Expertinterview met John Barnes, CEO van Metal Powder Works:materiaalinnovatie stimuleren in additieve productie

In 2022 zag Hubs’ onderzoek onder engineering- en 3D-printgemeenschappen in hun ‘3D Printing Trend Report 2022’ dat 44% van de deelnemers nieuwe materialen en composieten noemde als de topontwikkeling van het jaar. Toch zijn er op het gebied van metaal-AM nog slechts 16 AMS-specificaties voor metaalpoeder beschikbaar. Nu de invloed van additive manufacturing doordringt in bredere industriële kringen en steeds meer bedrijven nadenken over de voordelen die dit met zich mee kan brengen, zal het van cruciaal belang zijn om hen te voorzien van de kennis en hulpmiddelen om verdere innovatie te stimuleren.

‍

We spraken met John Barnes, CEO van The Barnes Global Advisors en Metal Powder Works, om te bespreken hoe zijn twee bedrijven integrale veranderingen in het veld teweegbrengen.

‍

Laten we beginnen met Metal Powder Works. Kunt u ons iets meer vertellen over het ‘DirectPowder Process’ van MPW; Was er een gat in de metaal-AM-markt dat de uitvinding ervan dichtte?

‍

Ik denk dat ons ‘DirectPowder Process’ in veel opzichten onze 20 jaar productie-ervaring accumuleert en deze toepast op de productie van poeders.

‍

De poederproductie is gebaseerd op verneveling, een eeuwenoude technologie. Maar de consistentie van het poeder is enorm variabel:toen we het gebruikten terwijl we probeerden onderdelen voor Airbus te kwalificeren, moesten we altijd de instellingen op de printers wijzigen om batch-tot-batchvariatie te accepteren.

‍

Ons ‘DirectPowder-proces’ voor de productie van poeders is ongelooflijk consistent:in één onderzoek leverden we 2 partijen poeder, met een tussenpoos van 12 maanden, van twee verschillende machines en de gemiddelde deeltjesgrootte was slechts 3 micron verschillend. Wanneer je op deze manier de variabiliteit van de grondstof verkleint, begin je inherent ook de variabiliteit van al het andere te verminderen. Als je dat niet doet, is het heel moeilijk om het elders in het proces uit te werken.

‍

Metal Powder Works ziet dat. U vertelt ons welke maat poeder u wilt, en wij maken alleen dat - het is een zeer efficiënt proces. Als je bijvoorbeeld een poeder van 20 tot 63 micron wilt, zal 95% of meer van wat we produceren dat poederformaat hebben, wat betekent dat we tijdens het proces heel weinig verliezen hebben. Daarom zijn we zeer betaalbaar, wat niet vaak het geval is bij de traditionele poederproductie.

‍

[Afbeelding tegoed:metaalpoederwerken]

‍

‘Gebruik geen verneveling’ is niet onze boodschap. We zeggen dat verneveling werkt als je schaalvoordelen hebt:roestvrij staal, Inconel 718, veel mensen gebruiken deze. Maar als je wilt dat er meer materialen beschikbaar komen voor AM, zal het atomiseringsproces economisch gezien waarschijnlijk geen oplossing bieden. Daarom heb je tegenwoordig maar een tiental materialen die als poeder verkrijgbaar zijn.

‍

Er zijn alleen al meer dan 100 verschillende aluminiumlegeringen. Als je naar een modern vliegtuig kijkt, gebruikt het een tiental verschillende aluminiumlegeringen, verschillende titaniumlegeringen, waarschijnlijk een dozijn van staal - de materialen zijn geoptimaliseerd voor wat ze moeten doen. Additieve productie moet volgens een soortgelijk regime verlopen.

‍

Welk belang heeft materiaalontwikkeling in 2023?

‍

In de afgelopen decennia hebben we fasen doorlopen waarin de ontwerper als ‘onbelangrijk’ werd beschouwd en de nadruk volledig op de productie lag. Toen werd het ontwerp plotseling belangrijk:de productie had ingehaald wat we konden ontwerpen, en we moesten de ontwerphoek opnieuw verleggen. Tegenwoordig zien we dat de productie moeite heeft om bij te blijven. Met deze nieuwe geavanceerde productietechnologieën zoals AM krijgt de ontwerper echter een nieuwe set gereedschappen.

‍

We stellen de ontwerper in staat terug te gaan en bijvoorbeeld opnieuw na te denken over hoe de binnenkant van een auto eruit zou moeten zien, en samen met deze ontwikkeling gaan de materialen mee. Deze zijn essentieel om hen in staat te stellen met deze nieuwe ontwerpen te komen.

