Experteninterview:Ein Blick auf die ultraschnellen SLA-3D-Drucker in Industriequalität von Nexa3D

Wenn es um den industriellen 3D-Druck geht, sind Geschwindigkeit und Teilegenauigkeit entscheidend. Da die Akzeptanz des 3D-Drucks branchenübergreifend weiter zunimmt, sind die Hersteller von 3D-Druckern ständig bestrebt, die Druckzeiten ihrer Maschinen und die Qualität der produzierten Teile zu verbessern.

Ein solches Unternehmen ist Nexa3D , einem Hersteller von industriellen SLA-Druckern in Produktionsqualität.

Das in Kalifornien ansässige Unternehmen hat seine eigene proprietäre Technologie entwickelt, LSPc, kurz für Lubricant Sublayer Photo-curing. Durch seine LSPc-Technologie verspricht Nexa3D schnellere Druckgeschwindigkeiten und eine höhere Genauigkeit als jedes andere industrielle SLA-System auf dem Markt.

Vor allem Nexa3D, das auf der CES 2019 seine großformatige NXE400 vorgestellt hat, sagt, dass seine Technologie dazu beitragen kann, die Produktionszeiten für Prototypen und Funktionsteile erheblich zu verkürzen und gleichzeitig die Toleranz, Wiederholbarkeit und Qualität des Spritzgusses beizubehalten .

Wir haben mit Izhar Medalsy, Chief Product Officer von Nexa3D, gesprochen, um mehr über seine Technologie, die Marktchancen für den 3D-Druck und die Zukunft der Branche zu erfahren.

Können Sie mir etwas über Nexa3D und das Problem erzählen, das Sie ansprechen?

Nexa3D geht drei Herausforderungen an:Geschwindigkeit, Skalierbarkeit und Wirtschaftlichkeit.

Wir haben früh erkannt, dass es auf dem Markt noch einen ungedeckten Bedarf an schnellen, großformatigen professionellen 3D-Druckern gibt. Unser Ziel ist es, die Druckzeit von Tagen oder Stunden auf Minuten zu reduzieren.

Deshalb haben wir unsere eigene Technologie – LSPc – mit einem Gerät entwickelt, das 2,5-mal größer ist als alles, was auf dem Markt erhältlich ist, und sechsmal schneller als jeder andere Drucker seiner Klasse. Dies, gepaart mit seinem Preis, macht ihn zu einem sehr attraktiven Drucker für den professionellen Markt.

Wir haben eine Bauplattform, die Dutzende und Hunderte von Teilen bestücken und in Minuten drucken kann. Dies bedeutet, dass wir nicht nur die 3D-Druckindustrie, sondern auch die traditionelle Spritzgussindustrie revolutionieren, da unsere Geschwindigkeiten und Toleranzen dem Spritzgussstandard entsprechen.

Wie Sie bereits erwähnt haben, hat Nexa3D seine eigene proprietäre LSPc-Technologie entwickelt. Könnten Sie uns erklären, wie die Technologie funktioniert?

Bestimmt.

LSPc steht für Lubricant Sublayer Photo-curing. Unsere Maschine verfügt über eine selbstschmierende Membran, die das Problem des schnellen Druckens aus mehreren Blickwinkeln löst.

Wenn Sie ein Teil mit SLA drucken, sind die Delaminierungskräfte während des Drucks einer der einschränkenden Faktoren.

Wie Sie wissen, funktioniert der 3D-Druck, indem Material Schicht für Schicht hinzugefügt wird. Bei SLA kann die Schichtdicke zwischen 25 µm und 200 µm liegen.

Sobald die Schichten dem Teil während des Druckprozesses hinzugefügt werden, neigen sie dazu, sehr brüchig und empfindlich gegenüber Abziehkräften zu sein. Daher sind Unternehmen oft gezwungen, sehr langsam zu drucken, um die Druckstruktur während des Druckprozesses nicht zu gefährden.

Unsere selbstschmierende Membran eliminiert die Kräfte zwischen dem zu druckenden Teil, das sich im grünen Zustand befindet, und dem Baubereich.

Das Harz, ein viskoses Material, muss in den bedruckten Bereich gelangen, um die nächste Schicht drucken zu können.

Durch die flexible Membran können wir das Problem der Harznachfüllung lösen, das mit anderen Techniken nicht angegangen werden kann. Dies liegt daran, dass die Membran dank ihrer Flexibilität dazu beiträgt, das Harz in jeden Bereich der Druckplattform zu übertragen, wodurch wir schneller als jede andere Maschine drucken können.

Dies sind die beiden Hauptprobleme, die wir während des Druckprozesses angehen.

