Experteninterview: Davide Marini, CEO von Inkbit, über das Potenzial des Multi-Material-Inkjet-3D-Drucks

Der 3D-Druck wird immer intelligenter, da immer mehr Unternehmen künstliche Intelligenz (KI) in die Technologie integrieren möchten. Ein Beispiel ist Inkbit, ein US-amerikanisches Start-up, das einen 3D-Inkjet-Druck mit mehreren Materialien „mit Augen und Gehirn“ entwickelt hat.
 
Obwohl es schon seit einiger Zeit Multi-Material-3D-Druck gibt, wurde die Technologie hauptsächlich für Prototyping-Zwecke eingesetzt. Ziel von Inkbit ist es, die Technologie durch die Entwicklung eines Inkjet-3D-Druckers zu revolutionieren, der für die Produktion von Endteilen geeignet ist.
 
Um mehr über die neue Multi-Material-Technologie zu erfahren, haben wir uns mit Davide Marini, CEO von Inkbit, getroffen. 
 
Im Interview erklärt Marini, was die Inkbit-Technologie, ihre Hauptanwendungen und die Aussichten des Unternehmens für das kommende Jahr so einzigartig macht. 
 

Erzählen Sie mir über Inkbit?

Ich wurde den Erfindern der Inkbit-Technologie vorgestellt, als sie noch an einem frühen Prototypen bei MIT arbeiteten. Zu der Zeit wusste ich sehr wenig über den 3D-Druck, aber die Idee, eine Maschine mit einem Satz Augen auszustatten, erregte sofort meine Vorstellungskraft. Wir haben schließlich im Sommer 2017 Inkbit aus MIT herausgesponnen.
 
Das wichtigste Unterscheidungsmerkmal unserer Technologie ist ein in unseren 3D-Drucker integriertes Bildverarbeitungssystem, das die Maschine intelligent macht.
 
Wie Sie wissen, arbeitet der 3D-Druck Schicht für Schicht, aber in unserer Maschine wird jede Schicht sofort nach der Abscheidung in einer Auflösung von Mikrometern gescannt. Wenn Abweichungen von der erwarteten Geometrie auftreten, werden diese sofort in Echtzeit korrigiert, indem die nächste Ebene neu zugeordnet wird. 
 
Dieses Element kümmert sich um alle zufälligen Fehler. Beispielsweise könnte es sich um eine verstopfte Düse im Druckkopf oder um einen nicht vorhersehbaren Fehler handeln. Der interessante Aspekt eines integrierten Bildverarbeitungssystems besteht darin, dass wir nicht nur diese zufälligen Fehler korrigieren, sondern auch das Materialverhalten während des Druckvorgangs vorhersagen können. 
 
Und das tun wir, weil wir von jedem Scan auf jeder Ebene aus Zugriff auf den Datensatz haben. Nehmen wir zum Beispiel an, dass ein Material dazu neigt, zu schrumpfen. Da wir jede Schicht scannen, kann die Maschine das bestimmte Verhalten dieses bestimmten Materials lernen. Daher wird beim nächsten Mal eine etwas größere Geometrie gedruckt, um das Schrumpfen im Voraus zu kompensieren.
 
Da wir über ein in die Maschine integriertes Bildverarbeitungssystem verfügen und die Maschine mit einer Reihe von Augen ausgestattet haben, können wir jetzt spezialisierte KI-Algorithmen erstellen, um systematische Fehler zu vermeiden, die durch ein bestimmtes Materialverhalten wie z. B. Schrumpfen oder fließen, etc. verursacht werden können. 
 
Es gibt noch einen weiteren Vorteil: Jedes Teil, das wir drucken, wird mit einer digitalen Aufzeichnung geliefert. Dies ist möglich, weil wir jede Schicht scannen, um im Wesentlichen – fast wie bei einem medizinischen CT – jeden Teil am Ende des Drucks zu rekonstruieren. Dies ermöglicht Kunden eine 100% ige Qualitätskontrolle. 
 
Angenommen, Sie möchten einen sehr komplexen Materialverteiler mit einer komplexen Struktur interner Kanäle drucken. Woher wissen Sie, dass das, was Sie gedruckt haben, tatsächlich das ist, was Sie wollten? 
 
In unserem Fall wissen wir es, weil der Druck in jeder Schicht gescannt wurde. Das ist ein großer Vorteil für den Kunden. 
 
Dank unseres Bildverarbeitungssystems stellt unser Drucker Teile rein berührungslos her. Es ist also keine mechanische Abflachung erforderlich, wie sie heutzutage beim Materialspritzen erforderlich ist. Dadurch können wir mit besseren Materialien drucken. 
 
Wie man sieht, haben wir viele Vorteile, aber alle beruhen auf einem einzigen Prinzip, nämlich der Idee eines in die Maschine integrierten Bildverarbeitungssystems.
 

