전문가 인터뷰:Additive Manufacturing Technologies CEO Joseph Crabtree, 3D 프린팅에 후처리가 중요한 이유

후처리는 종종 3D 프린팅의 '작은 비밀'로 설명됩니다. 3D 프린팅 프로세스에서 필요하지만 고도로 수동적이고 노동 집약적인 부분인 후처리는 적층 제조(AM) 작업을 확장하려는 기업에게 여전히 큰 과제입니다. 그러나 사후 처리 자동화의 발전 덕분에 이 모든 것이 바뀔 수 있습니다.

이번 주 전문가 인터뷰에서는 자동화된 후처리 솔루션을 개발하는 영국 기반 회사인 AMT(Additive Manufacturing Technologies)의 CEO Joseph Crabtree와 함께 합니다. Joseph과 함께 후처리가 중요한 이유, AMT의 후처리 기술이 작동하는 방식 및 업계의 미래에 대해 논의합니다.

AMT Technologies에 대해 말씀해 주시겠습니까?

우리는 2017년 영국 셰필드에서 설립되었으며 R&D 운영, 기술 지원, 판매 및 응용 프로그램 개발 시설을 갖추고 있습니다.

우리는 엔지니어링, 설계 작업 및 제조를 모두 수행하는 헝가리에 완전 소유 제조 시설을 보유하고 있습니다. 그것은 우리가 모든 디자인과 제조를 사내에서 한다는 사실인 우리의 아주 독특한 판매 제안입니다. 우리는 미국 시장에 서비스를 제공할 텍사스 오스틴에 20,000평방피트 규모의 시설을 열었으며 APAC 지역에서도 첫 직원을 고용했습니다. 우리는 전 세계적으로 매우 빠르게 확장하고 있습니다.

이 회사의 목표는 진정한 산업용 AM을 가능하게 하는 것입니다. 따라서 지금까지 기업은 소량 생산 애플리케이션으로 전환하면서 프로토타입에 AM을 정기적으로 사용해 왔지만 실제로 우리가 하려는 것은 AM 기술을 소량 애플리케이션에서 완전한 산업 기능으로 확장하는 데 도움이 되는 것입니다. 우리는 3D 프린팅을 전통적인 제조 방식에 대한 실행 가능한 대안으로 만들고자 합니다.

솔직히 말해서, 업계로서는 우리는 아직 멀었습니다. 많은 유행어가 사용되지만 실제로 오늘날 가장 큰 문제는 3D 프린터입니다. 모두가 더 크고 더 빠르고 더 나은 프린터를 개발하는 데 집중해 왔습니다. 그것은 퍼즐의 한 부분일 뿐입니다. 사람들은 비용을 낮추고 재료 가용성을 높이기 위해 인쇄되는 재료에 더 집중하기 시작했습니다.

하지만 문제는 프로세스가 끝날 때 3D 프린터에서 나오는 부품이 종종 최종 사용 부품에 적합하지 않다는 것입니다.

최종 사용 부품에 대해 이야기할 때 의료 산업의 외과 수술이나 신발, 항공 우주 인테리어 응용 프로그램, 후드 자동차 예를 들어, 응용 프로그램 또는 우주 응용 프로그램에서. 이러한 예는 후처리하거나 마무리하지 않는 한 3D 프린터에서 직접 사용할 수 없습니다.

그 부분은 지금까지 3D 프린터에 초점이 맞춰져 있었기 때문에 간과되었습니다. 소량의 부품을 생산하는 것은 그다지 문제가 되지 않았습니다. 여기서 절충안은 부품을 수동으로 마무리하면 비용이 증가하지만 이러한 부품의 마진은 더 높다는 것입니다.

이제 기업은 생산 애플리케이션을 위해 AM을 평가하고 있으므로 더 많은 양에서 마진은 절대적으로 중요합니다. 후처리가 부품 비용의 최대 60%를 차지할 수 있는 경우 비용이 너무 많이 들 수 있고 이에 대해 조치를 취해야 합니다.

