Solvays Brian Alexander über Hochleistungspolymere für additive Fertigung

Da die Nachfrage nach Hochleistungspolymeren in der additiven Fertigung steigt, erweitern führende Materialunternehmen wie Solvay, BASF und SABIC ihre Portfolios, um den Bedürfnissen produktionsreifer Anwendungen in Automobil, Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt und mehr gerecht zu werden.

Solvay, ein 10-Milliarden-Euro-Unternehmen mit 150-jährigem Erbe in Materialwissenschaft, ist zu einem Schlüsselakteur bei Spezialpolymeren geworden, die weltweit eingesetzt werden. In diesem Interview teilt Brian Alexander – Gründer von Solvays Business Incubation Platform für Additive Manufacturing – die strategische Ausrichtung des Unternehmens auf AM, die dadurch freigesetzten Chancen und warum Engineering-Grade-Materialien essenziell für die nächste Fertigungswelle sind.

Die AM-Chance erkennen

Brian Alexander, Solvay Speciality Polymers, Business Incubation Platform für Additive Manufacturing

Anfang 2016 hatte sich additive Fertigung von Nische zu Mainstream bewegt. Solvays Führung reagierte mit der Schaffung einer dedizierten Business Unit innerhalb der Speciality Polymers Division, die sich ausschließlich auf AM fokussiert.

„Additive Fertigung passt perfekt zu Solvays Kernmärkten – hochwertige, niedrigvolumige Produktion und Mass Customization“, erklärt Alexander. „Industrien wie Luftfahrt und Healthcare verlangen Tausende Teile pro Jahr, nicht Millionen, was AM zum idealen Fit macht.“

Mit dem Auslaufen wichtiger Patente bei SLS und FFF bis 2016 öffnete sich der Markt für neue Einsteiger. Solvay ergriff die Chance und wählte, AM als Wachstumshebel statt Bedrohung zu sehen.

„Im ersten Jahr sprachen wir mit führenden Kunden, um ihre AM-Reife zu prüfen“, erinnert sich Alexander. „Damals glaubten viele, AM sei reine Prototyping-Technologie. Heute hat sich diese Wahrnehmung dramatisch gewandelt.“

Mindset-Shift für AM-Erfolg

Solvays Speciality Polymers Unit beschäftigt rund 3.500 Profis und verfügt über eines der umfangreichsten Portfolios an Hochleistungsmaterialien der Branche – über 35 distincte Polymere, jedes mit einzigartigen mechanischen, thermischen und chemischen Eigenschaften. Diese hochwertigen Materialien werden in kleineren Volumen verkauft, was sie zur natürlichen Wahl für die Präzision und Komplexität macht, die AM verlangt.

„Traditionelle Fertigungsprozesse übersetzen nicht direkt in AM“, sagt Alexander. „Sie müssen die gesamte Wertschöpfungskette neu designen – von Rohmaterialformulierung über Teildesign bis Prozessoptimierung – um konsistente, hochqualitative Ergebnisse zu erzielen.“

Solvays Ziel ist es, der Premier-Lieferant für maßgeschneiderte, AM-ready-Lösungen zu werden. „Würden wir unsere Legacy-Harze einfach im AM-Raum vermarkten, würden wir kurz kommen“, merkt Alexander an. „Unser Fokus liegt auf Materialien, die spezifisch für den AM-Prozess engineered sind, mit klaren Spezifikationen für Feedstock, Druckparameter und Nachbearbeitung.“

Solvays Portfolio umfasst mehr als 35 Hochleistungspolymere [Bildnachweis: Solvay]

Entwicklung von Hochleistungspolymeren für AM

Während frühes AM auf Consumer-Grade-Materialien wie PLA und ABS setzte, fordern Branchenführer jetzt industrielle Polymere wie PEEK und PPSU.

„Prototyping allein schöpft die vollen Vorteile von AM nicht aus“, erklärt Alexander. „Für Serienfertigung benötigen Designer ein breites Spektrum an Temperaturbeständigkeit, mechanischer Festigkeit und Qualifikationsdaten. Erst dann können sie Gitterstrukturen, Leichtbau und Teilekonsolidierung nutzen.“

Um diese Bedürfnisse zu erfüllen, begann Solvay seine AM-fokussierte Forschung mit Fused Filament Fabrication (FFF), der zugänglichsten AM-Technologie, zielend auf Healthcare (Mass Customization) und Aerospace (Kleinserienproduktion).