‍

De auto-industrie heeft bijvoorbeeld al tien jaar of langer materiaalvervanging doorgemaakt. Ze namen staal en vervingen het door aluminium, en vervolgens aluminium door plastic, totdat er geen dingen meer te vervangen waren, en ze gingen opnieuw ontwerpen. Met geavanceerde technologieën en additieve productie kun je ontwerpen bedenken die lichtgewicht onderdelen leveren, maar toch dezelfde prestaties, zo niet beter, bereiken.

‍

De toekomst draait helemaal om teams. Als je naar de geavanceerde productietechnologieën kijkt – AI, automatisering, robotica, 3D-printen – hebben ze allemaal een team nodig, omdat geen enkele discipline dit kan.

‍

Additive manufacturing is een teamsport. Je hebt een ontwerper, je hebt een structuurpersoon, je hebt een materialenpersoon. Er gebeurt veel in de printerbox. Je creëert tegelijkertijd een vorm en een materiaal. Er komen grondstoffen binnen en industriële gassen en lasers – er gebeurt van alles. Dat gebeurt niet zonder team.

‍

Ik hou van het idee dat 3D-printen een lens is waardoor we verschillende aspecten van de productie kunnen blijven heroverwegen.

Ik denk dat dat het is. 3D-printen is geen ding, het is een familie van dingen. Het is bijna een manier van denken.

Afhankelijk van het eindresultaat dat je nastreeft, kies je de printer die je daar brengt. Als je huidcellen gaat printen, is er een antwoord. Als je een huis met beton wilt printen, dan is daar een antwoord op. Als je een plastic onderdeel wilt maken, is daar ook een antwoord op.

‍

Maar ze zijn allemaal op hetzelfde uitgangspunt gebouwd, namelijk deze ‘laag voor laag’-constructie. En dat is moeilijk omdat we al sinds het begin van de menselijke tijd dingen uit steen en hout hebben gesneden. Nu is het tijd om na te denken over het omgekeerde daarvan:dat duurt lang.

‍

Kunt u iets vertellen over The Barnes Global Advisors en de waarde die dit voor bedrijven biedt?

We zijn begonnen met het helpen van mensen bij het verteren van additieve productie. Ons geweldige team van ingenieurs heeft veel ervaring in zeer intensieve markten:lucht- en ruimtevaart, defensie, medisch, zwaar transport. We putten uit onze ervaringen met dingen die de eerste keer dat we het probeerden niet goed gingen, zodat we het voor andere mensen kunnen stroomlijnen.

‍

Veel mensen zijn erg in de war over de vereisten en kwalificaties bij additieve productie; voor ons is het proces altijd precies hetzelfde. Of je het nu over een locomotief of een vliegtuig hebt, het proces is hetzelfde, zelfs als het intensiteitsniveau en de tests die je ondergaat kunnen verschillen. Het begrijpen van de vereisten houdt in dat je vaststelt hoe succes eruit zal zien. Wij helpen bedrijven van daaruit achteruit te werken.

‍

We geven iedereen hetzelfde advies, van drukkerijbedrijven tot materiaalbedrijven. Als je weet wat de klant nodig heeft, gaat het erom te bepalen welk probleem je oplost, wat de waarde ervan is, en dan achteruit te werken en uit te zoeken hoe we dat mogelijk maken.

‍

Gaandeweg hebben we training voor de ontwikkeling van personeel en vaardigheden geïntroduceerd, eerst met onze cursus ‘Designing for AM’, waarin we mensen leren wat additief is, waar het wordt gebruikt, de voor- en nadelen en elk van de verschillende processen. TBGA is uniek omdat het team ervaring heeft met het gebruik van alle families van AM-processen - we kunnen praten over poedervorm, directe energie, materiaalextrusie, allemaal op werkniveau. Belangrijk is dat we dat met een onafhankelijke lens doen. We zijn niet gebonden aan een ander bedrijf, wat betekent dat we naar de dingen kijken zoals ingenieurs dat doen.

‍

De afgelopen jaren hebben we een groep geïntegreerd die we ‘Media’ noemen, die zich richt op het vertalen van al die technologische kennis en het naar de markt sturen van die boodschap. De productie is een zeer interessante (en luidruchtige) marktplaats; deze verschilt van de marktplaatsen die zich richten op commerciële of consumentenproducten.

‍

We hebben ontdekt dat er via het personeelsstuk, het mediastuk en vervolgens het advies sprake is van harmonie in de manier waarop we werken. Het stelt ons in staat om te variëren van een strategieproject tot en met het introduceren van producten op de markt. Door al deze verstoringen van de toeleveringsketen zien we steeds vaker dat we de Amerikaanse overheid en anderen kunnen helpen begrijpen hoe ze zich kunnen aanpassen, en kunnen overwegen of additive manufacturing een oplossing zou kunnen zijn.

