Axtra3D schließt Lücke zwischen SLA-Präzision und DLP-Geschwindigkeit im 3D-Druck – Interview mit CSO Rajeev Kulkarni

Axtra3D, ein 2021 gegründetes Unternehmen mit Hauptsitz in Charlotte (USA), und einer Tochtergesellschaft in Vicenza, Italien, hat eine 3D-Drucktechnologie namens Hi-Speed SLA entwickelt, die das Kernstück ihres Flagschiffs, des Lumia X1, darstellt. Diese Technologie umfasst mehrere innovative Verfahren, die in Bezug auf Präzision und Effizienz neue Maßstäbe in der Additiven Fertigung setzen. In einem Interview mit 3Druck.com gibt Chief Strategy Officer Rajeev Kulkarni einen Einblick in die 3D-Druckbranche.

Der Lumia X1 wird von drei zentralen Technologien angetrieben: Hybrid PhotoSynthesis (HPS), TruLayer Separation, TruLayer Adaption und ein duales Z-Achsen-System. Zusammen definieren diese Innovationen die Möglichkeiten und die Leistung von 3D-Druckern auf neue Weise:

HPS kombiniert einen Laser mit einem DLP-System, um gleichzeitig interne und externe Strukturen zu erfassen. Das DLP-System deckt große Flächen effizient ab, während der Laser sich auf komplizierte Details und äußere Oberflächen konzentriert und so eine hohe Auflösung gewährleistet. Dieser duale Ansatz ermöglicht es dem Lumia X1, Teile mit der Genauigkeit von SLA zu produzieren, und das bei Geschwindigkeiten, wie sie für DLP- und LCD-Technologien typisch sind.

Die Neuentwicklung TruLayer Separation erleichtert nahtlose Schichtübergänge, indem sie die aktive Druckschicht schnell ablöst und zur nächsten Schicht übergeht. Sie beseitigt die hydrostatischen Kräfte, die normalerweise bei der Schichtentrennung in DLP- und LCD-Druckern auftreten, was die Wartezeiten verkürzt und den Druck großer, komplexer Teile mit einer glatten, glasähnlichen Oberfläche direkt aus dem Drucker ermöglicht.

TruLayer Adaption stellt sicher, dass die Glasplatte für jede Schicht perfekt flach bleibt, indem sie sich dynamisch anpasst, um die genaue benötigte Harzdicke beizubehalten. Im Gegensatz zu den festen Glasplatten anderer Drucker reduziert diese dynamische Anpassung die Notwendigkeit längerer Aushärtungszeiten und gewährleistet eine gleichbleibende Qualität über die gesamte Druckplattform, unabhängig von der Schichthöhe.

Diese Verbesserungen verändern eine breite Palette von Anwendungen. Kunden setzen sie für die Herstellung von Formeinsätzen, elektrischen Anschlüssen, Zahnprothesen, Schmuckmodellen, funktionalen Autoteilen, medizinischen Stents, Turbinenschaufeln, Funktionsprototypen und vielem mehr ein. Ausschlaggebend für die Einführung ist die Kombination der besten Eigenschaften von SLA, DLP und LCD in einem System mit einem breit gefächerten Portfolio an Materialien von allen führenden Anbietern. 

Die Systeme von Axtra3D wurden für ein breites Spektrum von Anwendungen in der Industrie und im Gesundheitswesen entwickelt: Axtra Solutions™ für schlüsselfertige 3D-Drucklösungen mit optimierten Druckprofilen und Axtra OpenAccess™ für flexibles Experimentieren mit neuen Materialien und Anwendungen. Mit seinem Know-how in den Bereichen Formenbau, allgemeiner Prototypenbau, kleine bis mittlere Serien und Dentalmodelle setzt das Unternehmen neue Maßstäbe in der Fertigung und treibt die Entwicklung der Additiven Fertigung durch Photopolymerisation voran.

Interview mit Rajeev Kulkarni

In einem Interview mit 3Druck.com gibt Rajeev Kulkarni, Chief Strategy Officer bei Axtra3D, Einblicke in die Additive Fertigung und geht dabei insbesondere auf die Auswirkungen auf die Industrie und das Gesundheitswesen ein. Außerdem nennt er die Innovationen, die seiner Meinung nach für die Branche am wichtigsten sind, und äußert sich zu den Auswirkungen von Krisen und möglichen zukünftigen Entwicklungen.

Welche Bedeutung hat Ihrer Meinung nach die Additive Fertigung für Anwendungen in der Industrie und im Gesundheitswesen?

Die Additive Fertigung treibt den Wandel hin zu einer nachhaltigeren, effizienteren und individuelleren Produktion sowohl in der Industrie als auch im Gesundheitswesen voran. Ihre Fähigkeit, Abfall zu reduzieren, Kosten zu senken und Innovationen zu fördern, macht sie zu einer wichtigen Technologie, die die traditionelle Fertigung ergänzt. Sie trägt dazu bei, die Grenzen in Design, Fertigung und Patientenversorgung zu verschieben.

