Experteninterview:Fortify-CEO Josh Martin über seine Digital Composite Manufacturing Technology

[Bildnachweis:Fortify]

Fortify ist ein in Boston ansässiges Startup, das einen neuen Ansatz für den Composite-3D-Druck entwickelt hat. Dieser Ansatz kombiniert die Magnetausrichtung von Verbundwerkstoffen mit der Digital Light Processing (DLP)-Technologie, sodass Benutzer hochwertige Verbundwerkstoffteile herstellen können, die sonst nicht hergestellt werden könnten.

Die Technologie namens Fluxprin t™ , treibt die Digital Composite Manufacturing (DCM)-Plattform von Fortify an. Die Plattform soll in erster Linie Unternehmen in die Lage versetzen, langlebige Werkzeuge wie Spritzgussformen und Produktionsteile für den Endverbraucher herzustellen.

Im heutigen Interview trifft uns Dr. Joshua Martin, CEO von Fortify, um mehr über die aufregende Technologie von Fortify zu erfahren und zu diskutieren, was das Wachstum des 3D-Verbunddrucks vorantreibt.

Könnten Sie mir etwas über Fortify erzählen?

Fortify ist ein in Boston ansässiges Unternehmen für additive Fertigung, das die Plattform der nächsten Generation für den Verbunddruck auf den Markt bringt.

Bei Fortify konzentrieren wir uns darauf, die Leistung von faserverstärkten Materialien mit der Auflösung zu kombinieren, die Sie traditionell erreichen würden erwarten von Photopolymer-Technologien wie SLA und DLP.

Wir haben das Unternehmen gegründet, weil wir es satt hatten, zwischen Form und Funktion wählen zu müssen. Traditionell gab es einen Kompromiss zwischen einem Prototyp, der wie das Original aussieht, aber typischerweise eine schlechte Leistung aufweist, oder einem Teil, der ein funktionsfähiger Prototyp ist, aber sehr weit von der Passform und dem Finish einer Produktion entfernt ist -fertiges Material.

Wir bei Fortify glauben, dass die Polymerchemie allein nur einen kleinen Teil des für technische Anwendungen benötigten Eigenschaftsraums erreichen kann. Bei Photopolymeren haben sich viele der Ausgangsmaterialien in den letzten Jahrzehnten nicht wirklich verändert. In den letzten 25 bis 30 Jahren basiert es so ziemlich auf der gleichen Chemie, obwohl sich die Dinge in den letzten fünf Jahren oder so beschleunigt haben.

Fortify bringt eine Technologie auf den Tisch, die es uns ermöglicht, hochauflösende Chemikalien mit verstärkenden Additiven zu füllen, mit dem entscheidenden Vorteil, die Ausrichtung der verstärkenden Partikel kontrollieren zu können.

Wenn man sich alle bestehenden 3D-Drucktechnologien ansieht, sind SLA/DLP-basierte Plattformen in Bezug auf Oberflächenbeschaffenheit und Genauigkeit der Teile am weitesten, wenn sie aus dem Drucker kommen.

Wir haben eine Technik entwickelt, die es uns ermöglicht, Fasern in einem flüssigen Medium magnetisch auszurichten. Die Teile, die wir drucken, sind im Wesentlichen die bisher hergestellten Verbundwerkstoffe mit der höchsten Auflösung. Im Vergleich zu anderen Formen von additiven Verbundwerkstoffen verlassen Sie sich normalerweise auf Scherkräfte, um Partikel auszurichten, um die Festigkeit zu optimieren. Scherkräfte sind jedoch nicht immer die am einfachsten zu kontrollierende Kraft.

Mit der Magnetbaugruppe können wir mehrere Eigenschaften wie Festigkeit, Steifigkeit und Wärmeleitfähigkeit in drei Dimensionen innerhalb jedes Voxels steuern.

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

Ja. Die DCM-Plattform ist alles, was es uns ermöglicht, die Faserarchitektur so abzustimmen, dass sie für die Leistung optimiert wird. Das umfasst Hardware, Software und Materialien.

Die spezielle magnetische Ausrichtungstechnologie heißt Fluxprint ™ , die eher das Anlegen von Magnetfeldern an den Baubereich betrifft, um ein magnetisch empfindliches Material auszurichten.

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

Wir haben eine Rollout-Strategie, die es uns ermöglicht, zunächst den Werkzeugplatz zu nutzen, da wir an bestimmten Benchmarking-Anforderungen für die Produktion von Endverbrauchsteilen arbeiten.

