Interview:HP's Global Head of Metals over de impact van HP Metal Jet

HP is een bedrijf dat geen onbekende is in het maken van krantenkoppen:in 2016 zorgde het voor golven in de 3D-printindustrie met de lancering van zijn Multi Jet Fusion-technologie.

De nieuwe technologie markeerde HP's eerste inval in additive manufacturing en beloofde nieuwe mogelijkheden voor de productie van functionele polymeeronderdelen en prototypes van industriële kwaliteit op commerciële schaal. Nu, twee jaar later, heeft HP zijn nieuwste product gelanceerd:HP Metal Jet, de nieuwe 3D-printtechnologie voor de productie van hoogwaardige metalen onderdelen in grote volumes.

AMFG sprak onlangs met HP's Global Head of Metals, 3D Printing Business, Dr. Tim Weber, om meer te weten te komen over de overstap van het bedrijf naar metalen en de bredere implicaties van HP Metal Jet voor de productie van eindonderdelen.

Een industrie van $ 12 biljoen verstoren 

"Sinds de lancering van onze kunststofactiviteiten twee jaar geleden, hebben we ons gefocust op het bieden van een echte waardepropositie aan de markt", zegt Weber. “Als we vandaag aan 3D-printen denken, wordt de technologie nog steeds het meest gebruikt voor prototyping en speciale productietoepassingen. Als we alles in overweging nemen - hardware, materialen, software enzovoort - is de markt waarschijnlijk slechts 10 miljard dollar waard. Dat is slechts een fractie van de 12 biljoen dollar die de totale productiesector wereldwijd waard is."

HP's visie is om de productiesector te ontwrichten door middel van zijn 3D-printtechnologieën en dit omvat de metaalproductiesector. Hoewel HP Metal Jet deel uitmaakt van deze visie, zijn er uitdagingen die eerst moeten worden overwonnen. Weber identificeert 3 gebieden die HP wil aanpakken.

“Ten eerste, als we een systeem willen creëren dat gebruikt gaat worden om miljoenen onderdelen te produceren, moeten we ervoor zorgen dat het volledig robuust is en bestand is tegen normale productieomgevingen. Daarnaast moeten we ook onderdelen maken die goed genoeg zijn om te worden gebruikt als eindonderdelen voor een verscheidenheid aan toepassingen.”

Weber wijst ook op uitdagingen met betrekking tot materialen:“Materiaalprijs is een andere cruciale factor :de materialen zijn erg duur en bij de fabricage draait alles om kosten. Als u een productiemethode heeft waarmee u onderdelen tegen lagere kosten kunt produceren, zullen de meeste fabrikanten meteen overstappen. Maar we moeten ervoor zorgen dat de totale materiaalkosten worden verlaagd.

“Het tweede deel daarvan is materiaalkeuze. Met duizenden beschikbare kunststoffen en verschillende metaallegeringen, moeten we een gestroomlijnde aanpak mogelijk maken. Daarom hebben we een open materialenplatform gecreëerd voor zowel kunststoffen als metalen om dat mogelijk te maken.”

Het startpunt:HP Multi Jet Fusion

Voordat we ons verdiepen in Metal Jet, is het eerst de moeite waard om HP's reis naar additive manufacturing te bekijken, die begon met zijn Multi Jet Fusion-technologie.

HP Multi Jet Fusion maakt gebruik van een binder jetting-proces, waarbij plastic poeder over het bed wordt verspreid. Een smeltmiddel, ontworpen om infraroodenergie te absorberen, wordt over een deel van het onderdeel gespoten dat moet worden gestold met behulp van HP's PageWide-technologie. De infrarode energie wordt geabsorbeerd door het materiaal, waardoor de kunststoffen smelten en het onderdeel langzaam wordt opgebouwd.

Tot op heden omvat het portfolio van de HP Multi Jet Fusion-printers de 4200 en 4210, en het bedrijf heeft een kleinere, geïntegreerde versie van dit systeem aangekondigd, de HP Jet Fusion 500/300-serie, die in kleur kan printen. Weber meldt met name dat één klant, Forecast 3D in de VS, momenteel miljoenen onderdelen produceert en nu 24 printers heeft die 24/7 draaien.

"Met kunststoffen maken we de sprong naar productie", zegt Weber. "Ons doel is om additive manufacturing te democratiseren, waarbij gebruikers die voorheen alleen prototyping maakten, direct kunnen gaan produceren met exact dezelfde technologie."

Van plastic tot metaal

HP's Multi Jet Fusion-technologie heeft het perfecte lanceerplatform voor Metal Jet opgeleverd.

De overstap naar 3D-metaalprinten is echter niet zonder uitdagingen.

“Omdat het hier gaat om fabricage, niet om prototypen, zijn de kosten van belang”, zegt Weber. “Fabrikanten van 3D-printers moeten een superieure economie hebben die ons in staat stelt te concurreren, niet met andere additieve productiebedrijven, maar met traditionele methoden zoals investeringsgieten, metaalspuitgieten en CNC. Tegelijkertijd moeten we ervoor zorgen dat we met de technologie hoogwaardige onderdelen kunnen produceren die voldoen aan de normen.”

De binder jetting-technologie bouwt voort op het Multi Jet Fusion-proces en maakt gebruik van metaalspuitgieten ( MIM) poeders. Met name wordt gezegd dat Metal Jet tot 50 keer productiever is dan vergelijkbare bindmiddel- en lasersintertechnologieën die momenteel op de markt zijn, en in staat is om isotrope onderdelen te produceren die voldoen aan de ASTM-normen.