Wie unterscheidet sich Ihre Technologie von anderen derzeit verfügbaren Technologien?

 
In Bezug auf die Vorteile für den Kunden gibt es heute, zumindest nach meinem besten Wissen, keine einzige Lösung, die den 3D-Druck verschiedener Materialien im selben Teil und mit Materialien in Produktionsqualität ermöglicht. 
 
Wenn Sie sich eine Zwei x Zwei Matrix vorstellen, bei der wir auf der X-Achse beispielsweise Einzelmaterial versus Mehrfachmaterial und auf der Y-Achse Prototyping versus Produktion einfügen –  dann ist diese Zwei x Zwei Matrix ist vollständig ausgefüllt, mit einer Ausnahme: Multimaterialien für die Produktion. 
 
Heute spielt niemand mehr in diesem Bereich, weil es keine Technologie dafür gibt. Beispielsweise können Polyjet-Maschinen erstaunlich schöne Teile herstellen. Diese Drucker wurden jedoch für die Herstellung von Prototypen oder Teilen entwickelt, die wie echte Produkte aussehen und sich auch so anfühlen, jedoch in der realen Welt nicht verwendet werden können. Dies liegt hauptsächlich daran, dass die Materialien nicht für diesen Zweck vorgesehen waren. Sie sind nicht in der Lage, der harten Anforderungen zu widerstehen, wie sie zum Beispiel von einem Auto gefordert würden. 
 
In ähnlicher Weise können mit Technologien wie Multi Jet Fusion und FDM Teile mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften hergestellt werden, diese bestehen jedoch nur aus einem Material. 
 
Unsere Technologie ermöglicht es, die Leistungsfähigkeit des seit vielen Jahren bekannten Tintenstrahls zu nutzen und in der Produktionswelt einzusetzen.
 
Unsere Maschine ist für die Produktion konzipiert, um Teile, die zum Beispiel sowohl einen weichen als auch einen starren Bereich enthalten, mit derselben Konstruktion herzustellen. Angenommen, Sie möchten einen athletischen Laufschuh bauen, der im selben Druckablauf sowohl starre als auch weiche Teile enthält. Das wollen wir können. In Bezug auf Anwendungen konzentrieren wir uns auf den medizinischen Bereich, in dem Sie manchmal Teile aus mehreren Materialien benötigen.
 
In Bezug auf die Vorteile für den Kunden möchten wir eine Plattform mit mehreren Materialien entwickeln, wo diese Materialien über die Produktionsqualität sowie Zuverlässigkeit und Konsistenz verfügen, die für echte, hochvolumige Produktionsteile erforderlich sind, und in einem Format, das pro Stück eine hundertprozentige Qualitätskontrolle ermöglicht. 
 

Könnten Sie die von Ihnen hergestellten Materialtypen und deren Vorteile in Bezug auf die Anwendungen näher erläutern?

 
Momentan haben wir 3 Materialien, in Zukunft werden wir dies weiter ausbauen. 
 
Erstens haben wir ein Epoxid, das ein hochtemperaturbeständiges Material ist. Und dies kann in Anwendungen wie der Elektronik oder in Bereichen eingesetzt werden, in denen die Bewegung und Verteilung von Hochtemperaturflüssigkeiten erforderlich ist. Unser Material ist ein echtes Epoxidharz, keine Mischung verschiedener Chemikalien. 
 
Die anderen 2 Materialien sind starre und elastomere biokompatible Materialien. Das Elastomer Material ist besonders interessant, weil es eine sehr hohe Bruchdehnung aufweist – etwa 800%.
 

Inkbit hat kürzlich eine Finanzierungsrunde in Höhe von 12 Millionen US-Dollar angekündigt. Was bedeutet dies für die Zukunft von Inkbit und wie wirkt sich dies auf Ihre Zukunftspläne aus?

 
Wir haben uns entschlossen, strategische Investoren zu Inkbit einzuladen, da wir sehr an Partnerschaften glauben. Und ich glaube, um die besten Maschinen und die besten Technologien zu entwickeln, insbesondere im 3D-Druck, sind Fachkenntnisse aus vielen verschiedenen Bereichen erforderlich. 
 
Um beispielsweise eine herausragende 3D-Druckmaschine für die Produktion herzustellen, sind Fachkenntnisse in drei verschiedenen Bereichen erforderlich. Es erfordert das Verständnis von Hardware, Chemie und modernster Software, insbesondere wenn es sich um KI handelt. 
 
Daher ist es gerade für ein Start-up-Unternehmen wirklich sehr, sehr schwierig, alle drei zu meistern, da es fast der Gründung von drei verschiedenen Unternehmen gleichbedeutend ist.  
 