In Bezug auf Werkzeuge besteht unser Wettbewerbsvorteil darin, dass wir bieten können die gleiche Auflösung, die Sie von einer Photopolymer-Technologie erwarten würden, mit der Fähigkeit, Temperaturen nahe 300 °C zu widerstehen und gleichzeitig die beste Festigkeit und Steifigkeit ihrer Klasse beizubehalten.

Wir sind sehr gut gerüstet, um zu stören dem Spritzgussmarkt, wo erhebliche Investitionen in Werkzeuge erforderlich sind und die Herstellung von Werkzeugen viel Zeit in Anspruch nimmt. Der Spritzgussmarkt wurde in den letzten zehn Jahren von anderen Lösungen geprägt, die das Problem der Leistungsauflösung noch nicht ganz gelöst haben. Wir können in einer Stunde drucken, während es 10 Wochen dauern kann, um dasselbe Tool konventionell zu beziehen.

Wir drängen stark in den Markt, weil unsere Werkzeuge deutlich mehr Aufnahmen und Zyklen bewältigen können als Wettbewerbslösungen. Wir werden bald in der Lage sein zu demonstrieren, wie sie mit der Kleinserienfertigung für hochwertige Anwendungen umgehen können.

Dennoch haben wir mehrere aktive Projekte, die die Endanwendungsteilfertigung mit der DCM-Plattform eröffnen werden . Unsere Technologie ermöglicht es uns, die physikalischen Eigenschaften über Festigkeit und Steifigkeit hinaus zu verbessern, z. B. Hochleistungsteile mit Zertifizierungen wie FST (Entflammbarkeit, Rauch und Toxizität) zu ermöglichen.

Wir glauben, dass die Zukunft der Einführung im Additivbereich davon abhängt, dass die Materialpalette geöffnet wird, um Anwendungen abzudecken, die derzeit von der Standardsuite von Polymeren adressiert werden können. Kosten und Durchsatz sind natürlich notwendig, und es gibt keine besseren Beispiele für das Treffen der richtigen Markierungen als die auf Photopolymer basierenden Technologien.

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

Interessant ist, dass die 3D-Druckindustrie der letzten 10 Jahre und die Bereiche, in die Unternehmen investieren, sehr asymmetrisch ist.

Was ich damit meine ist, dass buchstäblich Milliarden von Dollar in Polymer-3D-Druckunternehmen und Metall-3D-Druckunternehmen fließen. Erst kürzlich gab Carbon bekannt, dass sie über weitere 260 Millionen US-Dollar an Fördermitteln erhalten haben. Allein dieses eine Unternehmen hat in etwa sechs Jahren über 600 Millionen US-Dollar aufgebracht.

Im Composite-Bereich gibt es vielleicht fünf Unternehmen, die in diesem Segment wirklich Technologie betreiben und Teile herstellen, wie Markforged, Arevo, Continuous Composites und Impossible Objects. Aber allein Carbon, eines von vielleicht 150 Unternehmen im Bereich des Polymer-3D-Drucks, hat mehr Geld gesammelt als alle 3D-Druckunternehmen für Verbundwerkstoffe zusammen.

Wenn Sie sich ansehen, wie sich dies entwickelt, werden Sie haben deutlich mehr Geld für Polymer-3D-Druck und Metall-3D-Druck als für Verbundwerkstoffe. Betrachtet man jedoch die Marktchancen zwischen Kunststoffen, Metallen und Verbundwerkstoffen, sind sie sich sehr ähnlich. Sie haben alle ein Volumen von mehr als 300 Milliarden US-Dollar weltweit.

Sie haben einen massiven Polymermarkt, auf dem zum Beispiel das Spritzgießen verdrängt wird, und Sie haben einen massiven Metallmarkt, auf dem Sie eine Verdrängung von . haben Schneiden von Metallen, Metallguss und Metallspritzguss für einige Anwendungen.

Dann haben Sie diesen riesigen Markt für Verbundwerkstoffe, der aus Handlaminierung, Spritzguss, fasergefüllten Kunststoffen usw. besteht.

Sie sind alle riesig. Aber die Investitionen auf der 3D-Druckseite fließen stark in ältere Technologien wie die Extrusion von Thermoplasten und lichtbasierte Prozesse.

Der Verbundwerkstoffbereich ist jedoch vielleicht das neueste Segment im 3D-Druck. Damit verbunden sind Herausforderungen, aber auch viele Chancen.

Aus unserer Sicht haben sich die meisten Unternehmen in der Verbundwerkstoffindustrie bisher auf Extrusionstechniken wie FDM konzentriert. Das Problem ist, dass dies einige der Hauptfehler von FDM nicht wirklich umgeht, nämlich schlechte Oberflächengüte und Anisotropie – wenn Sie ein Material haben, das in einer Richtung zehnmal stärker ist als in einer anderen.