Wie kann Ihre Technologie sowohl Geschwindigkeit als auch Genauigkeit garantieren?

Was wir zusätzlich zu LSPc entwickelt haben, ist eine strukturierte Lichtmetrik – sozusagen eine Light Engine. Unsere Light Engine ist insofern einzigartig, als sie eine Lichtmetrik anstelle eines DLP-Projektors wie bei herkömmlichen Techniken verwendet.

Einer der Nachteile von DLP besteht darin, dass Sie es mit Aberrationen des optischen Systems an den Rändern Ihrer Bauplattform zu tun haben. Dies liegt daran, dass Sie eine zentrale Linse haben, die einen relativ großen Bereich abdecken muss.

Wir haben die LCD-Technologie verwendet und eine einzigartige Struktur aus LEDs und optischen Führungssystemen entwickelt, die eine Lichtgleichmäßigkeit über den gesamten Baubereich ermöglicht. Diese Lichtgleichmäßigkeit zusammen mit der Detailgleichmäßigkeit (die LCD-Pixelgröße ist an jedem Punkt gleich) sind die größten Unterscheidungsmerkmale zwischen LCD und DLP.

Wir sind also nicht nur in der Lage, genaues Licht im gesamten Gebäude zu liefern Platte, aber wir sind auch in der Lage, die Einheitlichkeit auf der gesamten Bauplatte zu berücksichtigen und ein hohes Maß an Genauigkeit und Toleranzen zu garantieren, sowohl von Teil zu Teil als auch von Druck zu Druck.

Warum haben Sie sich für SLA entschieden?

Wir sahen eine Lücke in den aktuellen Fähigkeiten der Technologie und eine Nachfrage auf dem Markt, diese Lücke zu schließen.

Einerseits haben Sie die traditionellen laserbasierten SLA-Technologien. Diese sind der Goldstandard in Bezug auf Auflösung, Genauigkeit usw. Allerdings ist die Druckzeit extrem lang.

Auf der anderen Seite gibt es Unternehmen, die behaupten, schnell drucken zu können, aber es mangelt ihnen an Druckleistung und langen Nachbearbeitungszeiten.

Aus diesem Grund besteht auf dem Markt eine große Nachfrage nach schnellen Druckern. Wir sehen, dass der Markt konditioniert und bereit ist, und können diesen Bedarf mit unserer LSPc-Technologie sehr schnell decken.

Welche Branchen oder Anwendungen würden am meisten von Ihrer Technologie profitieren?

Eine ganze Reihe von Branchen würde davon profitieren, feste Objekte mit hoher Geschwindigkeit drucken zu können.

Eine naheliegende Anwendung ist natürlich das Rapid Prototyping. Anstatt Designiterationen auf wöchentlicher Basis mit herkömmlichen Technologien oder in Tagen oder Stunden mit aktuellen 3D-Drucktechnologien zu erstellen, können Sie jetzt minütlich iterieren. Das bedeutet, dass Sie mehrere Design-Iterationen an einem Tag durchlaufen, die Produktentwicklung beschleunigen und Entscheidungen viel schneller treffen können, als wir es derzeit gewohnt sind.

Automotive ist in Bezug auf bestimmte Branchen eine Schlüsselbranche. Wir haben einen strategischen Partner, Techniplas, einen Tier-1-Anbieter für die Automobilindustrie. Als Partner ihres Open-Innovation-Programms sind wir in der Lage, die Automobilindustrie und ihre realen Anwendungen zu bedienen, vom Prototyping bis hin zu realen Fertigungsteilen.

Warum ist die Automobilindustrie ein so wichtiger Schwerpunkt für Nexa 3D?

Die Automobilindustrie hat mehrere Anforderungen, die den 3D-Druck zu einem idealen Werkzeug machen.

Die erste ist die Gewichtsreduktion. Der 3D-Druck kann durch topologische Optimierung und generatives Design Teile drucken, die mit herkömmlichen Technologien nicht hergestellt werden können.

Teile aus Spritzguss und Druckguss können wir zum Beispiel nehmen und optimieren, um das Gewicht eines Teils deutlich zu reduzieren.

Das andere ist das Produktionsvolumen. Wenn ein Automobilhersteller Hunderttausende Stückzahlen produzieren möchte, ist die Herstellung von Formen für jedes Teil sehr teuer. Der 3D-Druck ermöglicht es Ihnen, mit einer einzigen Technik mehrere Teile sehr schnell bereitzustellen und im laufenden Betrieb zwischen verschiedenen Teilen zu wechseln.

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

Erstens denke ich, dass die Forderung nach Geschwindigkeit viele Trends diktieren wird.