Ich mag es sehr, mit bestehenden führenden Unternehmen zusammenzuarbeiten, die Experten auf ihrem Gebiet sind. Gemeinsam können wir so der Welt etwas wirklich Spektakuläres bringen. Deshalb habe ich Unternehmen aus all diesen Bereichen eingeladen.
 
Wir haben zwei Materialunternehmen – DSM und 3M, einige der weltweit führenden Materialunternehmen, und Stratasys, das weltweit führende 3D-Druckunternehmen, insbesondere, weil sie den Inkjet erfunden haben. Sie sind also die weltweiten Experten für Inkjet-Technologie. 
 
Wir haben auch eine britische Firma, Ocado. Der Grund, warum wir sie wirklich mögen, ist, dass sie uns spezifische Anwendungen in der Robotik bieten.
 

Welche Herausforderungen sehen Sie bei der Beschleunigung der Einführung des 3D-Drucks?

 
Das erste, was ich nennen würde, sind Materialien. Wir haben keine Materialien, jedenfalls noch nicht, die zumindest im Bereich der Polymere, den nicht 3D gedruckten Materialien entsprechen. Ich würde sogar sagen, dass der 3D-Druck bessere Materialien bieten sollte als die heute für den Spritzguss verfügbaren, aber bis dahin ist es noch ein langer Weg. Materialien sind also die größte Herausforderung. 
 
Die zweite Herausforderung ist die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Maschinen. Das heißt, Sie müssen sicherstellen, dass die Maschinen durchgängig Teile herstellen, die ihrem 3D-Modell entsprechen und dass diese über lange Zeiträume kontinuierlich arbeiten können. 
 
Und die dritte Herausforderung, würde ich sagen, hat mit der Denkweise des Produktdesigners zu tun, wo Ingenieure und Produktdesigner noch immer daran gewöhnt sind, im Spritzguss zu denken, während der 3D-Druck einen viel größeren Gestaltungsspielraum bietet. Es wird einige Zeit dauern, um die Menschen auf die Möglichkeiten des 3D-Drucks aufmerksam zu machen. Dies ist jedoch eher eine Gelegenheit als eine Herausforderung.
 

Wie gehen Sie die Herausforderung an, die Einstellung der Menschen zu ändern?

 
Dabei konzentrieren wir uns auf die gewünschten Anwendungen und entwickeln sowohl die Materialien als auch die Maschine in enger Zusammenarbeit mit unseren Kunden. 
 
So haben wir beispielsweise mit Johnson & Johnson an einem Produkt gearbeitet, das sie im Spritzgussverfahren herstellen. Aber als sie zu uns kamen, luden sie uns ein, unseren eigenen Input in das Design selbst einzubringen, was das Entwerfen eines neuen 3D-druckbaren Materials erforderte.
 
In Zusammenarbeit mit J & J haben wir ein spezielles Material für diese Anwendung entwickelt. Da unser System modular aufgebaut ist, können wir auch eine komplette Maschine entwerfen, die das Produkt herstellen kann. 
 
Folglich wird unser Marktansatz sehr anwendungsorientiert sein. Das heißt, wir wollen nah am Kunden sein; Wir möchten zunächst genau wissen, welches Produkt der Kunde erstellen möchte, und dieses dann in seiner Gesamtheit entwerfen. 
 

Wie sehen Sie die Entwicklung der additiven Fertigung in den nächsten 5 Jahren?

 
Ich denke, das AM das Potenzial hat, die Welt zu verändern. Ich denke auch, dass wir das Glück haben, in einer Zeit zu leben, in der sich vor unseren Augen eine Revolution abspielt, in der Art und Weise wie Produkte hergestellt werden. Ich bin wirklich sehr fasziniert von der Idee, jedem die Möglichkeit einer Fertigungslinie anzubieten. 
 

Was hält 2020 für Inkbit bereit? 

 
Der aufregendste Aspekt des nächsten Jahres wird das Testen unserer Maschinen vor Ort beim Kunden sein. Wir werden also ein paar Exemplare unserer Maschine bauen und das wird unser Alpha-Prototyp sein. Und wir suchen nach Early Adopters. Wir möchten einige Standorte auswählen,  und einige Kunden daran interessieren die Maschine an ihrem Standort zu testen. 
 
Dies wird in den nächsten 18 Monaten geschehen, sobald wir die letzte Designrunde unseres aktuellen Prototyps abgeschlossen haben. Und so würde ich sagen, dass wir in etwa 18 Monaten mindestens 5 Partnerschaften für 5 Beta-Installationen haben wollen. Der aufregendste Aspekt wird also sein, wenn wir unsere Maschine in die Fabrik bringen. 
 
Mehr über Inkbit erfahren sie hier: https://inkbit3d.com/