Es wird sehr starke Anwendungen dafür geben, aber ich denke im Composite-Bereich, auf der Suche nach Wegen, um bessere Isotropie, Vorhersagbarkeit, bessere Kontrolle und Leistung zu erreichen, die nicht nur diktiert werden durch Maximierung der Stärke in ein paar Richtungen, wird der Schlüssel sein.

Unsere Mission bei Fortify ist es, 3D-Druck mit hohem Durchsatz zu ermöglichen, mit Materialien, die normalerweise mit herkömmlichen Mitteln geschnitten oder hergestellt werden müssen.

Es gibt zum Beispiel viele Materialien, die traditionell entweder von Hand zusammengebaut oder in einem riesigen, sehr teuren Block hergestellt und dann bearbeitet werden, um das Teil zu erhalten. Wir bauen diese Art von Materialien in unsere Plattform ein, damit Sie sie direkt in 3D drucken können.

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

Das ist eine sehr gute Frage. Ich denke, vieles davon liegt an der Reife des Kaufmarktes. Mit anderen Worten, von 2000 bis 2014 befand sich die Branche in einem Zustand, in dem es viel niedriger hängende Früchte zu greifen gab.

Als Formlabs den Form1 einführte, war es der erste echte hochauflösende Desktop-3D Drucker zu diesem Preis. Das ist es, was ihr Branding einfangen konnte. Jetzt versuchen es 10 bis 100 Unternehmen, dasselbe zu tun.

Wenn Sie sich Markforged ansehen, haben sie 2014 den ersten Composite-3D-Drucker auf den Markt gebracht. Auf der anderen Seite gibt es FDM seit Jahrzehnten und SLA gibt es, seit Chuck Hull es in den 80er Jahren erfunden hat.

Die Industrie war nicht unbedingt bereit, Verbundwerkstoffe einzuführen, da sie immer noch lernt, den 3D-Druck im Allgemeinen einzuführen. Es gibt viele Barrieren in Bezug auf Design und Benchmarking, deren Lösung einige Zeit in Anspruch nimmt.

Es gibt einen Grund, warum Verbundwerkstoffe traditionell nur für sehr leistungsstarke und sehr kostenintensive Anwendungen verwendet werden Luft- und Raumfahrtkomponenten oder hochwertige Freizeitgeräte wie Autoteile und Fahrräder.

Wenn Sie sich den Gartner-Hype-Zyklus ansehen, sind wir jetzt an einem Punkt angelangt, an dem Anwendungen im Industriebereich erst richtig Fuß fassen.

Der allgemeine Ansatz bestand darin, 3D-Druck überall zu erreichen. Jetzt hat sich diese Perspektive geändert, um sich viel stärker auf die Spezialisierung zu konzentrieren. Die Branche als Ganzes spezialisiert sich, um sicherzustellen, dass der Technologiespielraum wirklich den spezifischen Anwendungsbedürfnissen entspricht. Es geht eher darum, sehr spezifische Probleme zu lösen, und hier sind Verbundwerkstoffe wirklich von Vorteil.

Wenn Sie die AM-Branche ganz allgemein betrachten, wie sehen Sie ihre Entwicklung in den nächsten fünf Jahren?

Wenn Sie an den jährlichen Branchenkonferenzen teilnehmen, können Sie normalerweise erkennen, in welche Richtung alle Unternehmen die Branche wirklich führen möchten.

Rückblickend auf vor fünf Jahren begannen wir wirklich Gerüchte über den industriellen Druck zu hören. Das Ziel war es nicht mehr, 3D-Drucktechnologien zum Verbraucher zu bringen, sondern sie in High-End-Industrieumgebungen zu bringen, in denen wir „lights-out“-Fertigung betreiben können.

Unternehmen wie Carbon haben große Schritte unternommen, um dies zu erreichen, obwohl es noch ein langer Weg vor uns ist. Ich denke, einer der Themen, auf die wir uns in den nächsten fünf Jahren konzentrieren werden, sind Hardware-, Software- und Materialinnovationen.

Um genau zu sein, wenn man sich anschaut, was die pharmazeutische Industrie mit der Batch-Genealogie gemacht hat, wird dies durch den Einsatz von maschinellem Lernen langsam umgesetzt.

Die Idee ist, den digitalen Faden von der Chargennummer Ihrer Rohstoffe über alle Prozesse, die das Material während des Drucks erfährt, bis hin zu Nachprüfung und Validierung zu verfolgen. Das ist etwas, das der 3D-Druck ernster nehmen muss, weil es im traditionellen Fertigungsbereich ziemlich gut definiert ist.

