Interview met Petar Stefanov, Founder & CTO van Spectroplast AG: De voordelen van silicone 3D-printen

Materiaalwetenschap in additieve productie vordert met razendsnel tempo, en silicone 3D-printen heeft zich ontwikkeld tot een game-changing technologie. Dit elastomere materiaal wordt gewaardeerd voor zijn biocompatibiliteit, thermische geleiding en hitteresistentie.

Gevestigd in Zwitserland, is Spectroplast aan de voorhoede van silicone 3D-printen. Na uitgebreid onderzoek aan ETH Zurich, lanceerde het bedrijf zijn commerciële servicebureau in september 2023.

In deze week's Expert Interview praten we met Spectroplast's founder en CTO, Petar Stefanov, om de unieke voordelen van silicone 3D-printen, de meest belovende toepassingen en de operationele realiteiten van een servicebureau te verkennen.

Kunt u Spectroplast en de missie van het bedrijf beschrijven?

Spectroplast ontstond uit een meerjarig onderzoeksprogramma geleid door ETH Zurich PhDs - een van de ter wereld toonaangevende technologieuniversiteiten. Onze missie is om dat onderzoek te commercialiseren, snijdenkante materiaalwetenschap om te zetten in tastbare producten.

In het hart van Spectroplast zit materialenchemie: we hebben een formulering geengineerd die zuiver silicone direct toelaat om met 3D-printtechnologie geprint te worden.

Naast chemie hebben we de gehele productieketen gevorderd - van rauwmateriauxsynthese en procesontwikkeling tot custom hardware - wat naadloze levering van afgeronde silicone-onderdelen garandeert.

Wat zijn de voordelen van 3D-printen om silicone-onderdelen te produceren in plaats van traditionele methoden?

Traditionele silicone-onderdelen worden typisch geproduceerd door injectiegieten, een proces dat uitblinkt in hoog-volume, gestandaardiseerde productie maar substantiële voorafgaande kosten en onflexibiliteit kent.

Het creëren van een gietvorm vereist gespecialiseerd ontwerp, tooling en validatie, met levertijden van 8-12 weken en voorafgaande kosten die $100.000 kunnen overschrijden. Elke ontwerpwijziging dwingt een kostelijke hergietvorm, wat zowel kosten als tijd toevoegt.

Injectiegieten lijdt ook aan hoge schrootpercentages - vaak 40-50% - en beperkte vormcomplexiteit. In tegenstelling elimineert Spectroplast's additieve-productie (AM) workflow de noodzaak voor kostbare tooling, verlaagt schroot tot bijna nul en snijdt energieverbruik.

Ons proces is ideaal voor laag- tot middelloops (50.000-100.000 eenheden) en voor onderdelen die ingewikkelde geometrieën vereisen, waar traditionele gieten onbetaalbaar of onmogelijk zou zijn.

Wat zijn enkele mogelijke toepassingen met silicone 3D-printen?

Silicone's elastomere, niet-toxische, biocompatibele, hitteresistente, UV-stabiele en gas-permeerbare eigenschappen maken het onmisbaar over veel sectoren heen.

Hoewel alledaagse kantoorapparatuur silicone-componenten bevat, richt Spectroplast zich op hoogwaardige gezondheidszorgoplossingen - custom gehoorapparaten, beschermende oorapparaten, gespecialiseerde hoofddoekjes, en verder.

Andere medische toepassingen omvatten maskers, prothese-liners, schoenenzolen en volledig aanpasbare implantaten zoals tracheale stents en hartkleppen, die allen profiteren van de zachtheid en aanpasbaarheid van het materiaal.

U noemde dat u zich momenteel specifiek richt op gezondheidszorgtoepassingen. Kunt u de reden uitleggen?

We zien de grootste impact van silicone 3D-printen in de gezondheidszorg, waar gecustomiseerde oplossingen direct patiëntuitkomsten kunnen verbeteren.

Bijvoorbeeld, we zijn enthousiast over op maat gemaakte borstprotheses voor post-mastectomie-patiënten. Conventionele protheses komen in een beperkt bereik van maten en vormen, wat patiënten vaak met asymmetrie en ongemak achterlaat.