Im industriellen Bereich ermöglicht AM eine Produktion auf Abruf, wodurch der Bedarf an großen Lagerbeständen verringert und die Vorlaufzeiten verkürzt werden. Diese Flexibilität ist für Branchen wie die Luft- und Raumfahrt und die Automobilindustrie von entscheidender Bedeutung, in denen kundenspezifische, leichte und komplexe Komponenten unerlässlich sind. AM ermöglicht die Herstellung komplizierter Geometrien, die mit herkömmlichen Methoden oft unmöglich oder zu teuer sind. Darüber hinaus ermöglicht die Technologie das Rapid Prototyping, was die Produktentwicklungszyklen beschleunigt und Innovationen fördert. Die Verlagerung hin zu einer lokalisierten Fertigung mit AM unterstützt auch die Stabilität der Lieferkette, indem sie die Abhängigkeit von weit entfernten Lieferanten verringert, was auf einem globalen Markt, der anfällig für Störungen ist, immer wichtiger wird.

Im Gesundheitswesen ist die Massenanpassung die wichtigste Triebkraft. Sie ermöglicht die Herstellung patientenspezifischer Medizinprodukte wie Implantate, Prothesen und chirurgische Instrumente, die genau auf die individuellen anatomischen Bedürfnisse zugeschnitten sind. Diese Individualisierung erhöht die Wirksamkeit und den Komfort medizinischer Eingriffe. AM spielt auch eine zentrale Rolle in der digitalen Zahnmedizin, wo es mehr als fünfzehn verschiedene Anwendungsbereiche unterstützt, sowie beim Bioprinting, bei dem lebende Zellen zur Herstellung von Geweben und Organen verwendet werden, wodurch der kritische Mangel an Spenderorganen behoben werden könnte. Die Fähigkeit, komplexe Strukturen im Mikromaßstab zu erzeugen, hat neue Wege für Systeme zur Verabreichung von Medikamenten und für die regenerative Medizin eröffnet.

Die Additive Fertigung hat sich in den letzten Jahren kontinuierlich weiterentwickelt. Welche Innovationen oder technologischen Durchbrüche halten Sie für besonders wichtig?

Die Additive Fertigung (AM) hat sich kontinuierlich weiterentwickelt, wobei mehrere Schlüsselinnovationen ihren Fortschritt vorantrieben.

Verbesserung der funktionellen Polymere: Die Entwicklung fortschrittlicher Funktionspolymere bietet verbesserte mechanische Eigenschaften, die sie für anspruchsvolle industrielle Anwendungen geeignet machen, sowie biokompatible Polymere, die für medizinische Geräte wie Implantate und Prothesen entscheidend sind.

Aufschwung des 3D-Drucks von Metall: Metall-3D-Drucktechnologien wie das selektive Laserschmelzen (SLM) und das Elektronenstrahlschmelzen (EBM) haben sich erheblich weiterentwickelt und ermöglichen die Herstellung von Hochleistungsmetallteilen mit komplexen Geometrien. Diese Innovationen sind von entscheidender Bedeutung für Branchen wie die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie und die Medizintechnik, in denen die Fähigkeit, leichte und haltbare Teile zu produzieren, unerlässlich ist.

Design für Additive Fertigung (DFaM): Es optimiert das Produktdesign speziell für die additive Fertigung, ermöglicht die Herstellung komplexer, leichter Strukturen und reduziert den Materialverbrauch. Dieser Designansatz ist besonders wertvoll in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie, wo sich die Gewichtsreduzierung direkt auf die Treibstoffeffizienz und die Kosten auswirkt.

Produktionsanwendungen: AM hat sich vom Prototyping zur Serienproduktion entwickelt, unterstützt durch schnellere, zuverlässigere Systeme, die qualitativ hochwertige, wiederholbare Teile produzieren. Dieser Wandel macht AM zu einer praktikablen Option für die Fertigung kleiner bis mittlerer Stückzahlen in verschiedenen Branchen.

Additive Fertigung im Großmaßstab: 3D-Großdrucktechnologien verändern Branchen wie das Bauwesen und langlebige Güter, indem sie die Produktion großer Komponenten oder Strukturen vor Ort ermöglichen und so die Kosten senken.

Fortschritte im Bioprinting: Das Bioprinting schreitet weiter voran und hat das Potenzial, die regenerative Medizin durch die Herstellung komplexer Gewebe und Organe zu revolutionieren und den kritischen Mangel an Spenderorganen zu beheben.

Verbesserte Nachbearbeitungstechniken: Automatisierte Nachbearbeitungssysteme rationalisieren die Nachbearbeitungsprozesse und verbessern die Gesamteffizienz und Qualität der AM-Teile.