저희 회사는 후처리 체인에 중점을 두며 무엇을 우리는 그것이 인쇄 후의 모든 것을 의미합니다. 따라서 분말 기반 AM의 경우 여기에는 부품의 분말 제거 단계 및 표면 수정이 포함됩니다. 이는 부품의 평활화, 밀봉, 착색 및 기타 성능 향상을 의미합니다.

마지막 단계는 검사 및 품질 관리입니다. AMT는 자동화된 종단 간 솔루션과 함께 프로세스 체인의 이러한 모든 단계를 제공합니다. 그것은 우리가 모든 3D 프린팅 기술로 작업한다는 점에서 기술에 구애받지 않는 접근 방식입니다.

우리는 또한 폴리머, 특히 본질적으로 분말 베드 및 압출 기반 기술인 열가소성 폴리머에 중점을 두고 있습니다. 95개 이상의 폴리머가 당사 시스템에 대해 검증되었습니다. 그리고 실제로 우리의 목표는 해당 부품에 엔드-투-엔드 자동화 시스템을 제공하는 것입니다.

이제 DSM Venturing and Foresight Group, Williams Advanced Engineering의 투자를 통해 우리는 실제로 완료할 수 있습니다. 생태계를 분리하는 폴리머'라고 부릅니다. 따라서 본질적으로 우리가 하는 일은 전체 생태계를 처음으로 고려하는 것입니다. 재료를 살펴보고 3D 프린팅을 위한 재료를 설계하는 방법을 살펴보고 재료 선택에 따라 프린팅 프로세스를 최적화합니다.

기본적으로 우리가 하는 일은 기계 공학 및 자동화와 결합된 재료 과학입니다. 후처리 단계에서는 인쇄된 부품의 기계적 특성을 조정할 수 있으므로 기계에서 직접 나오는 부품에 비해 전반적인 기계적 특성이 향상됩니다.

이 모든 것을 결합하는 것은 우리에게 절대적으로 중요하며, 이것이 바로 우리의 모든 시스템이 산업용 최종 사용자를 대상으로 하는 산업용인 이유입니다.

특히 후처리와 관련하여 기업이 직면한 현재 과제는 무엇입니까?

가장 큰 문제는 인식 부족입니다. 그래서 꽤 최근까지 기업들은 3D 프린팅에 대해 이해하지 못했을 뿐만 아니라 3D 프린터를 구입하면 부품에 대한 일부 후처리 작업을 수행해야 한다는 사실도 전혀 몰랐습니다.

3D 프린터 제조사들이 절대 프린터를 팔지 않고 초기 출력이 좋지 않아 추가 부품을 구매해야 한다고 하기 때문에 매우 어려운 상황입니다. 장비의.

후처리에 대해 이야기한 적은 없지만, 후처리의 시간과 비용은 인쇄 속도 향상을 통해 얻을 수 있는 이점을 훨씬 능가합니다. 우리가 가능하게 하고자 하는 것은 프린터 제조업체가 더 많은 시장 침투를 통해 고객에게 완벽한 솔루션을 제공할 수 있도록 하는 것입니다.

아무도 이야기하고 싶지 않은 주제입니다. 이것은 특히 현재 시장에 진입하고 있는 고객들에게 교육이 이와 관련하여 어려운 과제임을 의미합니다.

결과적으로 3D 프린터를 처음 구매하는 회사는 3D 프린팅에 대해 거의 알지 못할 수 있으며 현재 후처리의 문제에 직면해 있습니다. 따라서 최종 사용자를 교육하고 이 프로세스를 만들기 위해 구입해야 하는 일련의 개별적인 독립 기계 항목이 아님을 보여 주는 것입니다. 생각한다.

두 번째로 큰 측면은 시장에 우리 외에 진정으로 자동화된 다른 기술이 없다는 것입니다. 예, 후처리 기술이 있지만 일반적으로 매우 잘 알려진 기술을 재탕한 것입니다. 그들 중 누구도 디지털이 아닙니다.