Anders ausgedrückt:In den nächsten fünf Jahren müssen sich Unternehmen darauf konzentrieren, ein hohes Maß an Wiederholbarkeit und Zuverlässigkeit zu demonstrieren.

Der Einsatz verschiedener konventioneller Werkstoffe ist deshalb so angenehm, weil Sie bei der Beschaffung von kaltgewalztem Stahl wissen, was Sie in Bezug auf Eigenschaften und Leistung erwartet und wie man damit umgeht.

Das Problem beim 3D-Druck ist derzeit, dass es immer noch eine große Variabilität gibt. Wenn Sie beispielsweise zwei der gleichen Drucker kaufen und zwei Wochen lang direkt auf beiden drucken, sammeln Sie nur Muster zum Testen.

Wenn Sie all diese Exemplare testen, erhalten Sie eine große Datenwolke, die in einigen Fällen überall verteilt ist. Die Frage ist also, wie ein Ingenieur ein gewisses Maß an Vorhersehbarkeit ausüben soll, insbesondere wenn er die Technologie in großem Maßstab einsetzen möchte.

Ein Teil des maschinellen Lernprozesses besteht also darin, ein hohes Maß an Wiederholbarkeit und ermöglichen es dem Benutzer, leichter vorherzusagen, wie die Leistung funktionieren wird.

Welche Herausforderungen muss die Branche bewältigen?

Im Moment gibt es viele Hindernisse, um mit dem 3D-Druck das Ziel von Industrie 4.0 zu verwirklichen. Wir sprechen über verteilte Fertigung, zum Beispiel höheren Durchsatz, hohe Wiederholgenauigkeit und niedrigere Kosten pro Einheit.

Um diese Ziele zu erreichen, muss die Industrie die Maschinen weniger wie 3D-Drucker und eher wie 3D-Drucker behandeln Fertigungseinheiten und führen Sie viele der Kontrollen und Abwägungen ein, die ein traditionelles Fertigungssystem haben würde.

Wenn Sie zur International Manufacturing Technology Show (IMTS) gehen, ist dies demütigend, denn es gibt etwa 140.000 Besucher, und etwa 90 % von ihnen kommen aus der traditionellen Fertigung. 3D-Druck ist nur ein Tropfen auf den heißen Stein.

Sie bekommen ein Gefühl dafür, wie ausgereift viele dieser traditionellen Systeme sind. Wir kommen dahin in dem Sinne, dass AM-Maschinen jetzt aussehen und sich anfühlen und das gleiche Niveau an Ein- und Ausgängen haben, das ein traditionelles Fertigungssystem wie eine CNC hätte.

Wie lange wird es dauern, bis die Branche mehr als nur einen kleinen Prozentsatz des gesamten Fertigungsmarktes ausmacht? Oder findet ihr, dass die Technologie sozusagen in ihrer eigenen Spur gesehen werden sollte?

Ich denke, der Vergleich der Größe der AM-Branche mit dem gesamten Fertigungsmarkt ist nicht der beste Weg, dies zu betrachten, da die Branche nicht nur existiert, um Spritzguss oder CNC zu ersetzen. Es wäre schade, wenn das Ziel nur das wäre.

Es muss viel Wert auf die neuartigen Anwendungen und neuartigen Vorteile gelegt werden, die nur mit Additiv erzielt werden können.

Das ist ein großer Teil dessen, worauf wir uns bei Fortify freuen:die Möglichkeit, eine Vielzahl von AM-Technologien zu verwenden, um ein Teil zu schaffen, das sehr stark ist, eine einzigartige Geometrie hat und auch ein hohes Niveau hat der Wärmeleitfähigkeit. Das wird neue Märkte schaffen.

Aber ich denke, es wird noch einige Zeit dauern, bis wir dieses Ziel vollständig erreichen – obwohl es natürlich kein Nullsummenspiel ist.

In diesem Jahr kündigte Fortify eine Finanzierungsrunde in Höhe von 2,5 Millionen US-Dollar an. Könnten Sie etwas darüber sagen, was diese Investition für Fortify in der Zukunft bedeutet?

Die im Januar angekündigte Finanzierungsrunde war eine Zusammenfassung der bereits abgeschlossenen Finanzierung. Die Absicht besteht darin, unser System im Wesentlichen für den Betatest vorzubereiten und es in die Hände von Benutzern zu legen, mit denen wir jetzt sehr eng zusammenarbeiten. Wir haben gerade eine weitere 10 Millionen Dollar Serie A unter der Leitung von Accel Partners abgeschlossen.