Schlüsselmaterialien – PEEK, bekannt für außergewöhnliche thermische Stabilität und Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, und PPSU, geschätzt für Hitzebeständigkeit und chemische Haltbarkeit – wurden als Launchpad-Polymere ausgewählt.

„Verständnis von Schwindung, Verzug und Kohäsion ist kritisch“, sagt Alexander. „Vorhersagbares Materialwissen ermöglicht uns, zuverlässige Druckprofile bereitzustellen.“

2017 startete Solvay seinen Additive Manufacturing Cup, der Universitätsstudenten weltweit einlud, komplexe Teile mit PEEK-Filament zu drucken. Der Wettbewerbserfolg demonstrierte das ungenutzte Potenzial von AM und stärkte Solvays Vertrauen in seine Materialplattform.

Solvays Hochleistungspolymere umfassen KetaSpire® PEEK und Radel® PPSU [Bildnachweis: Solvay]

Ein neues Geschäftsmodell: Direct-to-Customer E-Commerce

Aufbauend auf dem Additive Manufacturing Cup führte Solvay eine bahnbrechende E-Commerce-Plattform ein, die seine Polymere zu fairen Preisen für jeden mit Kreditkarte verfügbar macht.

„Wir bewegten uns weg von einem geschlossenen, distributorzentrierten Modell“, sagt Alexander. „Unsere Plattform bietet schnellen, transparenten Kauf und dient als Bildungstool für die nächste Generation von Designern.“

Datentransparenz ist ein Eckpfeiler von Solvays Ansatz. „Traditionelle Chemiedatenblätter fokussieren auf spritzgegossene Teile“, merkt Alexander an. „Wir liefern AM-spezifische Datenblätter, die Industriekunden Vertrauen in Materialperformance geben.“

Solvays E-Commerce-Plattform für AM-Materialien [Bildnachweis: Solvay]

Prozesskontrolle: Der Schlüssel zu Konsistenz

Alexander betont die Notwendigkeit robuster Prozesskontrolle. „Ein schlecht gemanagter AM-Prozess führt zu porösen Teilen mit inkonsistenten mechanischen Eigenschaften.“

Um Plug-and-Play-Zuverlässigkeit zu liefern, partnerschaftet Solvay mit Druckerherstellern, um Druckprofile feinabzustimmen, die auf seine Polymere abgestimmt sind. „Wir zielen auf ein Material ab, das, einmal geladen, bei jedem Druck wiederholbare Teile produziert.“

Materialsimulation: Performance vor dem Druck vorhersagen

2018 partnerschaftete Solvay mit e-Xstream Engineering, um seine Hochleistungspolymere in die Digimat-AM Simulationsplattform zu integrieren.

„Simulation lässt Designer thermomechanisches Verhalten in der Designphase vorhersagen“, erklärt Alexander. „Das reduziert kostspieliges Trial-and-Error und beschleunigt Time-to-Market.“

Durch Hinzufügen von Solvays PEEK und PPSU zu Digimat-AM können Nutzer jetzt digitale Zwillinge ihrer Teile erstellen, Designiterationen virtuell evaluieren, bevor sie drucken.

2019 fügte Solvay kohlefasergefülltes KetaSpire PEEK und reines Radel PPSU zu e-Xstream Engineerings Digimat-AM Release hinzu [Bildnachweis: e-Xstream Engineering]

Ausblick: Die Zukunft von AM-Polymeren

Alexander envisiont eine Zukunft, in der additive Fertigung traditionelle Methoden ergänzt, statt sie zu ersetzen. „Erfolg hängt von Prozessqualifikation ab – wenn der Prozess nicht funktioniert, versagt das Teil.“

Während Materialkosten hoch bleiben, erwartet Solvay Preissenkungen, wenn Produktionsvolumen wachsen und Anwendungen expandieren. Das Unternehmen zielt darauf ab, seine Polymere über 10–15 kommerzielle Drucker zu qualifizieren, Partnerschaften in pulverbettbasierte Technologien wie SLS und Multi-Jet Fusion zu erweitern und mit OEMs zu kooperieren, die disruptive Innovation verpflichten.

Mehr Informationen zu Solvays Materiallösungen unter Solvay.com.

Experteninterviews

AMFGs Experteninterview-Serie zeigt innovative Unternehmen und Individuen, die die Zukunft der additiven Fertigung gestalten. Für Informationen zur Teilnahme an der Serie kontaktieren Sie bitte marketing@amfg.ai.