Brian Alexander van Solvay over het bouwen van hoogwaardige polymeren voor additieve productie

Nu de vraag naar hoogwaardige polymeren in additieve productie stijgt, breiden toonaangevende materiaalbedrijven zoals Solvay, BASF en SABIC hun portfolio uit om te voldoen aan de behoeften van productietoepassingen in de automobielsector, de medische sector, de ruimtevaart en meer.

Solvay, een bedrijf met een waarde van 10 miljard euro en een geschiedenis van 150 jaar in de materiaalwetenschap, is een belangrijke speler geworden op het gebied van speciale polymeren die wereldwijd worden gebruikt. In dit interview deelt Brian Alexander, oprichter van Solvay’s Business Incubation Platform for Additive Manufacturing, de strategische verschuiving van het bedrijf naar AM, de kansen die dit biedt, en waarom materialen van technische kwaliteit essentieel zijn voor de volgende productiegolf.

De AM-kans herkennen

Brian Alexander, Solvay Specialty Polymers, bedrijfsincubatieplatform voor additieve productie

Begin 2016 was additive manufacturing van niche naar mainstream verschoven. Het leiderschap van Solvay reageerde door een speciale business unit op te richten binnen de divisie Specialty Polymers die zich uitsluitend op AM zou richten.

“Additive manufacturing sluit perfect aan bij de kernmarkten van Solvay:hoogwaardige productie in kleine volumes en massaaanpassing”, legt Alexander uit. “Industrieën als de lucht- en ruimtevaart en de gezondheidszorg vragen duizenden onderdelen per jaar, en niet miljoenen, wat AM ideaal maakt.”

Toen in 2016 de belangrijkste patenten op het gebied van SLS en FFF afliepen, ging de markt open voor nieuwe toetreders. Solvay greep de kans en koos ervoor om AM te zien als een hefboom voor groei in plaats van als een bedreiging.

“In ons eerste jaar spraken we met toonaangevende klanten om hun AM-volwassenheid te peilen”, herinnert Alexander zich. "Destijds geloofden velen dat AM slechts een prototype-technologie was. Tegenwoordig is die perceptie dramatisch veranderd."

De mentaliteit veranderen voor AM-succes

De Specialty Polymers-eenheid van Solvay heeft ongeveer 3.500 professionals in dienst en beschikt over een van de meest uitgebreide portfolio's van hoogwaardige materialen in de sector:meer dan 35 verschillende polymeren, elk met unieke mechanische, thermische en chemische eigenschappen. Deze hoogwaardige materialen worden in kleinere volumes verkocht, waardoor ze op natuurlijke wijze passen bij de precisie en complexiteit die AM vereist.

“Traditionele productieprocessen vertalen zich niet rechtstreeks naar AM”, zegt Alexander. “Je moet de hele waardeketen opnieuw ontwerpen – van de formulering van grondstoffen tot het ontwerp van onderdelen en procesoptimalisatie – om consistente resultaten van hoge kwaliteit te bereiken.”

Het doel van Solvay is om de belangrijkste leverancier te worden van op maat gemaakte, AM-ready oplossingen. “Als we simpelweg onze oude harsen in de AM-sector op de markt zouden brengen, zouden we tekortschieten”, merkt Alexander op. “Onze focus ligt op materialen die specifiek zijn ontwikkeld voor het AM-proces, met duidelijke specificaties voor grondstoffen, printparameters en nabewerking.”

Het portfolio van Solvay bevat meer dan 35 hoogwaardige polymeren [Image credit:Solvay]

Het ontwikkelen van hoogwaardige polymeren voor AM

Terwijl vroege AM zich baseerde op materialen van consumentenkwaliteit zoals PLA en ABS, eisen marktleiders nu industriële polymeren zoals PEEK en PPSU.

“Prototyping alleen ontgrendelt niet alle voordelen van AM”, legt Alexander uit. "Voor serieproductie hebben ontwerpers een breed spectrum aan temperatuurtolerantie, mechanische sterkte en kwalificatiegegevens nodig. Alleen dan kunnen ze roosterstructuren, lichtgewichten en consolidatie van onderdelen benutten."

Om aan deze behoeften te voldoen, begon Solvay zijn op AM gerichte onderzoek met Fused Filament Fabrication (FFF), de meest toegankelijke AM-technologie, gericht op de gezondheidszorg (massamaatwerk) en de ruimtevaart (productie van kleine series).