현재 이 '블랙 아트'를 실행하는 데 필요한 모든 미묘한 작업에 능숙해야 합니다. 그래서 정말 중요한 도전입니다. 그리고 현재로서는 정말 혁신적인 후처리 옵션과 디지털 인센티브가 없습니다.

기술 측면에서 가장 큰 단일 과제는, 가루를 제거하고 있습니다. 아무도 인간의 개입이 필요 없는 진정으로 자동화된 포장 풀기 및 분말 제거 솔루션을 생각해 낸 적이 없습니다. 그것은 진정한 도전입니다. 이것은 분말 제거 및 자동화 문제가 아니라 기계 학습, 기계 분류 문제이며 우리가 해결해야 하는 일반적인 문제입니다.

완전히 자동화된 탈가루 솔루션을 갖게 되는 지점에 도달할 것이라고 생각하십니까?

이를 위한 실제 솔루션을 개발하기 위해 협력하고 있는 파트너가 있습니다. 다시 말하지만, 파우더 베드가 있고 부품을 제거해야 하는 경우 현재 수동으로 수행하는 것 외에 다른 방법이 없기 때문입니다. 전통적인 텀블링 솔루션조차도 여전히 많은 수동 개입이 필요합니다. 인간이 매우 잘하는 한 가지는 섬세하고 어려운 작업이기 때문입니다. 사물 식별(부품의 가루 같은), 부품을 파괴하지 않고 분말을 제거하고 부품을 분류하는 등입니다. 우리는 시간과 비용 효율성을 개선하기 위해 이러한 단계를 자동화하기 위해 노력하고 있습니다.

PostPro3D 기술은 어떻게 작동합니까?

PostPro3D는 우리의 핵심 기술입니다. 셰필드 대학에서 라이선스를 받은 IP를 기반으로 하고 Innovate UK 보조금으로 개발되었습니다. 약 8년여 동안 기초연구, 산업연구로 발전해왔습니다.

독자적인 화학 물질을 사용하여 3D 인쇄된 폴리머 부품의 표면을 매끄럽게 하는 화학적 증기 평활화 공정입니다.

표면을 매끄럽게 하는 것은 단순히 미학적으로 만족스럽게 만드는 것이 아니라 실제로 부품의 표면을 엔지니어링하는 것입니다. 화학 용액은 표면을 밀봉하고 부품의 다공성을 제거합니다. 또한 물의 침입이나 가스의 침입을 방지하고 실제로 기계적 특성을 향상시킵니다. 그 결과 높은 파단 신율과 더 나은 피로 특성을 갖는 부품이 생성됩니다.

그 외에도 우리가 가공할 수 있는 모든 엘라스토머 재료가 있습니다. 예를 들어 기계적 방법으로도 가공할 수 없는 것입니다. PostPro3D는 ULTEM, 나일론, TPU 및 TPE 등과 같은 고도로 엔지니어링된 폴리머를 사용하여 인쇄된 부품을 후처리할 수 있습니다.

PostPro3D는 우리가 시장에 출시한 표면 수정 기술이 적용된 최초의 기계입니다. 더 많은 양의 부품을 처리하기 위해 100리터에 가까운 프로세스 챔버 크기를 가진 산업용 최종 사용자를 위해 설계된 산업용 장비입니다.

우리는 PostPro3D Mini도 출시했습니다. 물리적으로 PostPro3D의 3분의 1 크기로 훨씬 저렴하지만 동일한 주력 기술을 사용하여 연구 기관, 소규모 서비스 기관 및 프린터가 한 대만 있는 사람들까지 확장할 수 있습니다. 그리고 그 사람들이 액세스할 수 있도록 적절한 가격이 책정되어 더 큰 일을 하거나 운영을 확장하기 전에 기술을 시험해 볼 수 있습니다.

저희 프로세스의 이점은 모든 부품과 공정이 주기 독성 테스트를 거쳤으며 현재 FDA 의료 승인 등을 진행 중입니다. 따라서 규제된 산업용 최종 사용 응용 프로그램에 대해 이야기할 때 이는 정말 중요합니다.