Die Leute verstehen die Fähigkeiten der Technologie und viele großartige Unternehmen haben die Arbeit geleistet, den Markt zu schulen und zu konditionieren.

Wenn wir den 3D-Druck auf dem Dentalmarkt als Beispiel nehmen, sehen wir derzeit eine Akzeptanzrate von 5–8 %. Aber in den nächsten fünf Jahren sagen die Zahlen eine Akzeptanz von 80 % voraus.

Schuhe sind ein weiteres Beispiel für einen wachsenden Bedarf an 3D-Druck. Die Branche ist bestrebt, die Technologie in breitere Prozesse zu integrieren und zugänglicher zu machen. Ich denke also, dass wir mit der Weiterentwicklung der Materialien und Fähigkeiten auch hier eine größere Akzeptanz erleben werden.

Und wir fangen gerade erst an, mit der Automobilindustrie an der Oberfläche zu kratzen. Mit der Verbesserung der Geschwindigkeit und der Materialien werden wir eine enorme Veränderung im Designprozess und die Einführung neuer Modelle auf den Markt sehen. Tatsächlich wird der Markt schnellere Design-Iterationen für neue Modelle verlangen, weil die Technologie dazu in der Lage ist.

Wir sehen auch die Integration zwischen 3D-Druck und anderen disruptiven Technologien wie KI und Virtual Reality. Diese Technologien werden in Kombination mit dem 3D-Druck die Produktionszeiten erheblich verkürzen.

Da der Markt die Vorteile des 3D-Drucks anerkennt, denke ich, dass die Akzeptanzrate im Allgemeinen exponentiell zunehmen wird. Letztendlich wollen wir traditionelle Fertigungstechniken durchbrechen – und wir sprechen von Billionen von Dollar an Geschäft, die sofort für den 3D-Druck geeignet sein werden.

Wie würden Sie einem Unternehmen raten, das den 3D-Druck einführen möchte, aber nicht weiß, wo es anfangen soll?

Das ist eine der Herausforderungen, die wir immer wieder sehen, und eines der Dinge, auf die wir uns wirklich konzentrieren, ist, die Technologie einem breiteren Publikum zugänglich zu machen.

Kleine und mittelständische Unternehmen verstehen, dass die Industrie 4.0-Revolution kommt, aber es ist schwer für sie, sich zu verabschieden – entweder weil sie nicht über den internen Talentpool oder die Mittel verfügen um einen vollständigen Satz von Fähigkeiten aufzubauen.

Mein Vorschlag für diese Unternehmen ist, zuerst genau zu verstehen, was Ihre Bedürfnisse sind. Verstehen Sie, dass der 3D-Druck Ihnen die Möglichkeit gibt, Ihre Design- und Fertigungskapazitäten auf die nächste Stufe zu heben.

Dennoch ist es auch wichtig, die Grenzen des 3D-Drucks zu verstehen und dass die Einführung der Technologie kein Alles-oder-Nichts-Ansatz ist. Fragen Sie sich, wie kann der 3D-Druck meine bestehenden Methoden ergänzen und verbessern?

Wenn Sie beispielsweise derzeit in Ihrem Design-Iterationsprozess eingeschränkt sind, indem Sie mit einem Remote-Anbieter zusammenarbeiten, der Wochen braucht, um Ihre Designs zurückzugeben, versuchen Sie, in einen 3D-Drucker zu investieren, ihn in Ihre Umgebung zu integrieren und zu vergleichen die Zeit, die für den gleichen Vorgang benötigt wird. Dies hilft Ihnen auch zu verstehen, wie es in Ihre breiteren Prozesse integriert werden kann.

Nexa3D präsentierte seine NXE400-Maschine auf der CES 2019. Können Sie die wichtigsten Spezifikationen der Maschine erläutern?

NEXE400 ist unser Drucker der Spitzenklasse.

Es hat ein Druckvolumen von 16L, eine Baufläche von 270mm x 165mm und die Toleranzen des Spritzgusses. Wenn Sie das mit einer Geschwindigkeit von bis zu 1Z Zentimeter pro Minute kombinieren, können Sie jetzt viele Teile sehr schnell drucken.

Darüber hinaus können Sie über die vordere Benutzeroberfläche den Druck und die Lebensdauer der Membran überwachen. Da die Maschine für den Druck großer Teile ausgelegt ist, ist die Harznachfüllfunktion wichtig – wir möchten nicht, dass der Benutzer während des Drucks Harz nachfüllen muss. Wir sind in der Lage, Harz in der Maschine zu lagern und die Harzfüllstände während des Drucks zu verwalten.