Door AM te benutten, kunnen we een prothese fabriceren die de anatomie van de patiënt precies matcht, wat symmetrie herstelt en welzijn verbetert.

Kunt u specifieke voorbeelden benoemen van hoe u uw klanten geholpen hebt?

We hebben recentelijk gepartnerd met het Universitair Ziekenhuis van Zürich, dat nu onze dienst aanbeveelt aan patiënten in noodzaak - wat ons onschatbare klinische feedback oplevert.

Naast gezondheidszorg bedienen we een portefeuille van auto-, luchtvaart- en andere industrieën die snelle, custom, niet-gecertificeerde silicone-onderdelen vragen.

Wat zijn enkele van de uitdagingen geassocieerd met 3D-printen van silicone specifiek, aangezien het heel anders is dan metaal of polymer 3D-printen?

Silicone printen brengt unieke uitdagingen met zich mee vanwege de hoge viscositeit. Conventionele extrusie-gebaseerde methoden - zoals robocasting of drop-on-demand - kunnen alleen beperkte resolutie bereiken, en het materiaal gedraagt zich als honing, wat düzenontwerp beperkt.

Spectroplast overkwam deze beperkingen door silicone-chemie aan te passen voor een stereolithografie-compatibel proces, specifiek digital light processing (DLP). Deze innovatie verbetert resolutie met een factor 20, wat tolerantie van millimeter-schaal naar 50 µm daalt, en superieure oppervlakteafwerking levert.

We verhoogden ook doorvoering met ten minste tienvoud ten opzichte van standaard silicone 3D-printtechnieken, wat onze oplossing industriëel schaalbaar maakt.

Hoe is het om een servicebureau als bedrijf te runnen? Wat zijn de dagelijkse uitdagingen?

Een servicebureau runnen is opwindend. Sinds oprichting in september 2023 hebben we meer dan 150 B2B-klanten bediend over diverse sectoren.

Elke dag presenteert nieuwe uitdagingen en leeropportuniteiten, aangezien klanten de grenzen van wat onze technologie kan bereiken opdrukken. Deze constante interactie stuurt ons R&D, wat zorgt dat we oplossingen ontwikkelen die voldoen aan real-world eisen in plaats van trends na te jagen.

Echter, de breedte van toepassingen eist ook snelle aanpassing en flexibele resource-allocatie, wat operaties kan spannen.

Hoe zou u de huidige status van 3D-printen beschrijven? En hoe ziet u het evolueren in de komende jaren?

We zijn op een tipping point waar additieve productie beweegt van niche prototyping naar levensvatbare seriële productie.

Hoewel AM al matig-volume runs ondersteunt, blijft hoog-volume productie buiten zijn huidige domein. In plaats daarvan bezit het een complementaire niche, wat kosteneffectieve, custom onderdelen levert voor de evoluerende markt.

Zijn er specifieke trends die u ziet?

Ja. Ordervolumes verschuiven van simpele prototypes en tooling naar afgeronde onderdelen, wat een bredere industryshift weerspiegelt naar kortere productlevenscycli en gediversifieerde ontwerportefeuilles.

Met minder eenheden per ontwerp, worden AM's sterktes - snelle iteratie en custom geometrie - steeds waardevoller.

Spectroplast ontving recentelijk 1,4 miljoen CHF in seed-financiering. Wat betekent deze investering voor uw bedrijf vooruitgaand?

Onze groeiende klantenbasis - meer dan 150 klanten - drijft de behoefte aan uitgebreide capaciteit. De 1,4 miljoen CHF seed-rond zal extra machines, talent en de volgende generatie materialen financieren.

We streven ernaartoe de kwaliteit van onze dienst te tillen om te matchen met de standaarden van injectiegieten, wat garandeert dat klanten betrouwbare, hoogpresterende onderdelen tegen competitieve kosten ontvangen.

Om meer te leren over Spectroplast, bezoek spectroplast.com