Belangrijke materialen – PEEK, bekend om zijn uitzonderlijke thermische stabiliteit en sterkte-gewichtsverhouding, en PPSU, geroemd om zijn hittebestendigheid en chemische duurzaamheid – werden geselecteerd als lanceerplatformpolymeren.

“Het begrijpen van krimp, kromtrekken en cohesie is van cruciaal belang”, zegt Alexander. “Door voorspellende materiaalkennis kunnen we betrouwbare printprofielen leveren.”

In 2017 lanceerde Solvay zijn Additive Manufacturing Cup, waarbij universiteitsstudenten over de hele wereld werden uitgenodigd om complexe onderdelen te printen met PEEK-filament. Het succes van de wedstrijd toonde het onaangeboorde potentieel van AM aan en versterkte het vertrouwen van Solvay in zijn materiaalplatform.

De hoogwaardige polymeren van Solvay omvatten KetaSpire® PEEK en Radel® PPSU [Afbeelding:Solvay]

Een nieuw bedrijfsmodel:e-commerce rechtstreeks naar de klant

Voortbouwend op de Additive Manufacturing Cup heeft Solvay een baanbrekend e-commerceplatform geïntroduceerd dat zijn polymeren tegen eerlijke prijzen beschikbaar maakt voor iedereen met een creditcard.

“We zijn afgestapt van een gesloten, op distributeurs gericht model”, zegt Alexander. “Ons platform biedt snelle, transparante inkoop en dient als leermiddel voor de volgende generatie ontwerpers.”

Transparantie van gegevens is een hoeksteen van de aanpak van Solvay. “Traditionele chemische datasheets richten zich op spuitgegoten onderdelen”, merkt Alexander op. “Wij leveren AM-specifieke datasheets, waardoor industriële klanten vertrouwen krijgen in de materiaalprestaties.”

Solvay's e-commerceplatform voor AM-materialen [Afbeelding:Solvay]

Procesbeheersing:de sleutel tot consistentie

Alexander benadrukt de noodzaak van robuuste procesbeheersing. “Een slecht beheerd AM-proces leidt tot poreuze onderdelen met inconsistente mechanische eigenschappen.”

Om plug-and-play-betrouwbaarheid te leveren, werkt Solvay samen met printerfabrikanten om printprofielen op maat van zijn polymeren te verfijnen. “We streven naar een materiaal dat, eenmaal geladen, bij elke print herhaalbare onderdelen produceert.”

Materiaalsimulatie:prestaties voorspellen vóór afdrukken

In 2018 werkte Solvay samen met e-Xstream Engineering om zijn hoogwaardige polymeren te integreren in het Digimat-AM-simulatieplatform.

“Met simulatie kunnen ontwerpers thermomechanisch gedrag voorspellen tijdens de ontwerpfase”, legt Alexander uit. “Dit vermindert kostbare vallen en opstaan en versnelt de time-to-market.”

Door Solvay's PEEK en PPSU aan Digimat-AM toe te voegen, kunnen gebruikers nu digitale tweelingen van hun onderdelen creëren, waarbij ontwerpiteraties virtueel worden geëvalueerd voordat ze worden afgedrukt.

In 2019 voegde Solvay met koolstofvezels gevulde KetaSpire PEEK en pure Radel PPSU toe aan de Digimat-AM-release van e-Xstream Engineering [Afbeelding:e-Xstream Engineering]

Vooruitkijkend:de toekomst van AM-polymeren

Alexander ziet een toekomst voor zich waarin additieve productie traditionele methoden aanvult in plaats van vervangt. “Succes hangt af van proceskwalificatie:als het proces niet werkt, mislukt het onderdeel.”

Hoewel de materiaalkosten hoog blijven, verwacht Solvay dat de prijzen zullen dalen naarmate de productievolumes groeien en de toepassingen uitbreiden. Het bedrijf wil zijn polymeren kwalificeren voor 10 tot 15 commerciële drukkers, partnerschappen uitbreiden naar poedergebaseerde technologieën zoals SLS en Multi-Jet Fusion, en samenwerken met OEM's die zich inzetten voor disruptieve innovatie.

Voor meer informatie over de materiële oplossingen van Solvay, bezoek Solvay.com .

Expertinterviews

AMFG's serie Expert Interviews toont innovatieve bedrijven en individuen die de toekomst van additive manufacturing vormgeven. Neem voor meer informatie over deelname aan de serie contact op met marketing@amfg.ai .