또한 이 기술을 보완하는 것은 당사의 착색 기술입니다. 우리는 착색에 대한 특허 출원 중인 고유한 기술을 보유하고 있습니다. 이 기술을 사용하면 부품에 색상을 지정하고 동시에 매끄럽게 처리할 수 있으므로 매끄럽게 하면서 색상을 추가할 수 있습니다. 그러면 다양한 다른 응용 프로그램도 열립니다.

반면에 우리는 분말 제거 시스템을 가지고 있습니다. 앞서 언급했듯이 현재 우리는 일부 생산 파트너 회사와 시험 중에 있습니다. 이를 통해 분말 베드의 포장을 자동으로 풀고 분말을 제거하고 분말 베드 AM 시스템에서 부품을 제거할 수 있습니다.

결국 우리는 모든 것을 하나로 묶어야 합니다. 우리는 노팅엄 대학교와 협력하여 개발된 계측 또는 검사 시스템을 가지고 있으며 영리한 비트는 실제로 하드웨어가 아니라 알고리즘과 기계 학습에 있습니다. 따라서 비용이 저렴합니다. 즉, 프로세스를 진행하면서 시스템 및 품질 검사 부품에 따라 사용할 수 있습니다.

그리고 마지막 부분은 전체 프로세스를 자동화할 수 있는 DMS(디지털 제조 시스템)라고 하는 종단 간 자동화입니다.

귀하의 솔루션으로 95개의 폴리머를 검증했다고 언급하셨습니다. 미래에 금속 부품을 고려하고 있습니까?

좋은 질문입니다. 제 배경은 실제로 야금학입니다. 저는 셰필드 대학교에서 금속 적층 제조 분야를 졸업했습니다.

하지만 금속이 제 배경이지만 저는 폴리머가 다루기 쉽기 때문에 폴리머를 선택했습니다. 금속은 산업적 유형의 공정이 필요하기 때문에 큰 도전입니다.

우리는 금속 후처리에 대한 IP를 출원했으며 준금속 부품에 대한 솔루션을 개발했습니다. 예를 들어 Desktop Metal의 기술은 내부에 금속 부품이 잘린 폴리머 캐리어의 압출 기반 프로세스입니다. 따라서 실제로 IP가 있고 예를 들어 Desktop Metal 부품이 소결되기 전에 매끄럽게 할 수 있고 경화되지 않은 부품을 매끄럽게 할 수 있습니다. 나올 즈음에는 매끄러운 금속 막대가 생깁니다.

최근의 투자 라운드는 앞으로 회사에 어떤 의미가 있습니까?

완전히 혁신적입니다. 우리는 설립 첫해부터 수익을 창출하는 회사였습니다. 이는 제품 시장에 훌륭한 적합성을 의미하기 때문에 정말 중요합니다. 그래서 우리는 필요하지 않은 것을 개발하지 않습니다.

이 기금으로 우리가 할 수 있는 것은 글로벌 성장을 가속화하는 것입니다. 이를 통해 오스틴에 있는 시설을 마무리하고 APAC 시장과 유럽으로 적절하게 확장할 수 있습니다.

그러나 더 중요한 것은 이 자금으로 인해 다른 회사와 달리 불가지론을 유지할 수 있다는 것입니다.

DSM을 재료 화학 회사로 선택한 것은 불가지론을 고수하고 싶었기 때문입니다. 이를 통해 우리는 기존 및 적층 제조 측면에서 잘 알려진 모든 재료 및 화학 전문 지식에 액세스할 수 있지만 본질적으로 우리에게만 혜택을 줄 수 있는 완전한 산업 AM 에코시스템으로 나아갈 수 있습니다.

하지만 다른 한편으로는 10억 파운드의 VC인 Foresight Group, Williams가 있습니다. 이를 통해 우리는 모든 재료 화학, 분석 전문 지식, 지난 50년 동안 Formula One 엔지니어링 출처 및 모든 데이터 분석, 엔지니어링 비용, 제품 최적화, 설계 최적화 등에 액세스할 수 있습니다. 마지막으로 Foresight Group은 VC는 자본 시장에 힘을 실어줍니다.