Wir möchten das System fertig machen, damit unsere Kunden, die uns bezahlen, um Teile für ihren aktuellen Fertigungsbedarf zu produzieren, kann es tatsächlich nutzen.

Unsere ersten beiden Materialsysteme haben uns gute Rückmeldungen zum Workflow zwischen Hardware-Software und Materialien gegeben.

Der nächste Schritt besteht also darin, die Möglichkeit der Werkzeugausstattung zu bieten und dann damit zu beginnen, Endverwendungsteile für andere technische Systeme zu identifizieren und daran zu arbeiten.

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

DSM war der erste Partner auf unserer offenen Materialplattform. Die Idee hinter dieser Plattform ist, dass wir nicht alles besitzen wollen, wenn es um die Materialformulierung geht. Wir wollen uns auf die Additive, die Hardwaresysteme und die Softwaresteuerung konzentrieren, damit die Kunden mehr als eine Wahl haben, wenn es um Lieferanten geht.

Wenn es um Unternehmen wie BASF, DSM, Mitsubishi und Henkel haben jeweils ihre einzigartigen Vorteile und einzigartigen Anwendungen im Bereich der additiven Fertigung. Und wir würden gerne so mit ihnen zusammenarbeiten, dass wir mehr Wert schaffen, als wenn wir nur die gesamte Lieferkette kontrollieren würden.

Insbesondere bei DSM suchen wir nach Wegen, einige ihrer Systeme mit Anwendungen unter der Haube einzusetzen. Sie haben eine angemessene Zähigkeit, sie können ihre Festigkeit und Steifigkeit bei vielleicht 100°C beibehalten.

Darüber hinaus kann die Fortify-Technologieplattform viel höhere Festigkeits-, Steifigkeits-, Kriechfestigkeits- und es kann bei höheren Temperaturen funktionieren. Dies würde es unseren Materialpartnern ermöglichen, ihrem bestehenden Kundenstamm Lösungen anzubieten, die nicht unbedingt alles aus der Technologie herausholen.

Für Fortify ist es großartig, weil DSM eines der führenden Photopolymere ist Produzenten der Welt. Wir freuen uns, mit ihnen zusammenzuarbeiten. Sie sind eine großartige Gruppe von Menschen und zusammen können wir mit unseren Technologien ziemlich weit kommen.

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

Schaut man sich die Computerindustrie in den 80er Jahren an, war sie vertikal integriert. IBM würde zum Beispiel Speicher und Prozessoren herstellen und müsste auch Software und Peripheriegeräte bauen.

Dann änderte sich die Branche. Wenn man sich anschaut, wo es heute steht, gibt es Unternehmen, die sich auf jedes dieser Segmente spezialisiert haben:Software, Prozessoren, Speicherchips und so weiter. Der Markt wurde zerlegt.

In gewisser Weise folgt die 3D-Druckindustrie diesem Weg, bei dem traditionelle Unternehmen wie Stratasys und 3D Systems die Hardware bauen, die Software entwickeln und ihre eigenen Materialien produzieren dieser Lieferkette.

Es gibt jedoch viele Kunden, die mehr Optionen haben möchten. Sie möchten selbst entscheiden können, welche Materialien sie verwenden, und wissen, dass es da noch eine andere Möglichkeit gibt.

Das offene Materialmodell wird einige Zeit brauchen, um in der gesamten Branche standardisiert zu werden.

Was halten die nächsten 12 Monate für Fortify bereit?

Wir skalieren das Team, um sicherzustellen, dass wir unsere Produktmeilensteine ​​erreichen können. Wir stellen schnell neue Mitarbeiter ein und möchten das Team weiter skalieren, um unsere Beta-Programme irgendwann Anfang bis Mitte 2020 einführen zu können.

Dann können wir in Bezug auf die allgemeine Verfügbarkeit dieser Plattform skalieren.

Wir sind der Meinung, dass wir in der Lage sind, die Technologie bereitzustellen im Jahr 2021. Wir werden voraussichtlich Ende 2021 etwas mehr Kapital suchen, um eine Anlage für Ende 2021, Anfang 2022 fertigen zu lassen. 

Es liegt viel wirklich spannende Arbeit vor uns . Wir sind bereits in Kontakt mit Kunden.

Wenn Leute daran interessiert sind, sich frühzeitig zu engagieren, gibt es die Möglichkeit dazu. Aber wir haben viel Arbeit für uns, wenn es darum geht, Systeme in die Hände der Leute zu bringen, mit denen wir gerade zusammenarbeiten.

Um mehr über Fortify zu erfahren, besuchen Sie: https://3dfortify.com