Wir wissen auch, dass die Automatisierung des Prozesses wichtig ist, weshalb wir alles so konzipiert haben das ermöglicht uns, den Prozess zu rationalisieren. Wir haben zum Beispiel eine Wasch- und Aushärtungsanlage für die Automatisierung eingerichtet. Unsere Bauplatte ist so konzipiert, dass ein Roboterarm die Bauplatte vom Drucker zur Wasch- und Aushärtestation bringen kann, wodurch der gesamte Herstellungs- und Prototyping-Prozess automatisiert wird.

Unsere Software verwendet die Voxel-Technologie, um die Teile auszurichten und Stützen auf intelligente Weise hinzuzufügen, indem wir die von uns entwickelten Lernalgorithmen verwenden. Das Interessante an der Voxel-Technologie ist, dass wir uns jetzt die physikalischen Eigenschaften des Teils ansehen und Entscheidungen über die Ausrichtung des Teils und das Hinzufügen von Stützen treffen können, die nicht nur auf dem Aussehen des Teils, sondern auch auf seinen physikalischen Eigenschaften basieren. Es ist ein einzigartiger Ansatz für den Druckprozess.

Schließlich entwickeln wir auch unsere eigenen proprietären Materialien. Wir haben Materialien für Hochgeschwindigkeits-, Engineering- und anspruchsvolle Anwendungen. Dazu beigetragen hat unsere Partnerschaft mit BEGO, einem führenden Dentalhersteller. Sie verfügen über von der FDA zugelassene Harze, die in Kombination mit unserer Auflösung und unseren Druckgeschwindigkeiten Dentalteile mit Toleranzen und Geschwindigkeiten drucken können, die derzeit unerreicht sind.

Was hält die Zukunft für Nexa 3D bereit?

Wir suchen nach schnelleren Druckzeiten – wir sind derzeit 40-mal schneller als der herkömmliche 3D-Druck und wollen dies noch weiter verbessern. Und da es Anwendungen gibt, die noch größere Bauflächen erfordern, möchten wir die Druckgröße und das Volumen unserer Maschinen erhöhen.

Wir konzentrieren uns auch auf die Herstellung neuer flexibler und ABS-ähnlicher Materialien sowie Materialien, die Ihnen eine längere UV- und Temperaturbeständigkeit verleihen.

Eines der interessanten Dinge, die uns aufgefallen sind, ist die weit verbreitete Meinung, dass Sie ein Experte für 3D-Druck sein müssen, um einen 3D-Drucker verwenden zu können. Wir versuchen, dieses Paradigma zu durchbrechen, indem wir intelligente Tools in unserer Software verwenden, mit denen Sie sie mit einem Klick verwenden können.

Wir konzentrieren uns auf die Entwicklung neuer Algorithmen für unsere Software, die machen den 3D-Druck für unsere Kunden so transparent und benutzerfreundlich wie möglich.

Die Analogie, die wir oft verwenden, ist „STRG+P“. Letztlich möchten wir 3D-Druck als System haben, bei dem Sie nur eine Datei hochladen müssen und die Maschine den Rest für Sie erledigt.

Schließlich planen wir, unsere Early-Access-Programme noch in diesem Jahr zu starten und unsere Maschinen in der zweiten Jahreshälfte 2019 auszuliefern.

Irgendwelche letzten Gedanken?

Ich denke, die Zukunft ist für den 3D-Druck sehr spannend.

Es ist fantastisch, dass es viele Unternehmen gibt, die in der Branche viel Interesse und Nachfrage erzeugen und den Markt darüber aufklären, was die Technologie leisten kann. Wir bei Nexa3D sind zuversichtlich, dass wir die nächste Evolutionsstufe des 3D-Drucks mit einer Technologie liefern können, die die Branche revolutionieren wird.

Über Izhar Medalsy

Dr. Izhar D. Medalsy ist Chief Product Officer von Nexa3D, einem Hersteller von ultraschnellen 3D-Druckern in Industriequalität. Izhar ist ein erfahrener Technologie- und Produktmanagement-Führer mit umfassenden Kenntnissen und Fachkenntnissen in den Bereichen Optik und Materialwissenschaften.

Vor NEXA3D war Izhar Director of Business Development and Product Management bei Wyatt Technology, dem Weltmarktführer im Bereich Licht Streutechnologie.

Izhar promovierte in Physikalischer Chemie an der Hebrew University of Jerusalem, gefolgt von einem Postdoc-Forschungsaufenthalt in Biophysik an der ETH Zürich, Schweiz.

Um mehr über Nexa3D zu erfahren, besuchen Sie: https://nexa3d.com