‍

Als je beschikt over een sterk geautomatiseerde technologie zoals additieve productie, kan die dan helpen bij dit soort menselijke problemen? Dat is de vraag waar we nu naar kijken, waarbij we misschien oplossingen uit de additieve productie, automatisering en mogelijk robotica combineren om een ​​oplossing te maken die aan de eindvereiste voldoet.

‍

Als klanten hun onderdelen niet kunnen krijgen, hebben we uiteindelijk een betere oplossing nodig. Dat is een mondiaal probleem. Hoe gefragmenteerd we als samenleving ook lijken te zijn, we lijden allemaal aan dezelfde dingen.

‍

Je werk bij Metal Powder Works en The Barnes Global Advisors is heel verschillend. Als je één overeenkomst zou kunnen trekken tussen wat de twee bedrijven bijdragen aan de AM-sfeer, welke zou dat dan zijn?

Het enige dat ik heb geleerd, is dat het erg moeilijk is om je eigen advies op te volgen. Als ik mijn Metal Powder Works-hoed op heb, ben ik grotendeels de klant waarmee TBGA normaal gesproken zou werken. Dus af en toe denk ik bij mezelf:“oh, ik moet mijn eigen advies opvolgen en deze structureel doen dingen”.

‍

Een ander ding is het belang van evenwicht. Eén ding over TBGA waar ik erg blij mee ben, is dat we een behoorlijk genderdiverse groep hebben. Ik denk dat we een beter antwoord voor onze klanten genereren omdat we verschillende denkprocessen hebben. Ik hoop dat dit een indicatie is voor de toekomst.

‍

We zijn ons ervan bewust dat we betrokken moeten zijn bij de industrie, om deel uit te maken van de structuur ervan. Mensen proberen aan te moedigen om productie als een carrière te beschouwen, is ook iets dat we moeten bevorderen. Of het nu als technisch persoon is, of in de marketing.

‍

Zijn er huidige AM-trends waar je het meest enthousiast over bent?

Ik denk dat de trend in het algemeen de industrialisatie is - die de noodzaak met zich meebrengt om problemen op te lossen, zoals de digitale workflow, die tegenwoordig erg gefragmenteerd kan zijn. We realiseren ons dat het belangrijk is om holistisch over onze processen na te denken:Additive Manufacturing gaat niet alleen over het printen van een vorm.

‍

Als je nog eens aan materialen denkt, worden ze ook steeds belangrijker als gevolg van de industrialisatie, die niet alleen met technische problemen gepaard gaat, maar ook met zakelijke problemen. Als het gedrukte onderdeel bijvoorbeeld meer gaat kosten, kan het beter meer doen. Dit is de waardepropositie-kant van de zaak.

‍

Onze kennis neemt toe. Op een gegeven moment zagen we dat perfect bolvormige deeltjes super belangrijk zijn in de Hall Flow. We weten nu dat Hall Flow eigenlijk slechts een proxy is, omdat we geen betere standaard hebben. Zodra we dat erkennen, kunnen we terugdringen en bedenken dat 'perfect bolvormig' misschien niet juist is - misschien hebben we minder nodig bolvormig, of om te erkennen dat ‘sferisch’ in de eerste plaats een continuüm is en niet binair. Het is die eeuwenoude beweging:als het heel weinig energie kost om in positie te komen, kost het ook heel weinig energie om het uit positie te krijgen. Er is een optimale situatie, en die willen we zo houden.

‍

Ik denk dat dat de reden is waarom het industrialisatiestuk zo belangrijk is:het gaat om het oplossen van verschillende relevante problemen. Of we nu rekening houden met productiviteits- en kostenkwesties, of bredere mondiale problemen, er zijn veel problemen van verschillende aard die moeten worden opgelost.

‍

Ik zou graag willen denken dat op een gegeven moment minder energie verbruiken en minder CO2 produceren een maatstaf zal worden die meer mensen gebruiken, waarbij de kosten nog steeds belangrijk zijn. Waarom kan het, in plaats van twee keer zoveel te kosten om minder CO2 te produceren, niet op beide fronten neutraal zijn? Een proces dat evenveel kost als een legacy-proces, maar een stuk minder CO2 uitstoot, is zeker het juiste antwoord.

‍

–

Meer informatie over The Barnes Global Advisors:https://www.barnesglobaladvisors.com/

Meer informatie over Metal Powder Works:https://www.metalpowderworks.com/

Meer informatie over AMFG:https://amfg.ai/