또한 판매 채널을 통해 판매, 마케팅 및 잠재적 유통 네트워크를 제공하므로 바로 사용할 수 있습니다. 따라서 규모 확장을 위한 여정을 가속화합니다.

후처리의 문제점과 이를 해결하는 방법에 대해 많은 이야기를 나눴습니다. 3D 프린팅에 대해 좀 더 일반적으로 이야기하기 위해 제쳐두고, 여전히 진입 장벽이 될 수 있는 업계에서 여전히 직면하고 있는 몇 가지 도전 과제는 무엇입니까?

다시 한 번 우리에게는 동일한 과제입니다. 3D 프린팅을 도입하려는 기업은 선택의 폭이 매우 넓습니다. 그리고 그것을 둘러싼 과대 광고를 무너뜨리는 것입니다. 예전만큼 과대 광고가 많지는 않지만 여전히 많이 있습니다.

게다가, 저는 여전히 가장 큰 도전 중 하나가 많은 회사에서 기술이 아직 투자할 준비가 되어 있지 않다는 점이라고 생각합니다. 예를 들어 오늘 CNC 기계를 구입하면 내일 부품을 가공할 수 있으며 부품을 매우 높은 품질로 가공할 수 있습니다. 마찬가지로 사출 성형기를 구입하고 도구가 있으면 똑같이 할 수 있습니다. 조금 단순화하고 있지만 대체로 이것은 AM 업계가 직면한 도전 과제입니다.

3D 프린터, 재료, 장비를 모두 고려한다면; 여전히 좋은 품질의 부품을 만들 수 없습니다. 그리고 거기에 문제가 있다고 생각합니다. 예를 들어 백만 개의 부품을 만들 수 있는 프로세스에 도달하려면 아직 멀었습니다.

완벽한 예는 Formnext에서 우리의 입장입니다. 우리는 알루미늄 부품으로 연결된 650만 개 이상의 개별 3D 인쇄 부품을 만들고 있습니다. 구조는 4m x 6m x 14m입니다. 엄청난 구조입니다. 그리고 갑자기 왜 아무도 이전에 해보지 않았는지 자문하게 됩니다. 문제는 반복성 및 재현성 관점에서 동일하거나 적합한 6000개의 구성 요소에 대해 수행하기가 매우 어렵기 때문입니다. 안정적인 프로세스를 갖추기까지 한 달의 개발 기간이 필요합니다.

그래서 실제로 프로세스가 안정적인 지점, 즉 반복성과 재현성이 있는 지점에 가까울 때 산업 프로세스를 달성하는 것입니다.

또 다른 것은 3D 프린팅을 일괄 처리로 생각하는 것을 멈춰야 한다는 것입니다. 대신 전체 공정 라인과 종단 간 자동화가 포함된 연속 공정으로 생각하십시오.

제 생각에 문제의 일부는 많은 사람들이 너무 오랫동안 3D 프린팅을 사용해 왔으며 성장하는 것을 지켜봤다는 것입니다. 그러나 지금 우리는 새로운 혁명을 보고 있습니다. 사람들은 진정으로 그것을 산업 기술로 보고 있지만 실제로 작동하려면 생각의 전환이 필요합니다. 그리고 그것이 우리 회사가 운이 좋은 이유입니다. 그 회사의 모든 사람이 3D 프린팅에서 온 것은 아니기 때문입니다. 따라서 우리는 프로세스에 대해 매우 다른 관점을 제시합니다.

Formnext에서 스탠드를 어떻게 구성하고 있는지 공유할 수 있습니까?

올해 우리는 86제곱미터의 스탠드를 가지고 있는데, 이것은 거의 격자 구조처럼 구성되어 있습니다. 각 노드는 일련의 상호 연결된 3D 인쇄 부품이며 큐브를 형성하는 이러한 개별 구성 요소에서 구조를 만들고 큐브는 4미터 높이의 구조를 형성합니다. 그러나 중요한 것은 매우 가볍다는 것입니다. 전체 구조의 무게는 120kg을 넘지 않습니다.

