Startup bruger 3-D-print til at genopfinde produktionen af ​​metaldele

Det er ikke svært at forstå, hvorfor nogle af verdens største virksomheder har foretaget enorme investeringer i metal 3-D print for nylig. Fremstilling af metaldele i stor skala kræver i øjeblikket, at virksomheder navigerer i komplekse globale forsyningskæder, der tager en uundgåelig del ud af bundlinjen.

Imidlertid, prisen, kompleksitet, og tid forbundet med metal 3-D print har sikret, at teknologiens præg på multi-billion-dollar fremstillingsindustrien forbliver minimal.

Desktop Metal arbejder på at ændre det. Senere på året, virksomheden vil begynde at sende tidlige versioner af sit produktionssystem, en 3-D printer, der kan producere op til 100, 000 metaldele til en pris og hastighed, der er konkurrencedygtig med traditionelle fremstillingsmetoder. Virksomhedens første produkt, Studio systemet, forbedret sikkerheden, hastighed, og prisniveau for 3-D printprototyper og små partier af metaldele.

"Metalfremstilling er en af ​​de største drivkræfter for fremstilling generelt, og produktion driver verden, " siger Desktop Metal medstifter A. John Hart, en lektor ved MIT's Institut for Mekanisk Teknik og direktør for Laboratory for Manufacturing and Productivity. "3-D-print er en fantastisk teknologi i forhold til dens muligheder og hvordan den omformer produktets livscyklus, men vi er i så tidlige stadier, at innovative processer er nødvendige for at åbne sluserne."

I jagten på det mål, grundlæggerholdet, som omfatter fire nuværende MIT-professorer og en alumne fra Sloan School of Management, har overvåget en bemærkelsesværdig grad af innovation, der har fået virksomheden til at indgive eller være i gang med at indgive over 200 patenter.

Denne innovation kan være med til at forklare, hvorfor Desktop Metal har haft en hidtil uset bane siden grundlæggelsen i 2015. Boston Business Journal rapporterer, at det sidste sommer blev det hurtigste selskab i amerikansk historie til at nå en værdiansættelse på en milliard dollar, på vej til at rejse 277 millioner dollars i risikovillig kapital.

Den århundreder gamle fremstillingsindustri kan virke som et formidabelt mål for en så ung startup, men de investerende arme af virksomheders giganter som Google, Ford, BMW, og GE har finansieret Desktop Metal i væddemål om, at virksomheden kan forstyrre industrien i et omfang, der aldrig før er set i 3-D-printverdenen.

En gylden mulighed

I 2012 Ric Fulop MBA '06 var general partner hos North Bridge Venture Partners, da han så en forretningsmulighed i det faktum, at de nuværende processer til 3-D print af metal var alt for langsomme til masseproduktion og alt for dyre til prototyping. Han brugte de næste tre år på at lede efter den rigtige virksomhed til at løse disse problemer, før han besluttede, at han selv skulle starte virksomheden.

I erkendelse af de enorme tekniske udfordringer, der ligger foran ham, Fulop besluttede at samle et team af mennesker, der har brugt deres karriere på at fremme områder relateret til 3-D-print, herunder materialevidenskab, maskindesign, automatisering, og software.

De seks personer, som han grundlagde virksomheden med, omfatter Hart; Kyocera professor i materialevidenskab og teknik Yet-Ming Chiang; materialevidenskab og teknik professor Christopher Schuh; og maskinteknik professor Ely Sachs, en tidlig pioner inden for 3-D print, der opfandt den meget anvendte metode til binder jet print. De andre medstiftere er computerstøttet software-veteran Rick Chin, og Jonah Myerberg, som arbejdede med Fulop i en tidligere virksomhed og i øjeblikket fungerer som Desktop Metals teknologichef.

"Vi tog os sammen og sagde:'Lad os begynde at opfinde, og det var en fantastisk oplevelse, " husker Hart. "Desktop Metal spinde ikke ud af IP fra nogen af ​​vores laboratorier. Det var et team grundlagt omkring en mulighed og en vision, der derefter krævede hurtig opfindelse og innovation i sammenhæng med markedsbehov."