“Wat we deden was het fundamentele Multi Jet Fusion-platform gebruiken en de printer opnieuw ontwerpen om te werken voor metaalpoeder in plaats van plastic poeder”, legt Weber uit. "Echter, in plaats van een smeltmiddel te spuiten, jet een bindmiddel. HP Latex-inkttechnologie is wat we gebruiken om ons bindmiddel te maken, omdat het echt sterke groene delen maakt en er niet veel voor nodig is."

“HP is waarschijnlijk het beste digitale printbedrijf ter wereld. Vanuit inkjetstandpunt gebruiken we in al onze printers exact dezelfde technologie. In de loop van 30 jaar hebben we geleerd hoe we al deze verschillende dingen kunnen spuiten met onze thermische inkjettechnologie. Door gebruik te maken van die diepgaande expertise, hebben we een baanbrekend bindmiddel gecreëerd - een doorbraak in de zin dat u bij metaalspuitgieten doorgaans meer dan 10 gewichtsprocent bindmiddel hebt dat moet worden verbrand. In ons geval hebben we minder dan 1%, wat een orde van grootte is die kleiner is, waardoor het sneller, goedkoper en veel eenvoudiger te sinteren is.“

Gericht op massaproductie, heeft HP zijn systeem in eerste instantie met roestvrij staal gelanceerd. "We wilden ervoor zorgen dat we één materiaal van begin tot eind perfectioneerden", legt Weber uit. “Het is belangrijk om ervoor te zorgen dat we procesbeheersing hebben ingesteld en dat we aan een reeks vereiste toleranties hebben voldaan. We zullen binnenkort uitbreiden naar andere varianten van roestvrij staal, zoals koolstofarme staalsoorten en gelegeerde staalsoorten. Maar omdat we er een moesten kiezen om te beginnen, gingen we voor de 316I, een werkpaard in de branche.”

Weber gelooft dat HP's eigen technologie, die zowel printen als bindmiddelen gebruikt, de sleutel zal zijn om een ​​duurzame waardepropositie voor metaaladditieve productie te ontsluiten.

De kracht van strategische partnerschappen

Naast de lancering kondigde HP ook verschillende strategische partnerschappen aan, met als doel het potentieel van de HP Metal Jet voor functionele metalen onderdelen volledig te ontsluiten. Een van de partners is GKN Poedermetallurgie , een grote fabrikant van metalen onderdelen die zo'n 13 miljoen onderdelen per dag produceert. De samenwerking heeft al geleid tot verschillende belangrijke industriële klanten, waaronder Wilo , een toonaangevende pompfabrikant en Volkswagen . HP en Volkswagen voeren een meerjarenplan uit om Metal Jet in hun productiestrategie te integreren.

De samenwerking tussen Volkswagen, GKN Powder Metallurgy en HP heeft geresulteerd in het vermogen om snel te handelen bij het beoordelen van de productie van massa-aanpasbare onderdelen zoals geïndividualiseerde sleutelhangers en aan de buitenkant gemonteerde naamplaatjes.

Volkswagen's meerjarenplan voor het gebruik van HP Metal Jet omvat ook de productie van functionele onderdelen met hogere prestaties met aanzienlijke structurele vereisten, zoals versnellingspookknoppen en spiegelsteunen. Nu nieuwe platforms zoals elektrische voertuigen in massaproductie komen, zal HP Metal Jet naar verwachting worden ingezet voor aanvullende toepassingen, zoals het lichter maken van volledig veiligheidsgecertificeerde metalen onderdelen.

Het tweede opmerkelijke partnerschap is Parmatech , die kan bogen op 40 jaar ervaring in het spuitgieten van metalen. De samenwerking, die voornamelijk de medische industrie bedient, biedt een unieke kans voor HP om door te dringen in de sector.

“Hoewel we misschien wel de beste drukkerij ter wereld zijn, hebben we besloten om samen te werken met degenen die expertise hebben in het produceren van metalen onderdelen voor de industrie”, legt Weber uit. “Met GKN kunnen we samenwerken om onderdelen te produceren voor alle andere automobiel- en industriële klanten. Parmatech is zeer innovatief en de medische industrie biedt een enorme kans voor staal. Ons plan met beide partnerschappen is om printers op hun locaties te vestigen waar ze met hun klanten in contact kunnen treden met wat we een Metal Jet-productieservice noemen.”

HP is van plan zijn productieservice te gebruiken om richten op belangrijke industrieën, waaronder de automobiel-, medische en industriële sectoren.

Kijken naar de toekomst

Hoe ziet Weber de ontwikkeling van additive manufacturing in de komende 5 jaar, nu HP de metaal-AM-markt betreedt?

“Ik denk dat het een heel opwindende tijd is voor de industrie. 3D-printen is al zo lang gericht op prototyping en speciale productie van kunststoffen en metalen, maar nu hebben we een punt bereikt waarop we een snellere acceptatie van de technologie beginnen te zien. Dit zal alleen doorgaan als we beginnen met de overstap van prototyping naar productie.

“Uiteindelijk gaan we richting de volgende industriële revolutie waarin gedistribueerde productie een sleutelrol zal spelen. De mogelijkheid om te printen wat je nodig hebt, waar en wanneer je het nodig hebt, zal enorme gevolgen hebben voor de wereldeconomieën. HP is er trots op deel uit te maken van deze revolutie.”

De HP Metal Jet Production Service, waar klanten ontwerpen kunnen uploaden, testen en kwalificeren voor massaproductie, en onderdelen kunnen ontvangen, gaat begin 2019 live. De commerciële HP Metal Jet-systemen worden in 2020 algemeen uitgebracht, met een prijs van minder dan $ 399.000.

Ga voor meer informatie over HP Metal Jet naar:https://www8.hp.com/us/en/printers/3d-printers/metals.html