누군가가 이것을 시도한 것은 이번이 처음이라고 생각합니다. 후처리 없이는 달성하기가 매우 어렵습니다. 분명히 우리는 공차 나사 조인트, 복잡한 내부 기하학 등을 사용하고 있습니다. 그리고 여기서 핵심은 우리가 개발한 기술이 없었다면 이것을 생산할 수 없었을 것입니다. 부품을 인쇄할 수는 있었지만 부품을 완성하고 실제로 무언가를 만드는 데 필요한 올바른 품질을 얻을 수 없었을 것입니다.

개인적으로 흥미진진한 트렌드나 발전 사항이 있습니까?

사람들이 후처리를 문제로 인식하고 이에 대해 조치를 취하기를 원한다는 사실이 매우 기쁩니다. 마지막으로 후처리를 진지하게 받아들이는 모습이 보기 좋습니다.

AMFG의 AM 산업 환경에서 2~3개의 후가공 회사가 있다는 것이 흥미로웠습니다. 저에게 그것은 모든 3D 프린팅 회사 중에서 후처리를 하는 회사가 소수에 불과하다는 사실을 시각적으로 잘 표현한 것이었습니다.

그러나 사람들은 분명히 그것에 대해 더 많이 이야기하고 있으며 교육은 여기에서 정말 필수적입니다. 모르면 문제라는 것을 모르기 때문입니다. 따라서 판매하기 전에 교육해야 하며 사용자가 필요로 하는 사항에 대해서도 교육해야 합니다.

또 다른 흥미진진한 추세는 이제 산업 플레이어가 시장에 등장하고 있다는 것입니다. 프린터 제조업체가 아니라 기술 사용자를 의미합니다. 그래서 기업들은 진정으로 3D 프린팅 응용 프로그램을 찾고 있으며 이제 3D 프린팅을 진지하게 고려하고 있으며 이는 큰 추세입니다.

궁극적으로는 실제 응용 프로그램에 초점을 맞춰야 합니다. 실제 응용 프로그램은 PR 중심의 유명 응용 프로그램만큼 흥미롭지는 않을 수 있지만 업계가 성숙하고 있음을 보여줍니다.

유추해 보겠습니다. 누군가가 마지막으로 와서 '이 사출 성형 부품을 보세요. 얼마나 멋진지 보세요'라고 말한 것이 언제였습니다. 당신은 상관하지 않습니다, 아무도 신경 쓰지 않습니다, 그것은 단지 중요하지 않습니다. 그것이 우리가 머리에서 벗어나 새로운 기술을 계속 사용해야 하는 것입니다. 그리고 그 차이를 아무도 모를 때가 올 것입니다.

이미 시작했는데 '이거봐, 사출 성형한 부품이야'라고 보여주며 눈도 깜박이지 않습니다. 그런 다음 우리가 후처리한 3D 프린팅 부품을 그들에게 보여주면 그들은 '맙소사, 굉장합니다'라고 말합니다. 우리는 그것을 넘어서 또 ​​다른 제조 기술로 받아들일 수 있어야 합니다.

AMT의 향후 12개월은 어떻게 될까요?

향후 12개월은 확장과 수익 면에서 매우 빠른 성장을 보일 것입니다.

또한 내년 말에 엔드 투 엔드 DMS 시스템을 출시할 예정입니다. 완전 자동화된 분말 제거, 평활화, 착색 및 검사가 포함됩니다. 그리고 2020년에 들어서면서 우리가 초점을 맞추고 있는 부분은 바로 이러한 요소들을 함께 연결하여 진정한 의미에서 종단 간 후처리 시스템을 제공할 수 있도록 하는 것입니다.

AMT에 대해 자세히 알아보려면 https://amtechnologies.co.uk/를 방문하십시오.