Blandt holdets gennembrud var en trykteknik kaldet bundet metalaflejring, som virker ved at ekstrudere metalpulver blandet med et bindemiddel, på samme måde som den lag-for-lag-proces, der er almindelig i plast 3-D print. Delene anbringes derefter i en afbinder, hvor en proprietær væske opløser bindemidlet, før de sintres og fortættes i en ovn.

Bundet metalaflejring fungerer med mange af de samme legeringer som metalsprøjtestøbningsprocessen (MIM), der har været meget brugt i fremstillingen siden 1980'erne, inklusive rustfrit stål, kobber, og titanium.

"Vi forvandlede metal 3-D-print til noget kontorvenligt, som du kan placere hvor som helst, " siger Fulop. "Du skal bare tilslutte den, og du kan lave metaldele."

Studio-systemet gjorde 3-D-print praktisk til kontorprototyping og lavvolumenproduktion. Men for at Desktop Metal kan kæmpe med det globale produktionsmarked, virksomheden havde brug for at genopfinde printprocessen yderligere.

Firmaets produktionssystem udnytter en anden proprietær teknik kaldet single pass jetting, en kompleks, men udadtil glat proces, hvor et printhoved med pulverspredningsenheder på hver side glider frem og tilbage hen over et byggeområde. For hver gang, printeren afsætter præcise lag af metalpulver, før der sprøjtes et bindemiddel på pulveret. Hvert lag pudder er lige så tyndt som et menneskehår.

Ifølge virksomheden, systemet er verdens hurtigste metal 3-D printer, 400 procent hurtigere end det nærmeste binder jet-system og 100 gange hurtigere end nutidens laserprintere.

"En stor del af utilgængeligheden indtil dette punkt har været omkostningerne og hastigheden ved udskrivning, " siger Hart. "Hvis du nogensinde har set en 3-D metaldel blive printet … nogle planter vokser hurtigere."

En lys fremtid

Fulop vurderer, at to dusin produktionssystemer vil blive afsendt i 2019, efterhånden som virksomheden fortsætter med at skalere. Med ordrer rullende ind, mange af Desktop Metals kunder søger at købe flere systemer til udskrivning med mængder meget højere end 100, 000 dele.

Stadig, det er stadig uklart, hvor meget 3-D-printning vil forstyrre den almindelige metalbehandling i den nærmeste fremtid. Traditionelle fremstillingsprocesser, som casting, har deres fordele ved at skabe relativt simple dele ved høje volumener.

"Når folk siger, at 3-D-print vil være 20 eller 40 procent af produktionen i løbet af nogle årtier, Jeg tror, 'Sikkert ikke, ' og så, 'Det er for tidligt at sige, '" erkender Hart. "Når det er sagt, det er så tidligt, at jeg er overbevist om, at den additive fremstillingsindustri vil vokse 10 eller 100 gange i løbet af de næste fem til 10 år eller deromkring."

Måling af virkningen af ​​metal 3-D-print ved hjælp af salgsvolumen af ​​nuværende maskiner og materialer undervurderer sandsynligvis dens sande værdi. De unikke muligheder ved 3-D-printning skulle afdække nye muligheder for ingeniører og designere, der forsøger at lave objekter såsom mere effektive flymotorer og lettere bilkonstruktioner.

"3D-print lader dig omdanne kompleksitet til enkelhed, "Hart forklarer. "Overvej hvor mange produkter der kræver samtidig konstruktion og eventuel samling af mange dele, og hvordan designbegrænsningerne og logistikken i produktionen former, hvordan vi udvikler produkter. 3-D-print giver dig mulighed for at konsolidere samlinger i enkelte dele, og design for optimal ydeevne. Når man kun tænker på omkostningerne ved 3D-print, ignorerer man den utrolige værdi, som nye designs giver, og ved hastighed og fleksibilitet i driften. Når du tænker på disse aspekter hånd i hånd, du ser det virkelige gennembrud."

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), et populært websted, der dækker nyheder om MIT-forskning, innovation og undervisning.