreicht werden können.
 
Dies ist ein großer Teil dessen, worauf wir uns bei Fortify freuen: Die Möglichkeit, mithilfe einer Vielzahl von AM-Technologien ein Teil zu erstellen, das nicht nur stark ist, sondern auch eine einzigartige Geometrie und eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Das schafft neue Märkte.
 
Aber ich denke, es wird einige Zeit dauern, bis wir dieses Ziel erreicht haben, obwohl es natürlich kein Nullsummenspiel ist.
 

In diesem Jahr kündigte Fortify eine Finanzierungsrunde von 2,5 Millionen US-Dollar an. Was bedeutet diese Investition für die Zukunft von Fortify?

Die Finanzierungsrunde, die wir im Januar angekündigt haben, war eine Zusammenfassung einer bereits abgeschlossenen Finanzierung. Unser System soll im Wesentlichen für den Betatest vorbereitet und in die Hände der Benutzer gelegt werden mit denen wir bereits sehr eng zusammenarbeiten. Wir haben gerade eine weitere 10-Millionen-Dollar-Serie A abgeschlossen, die von Accel Partners geführt wird.
 
Wir möchten das System so einrichten, dass unsere Kunden, die uns für die Herstellung von Teilen für ihre aktuellen Fertigungsanforderungen bezahlen, dieses auch tatsächlich nutzen können
 
Unsere ersten beiden Materialsysteme gaben uns ein gutes Feedback zum Workflow zwischen Hardware-Software und Materialien.
 
Der nächste Schritt besteht also darin, die Gelegenheit zur Werkzeugherstellung zu nutzen und dann damit zu beginnen, Endanwendungsteile für andere technische Systeme zu identifizieren und zu produzieren.
 

Können Sie uns mehr über Ihre Zusammenarbeit mit dem Chemieunternehmen DSM erzählen? Was bedeutet diese Partnerschaft für Fortify und Ihren Kunden in Zukunft?

 
DSM war der erste Partner unserer offenen Materialplattform. Die Idee hinter dieser Plattform ist, dass wir nicht der alleinige Betreiber sein wollen, wenn es um die Materialformulierung geht. Wir möchten uns auf die Additive, die Hardwaresysteme und die Softwaresteuerung konzentrieren können, damit Kunden mehr als eine Wahlmöglichkeit haben, wenn es um die Lieferanten geht
 
Wenn es also um Unternehmen wie BASF, DSM, Mitsubishi und Henkel geht, hat jedes dieser Unternehmen seine einzigartigen Vorteile und Anwendungen im Bereich der additiven Fertigung. Und wir möchten mit ihnen so zusammenarbeiten, dass wir ihnen mehr Wert bieten und nicht einfach nur die gesamte Zulieferkette kontrollieren.
 
Insbesondere bei DSM suchen wir hier nach Möglichkeiten, einige ihrer Systeme mit deren Anwendungen unter eine Haube zu bringen. Sie haben ein angemessenes Maß an Zähigkeit. Sie können Festigkeit und Steifheit bei ca. 100 ° C beibehalten.
 
Darüber hinaus kann die Fortify-Technologieplattform ein viel höheres Maß an Festigkeit, Steifigkeit und Kriechfestigkeit aufweisen und bei höheren Temperaturen eingesetzt werden. Dies würde es unseren Materialpartnern ermöglichen, Lösungen für ihren bestehenden Kundenstamm bereitzustellen, die nicht unbedingt alles bieten, was sie von der Technologie erwarten.
 
Für Fortify ist das großartig, da DSM einer der weltweit führenden Fotopolymerhersteller ist. Wir freuen uns, mit ihnen arbeiten zu dürfen. Sie sind eine großartige Gruppe von Menschen und zusammen können wir mit unseren Technologien ziemlich weit voran kommen.
 

Sie haben das offene Materialmodell angesprochen. Glauben Sie, dass dies die Zukunft der 3D-Druckmaterialien ist?

Wenn Sie sich die Computerindustrie in den 80er Jahren ansehen, war sie vertikal integriert. So würde IBM z.B. Speicher und Prozessoren herstellen und außerdem die dazugehörige Software und Peripheriegeräte.
 
Dann änderte sich die Branche. Wenn Sie sich diese jetzt ansehen, gibt es heute Unternehmen, die sich auf jedes dieser Segmente spezialisiert haben: Software, Prozessoren, Speicherchips und so weiter. Der Markt wurde dekompartmentiert.
 
In gewisser Weise folgt die 3D-Druckbranche dieser Entwicklung, bei der traditionelle Unternehmen wie Stratasys und 3D Systems die Hardware aufbauen, die Software entwickeln und ihre eigenen Materialien herstellen. Das bedeutet, dass Sie nur innerhalb dieser Lieferkette einkaufen können.
 
Es gibt jedoch viele Kunden, die sich mehr Optionen wünschen. Sie möchten in der Lage sein, auszuwählen, welche Materialien sie verwenden, mit dem Wissen, dass es noch eine andere Option gibt.
 
Es wird einige Zeit dauern, bis das offene Materialmodell branchenweit standardisiert ist.
 

Was halten die nächsten 12 Monate für Fortify bereit?

Wir vergrößern unser Team, um sicherzustellen, dass wir unsere Produktmeilensteine erreichen können. Wir stellen ein und möchten das Team weiter ausbauen, um unsere Beta-Programme irgendwann Anfang bis Mitte 2020 einführen zu können.
 
Dann können wir die Verfügbarkeit dieser Plattform erhöhen.
 
Wir sind der Meinung, dass wir in der Lage sind, die Technologie im Jahr 2021 bereitzustellen. Wir werden höchstwahrscheinlich Ende 2021 ein bisschen mehr Kapital benötigen, um ein System für Ende 2021, Anfang 2022, fertigen zu lassen.
 
Es liegt eine Menge aufregender Arbeit vor uns. Wir stehen bereits in engem Kontakt mit unseren Kunden.
 
Wenn Leute daran interessiert sind, sich frühzeitig zu engagieren, besteht die Möglichkeit, dies zu tun. Wir müssen uns jedoch die Aufgabe stellen, Systeme in die Hände von Menschen zu legen, mit denen wir gerade zusammenarbeiten.
 
Weitere Informationen zu Fortify finden Sie unter: https://3dfortify.com