Nachhaltige und wiederverwertbare Materialien: Die Entwicklung umweltfreundlicher Materialien und geschlossener Kreislaufsysteme führt zu nachhaltigeren Fertigungsverfahren, die die Umweltauswirkungen von AM verringern.

Schließlich stellt die Integration von künstlicher Intelligenz mit AM die nächste Stufe der digitalen Fertigung dar. KI hat das Potenzial, die Druckqualität zu verbessern, die Produktion zu optimieren und Fehler vorherzusagen, was zu effizienteren und zuverlässigeren Fertigungsprozessen führt. Wenn diese Innovationen zusammenwachsen, kann AM den Weg in die digitale Fertigung anführen und die Gesamteffizienz steigern.

Erst Corona und dann eine hohe Inflation sind große Herausforderungen für die gesamte Branche. Wie wirken sich die verschiedenen Krisen Ihrer Meinung nach auf die Additive Fertigung aus?

Die Branche stand in den letzten Jahren vor großen Herausforderungen, zunächst durch die weltweiten Störungen, die durch die COVID-19-Pandemie verursacht wurden, und jetzt durch den Druck der hohen Inflation. Diese Krisen haben sich tiefgreifend auf die Branche ausgewirkt und alle Bereiche von den Lieferketten bis zur Marktakzeptanz betroffen.

Die Pandemie verursachte weitreichende Unterbrechungen in den globalen Lieferketten, die zu Materialengpässen, Produktionsverzögerungen und erhöhten Kosten führten. Für die AM-Branche, die auf spezielle Materialien wie Metalle und moderne Polymere angewiesen ist, haben diese Störungen nicht nur die Produktion verlangsamt, sondern auch die Kosten in die Höhe getrieben. Dies hat mehrere Unternehmen dazu veranlasst, ihre Beschaffungsstrategien zu überdenken und lokalere Produktionsoptionen in Betracht zu ziehen.

Die wirtschaftliche Unsicherheit, die durch die Inflation noch verstärkt wurde, hat die Branche zusätzlich belastet, da Investitionen in neue Technologien und Innovationen aufgeschoben wurden. Viele Unternehmen haben angesichts knapper werdender Budgets ihre Ausgaben für Forschung und Entwicklung sowie für neue Ausrüstungen und die Ausweitung der Marktpräsenz zurückgefahren. Dieser Investitionsrückgang droht das Wachstum zu bremsen.

Die hohe Inflation hat auch die Kosten für Rohstoffe, Energie und Logistik in die Höhe getrieben, die allesamt für den AM-Betrieb entscheidend sind. Diese steigenden Ausgaben haben zu einem Preisdruck geführt, der die AM-Unternehmen zwingt, die gestiegenen Kosten entweder zu absorbieren – was die Gewinnspannen schmälert – oder sie an die Kunden weiterzugeben, was die Nachfrage dämpfen könnte. In einem wettbewerbsintensiven Markt ist dies ein heikles Gleichgewicht, das die Aufrechterhaltung des Wachstums vor erhebliche Herausforderungen stellt.

Der wirtschaftliche Abschwung hat viele Branchen wie die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie und die Konsumgüterindustrie dazu veranlasst, ihre Ausgaben zu kürzen, was sich direkt auf die Einführung von AM-Technologien auswirkt. Unternehmen, die zuvor in AM für das Prototyping oder die Produktion investiert hatten, sind vorsichtiger geworden und geben wichtigen Ausgaben Vorrang vor der Einführung neuer Technologien. 

Welchen Einfluss wird die Additive Fertigung Ihrer Meinung nach in den kommenden Jahren auf verschiedene Branchen und möglicherweise auf die Gesellschaft haben?

Die Fähigkeit der additiven Fertigung zur Herstellung komplexer, kundenspezifischer Teile wird die Geschäftsmodelle in den erfolgreichen Nischen verändern. Innerhalb dieser Wertschöpfungsbereiche wird sie die Fertigung verändern, indem sie das Rapid Prototyping ermöglicht und den Bedarf an großen Lagerbeständen reduziert. Dieser Wandel wird die Effizienz und Flexibilität erhöhen, insbesondere in Sektoren wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und dem Gesundheitswesen, wo AM leichte Komponenten und patientenspezifische medizinische Geräte herstellen kann.

Die Rolle von AM bei der lokalisierten Produktion wird die Widerstandsfähigkeit der Lieferketten stärken, indem die Abhängigkeit von globalen Lieferanten minimiert wird, was in Krisenzeiten von entscheidender Bedeutung ist. Im Gesundheitswesen könnten Fortschritte beim Bioprinting und in der personalisierten Medizin Behandlungen und Organtransplantationen revolutionieren.

Darüber hinaus steht das Potenzial von AM für nachhaltige Praktiken – durch die Verringerung von Abfällen und die Verwendung wiederverwertbarer Materialien – im Einklang mit umfassenderen Umweltzielen, die zu intelligenteren, effizienteren Herstellungsprozessen führen.

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