専門家インタビュー：デジタルコンポジット製造技術に関するFortifyCEOのJoshMartin

[画像クレジット：Fortify]

Fortifyはボストンを拠点とする新興企業であり、複合3D印刷への新しいアプローチを開発しました。このアプローチは、複合材料のマグネットアライメントとデジタルライトプロセッシング（DLP）テクノロジーを組み合わせて、ユーザーが他の方法では製造できない高品質の複合部品を製造できるようにします。

Fluxprin と呼ばれるテクノロジー t™ 、Fortifyのデジタルコンポジットマニュファクチャリング（DCM）プラットフォームを強化します。このプラットフォームは、最初に、企業が射出成形金型や最終用途の生産部品などの耐久性のあるツールを生産できるようにすることを目的としています。

本日のインタビューでは、FortifyのCEOであるJoshua Martin博士が加わり、Fortifyのエキサイティングなテクノロジーについて詳しく学び、複合3D印刷の成長を推進しているものについて話し合います。

Fortifyについて少し教えていただけますか？

Fortifyはボストンを拠点とする積層造形会社であり、複合印刷用の次世代プラットフォームを市場に投入しています。

Fortifyでは、繊維強化材料から得られるパフォーマンスと従来の解像度を組み合わせることに重点を置いています。 SLAやDLPなどのフォトポリマー技術に期待しています。

私たちは、形と機能のどちらかを選択することにうんざりしていたため、会社を設立しました。伝統的に、本物のように見えるが通常は性能の点で劣るプロトタイプを持つことと、機能的なプロトタイプであるが生産の適合性と仕上がりから非常に遠い部品を持つことの間にはトレードオフがありました。 -既製の材料。

Fortifyでは、高分子化学だけでは、エンジニアリングアプリケーションに必要なプロパティスペースのごく一部にしか到達できないと考えています。フォトポリマー内では、ベースライン材料の多くは過去数十年で実際には変更されていません。過去25年から30年の間、それはほとんど同じ種類の化学に基づいていますが、過去5年ほどで物事は加速しています。

Fortifyは、高解像度の化学物質を強化添加剤で満たすことができるテクノロジーを提供し、強化粒子の配列を制御できるという重要な利点をもたらします。

既存のすべての3D印刷技術を見ると、SLA / DLPベースのプラットフォームは、プリンターから外れたときの部品の表面仕上げと精度の点で最も遠いところにあります。

私たちは、流体媒体内で繊維を磁気的に配向させる技術を開発しました。私たちが印刷している部品は、基本的にこれまでに製造された最高解像度の複合材料です。他の形態の添加剤複合材料と比較すると、通常、強度を最適化するために粒子を整列させるためにせん断力に依存しています。ただし、せん断は、制御するのに常に最も簡単な方向付けられた力であるとは限りません。

磁気アセンブリを使用すると、各ボクセル内の3次元で強度、剛性、熱伝導率などの複数のプロパティを制御できます。

これがデジタルコンポジットマニュファクチャリング（DCM）プラットフォームを構成するものですか？

はい。 DCMプラットフォームは、パフォーマンスを最適化するためにファイバーアーキテクチャを調整できるすべてのものです。それはハードウェア、ソフトウェア、および材料をカバーしています。

特定の磁気アライメント技術は Fluxprint と呼ばれます ™ 、これは、磁気に敏感な材料を配向するためにビルド領域に磁場を適用することに関連しています。

どの業界とアプリケーションがあなたのテクノロジーに最も適していますか？

最終用途の部品生産のための特定のベンチマークニーズに取り組んでいるため、最初にツーリングスペースを活用できるようにするロールアウト戦略があります。

ツーリングに関して、当社の競争上の利点は、提供できることです。クラス最高の強度と剛性を維持しながら、300°Cに近い温度に耐える能力を備えた、フォトポリマー技術に期待されるのと同じレベルの解像度。

射出成形市場では、工具への投資が重要であり、工具の製造に多くの時間がかかります。射出成形市場は、過去10年ほどの間、性能解像度の問題を完全に解決していない他のソリューションによって刺激されてきました。 1時間で印刷できますが、従来は同じツールを調達するのに10週間かかる場合があります。

当社のツールは、競合ソリューションよりもはるかに多くのショットとサイクルを処理できるため、市場に大きく参入しています。間もなく、高価値アプリケーション向けの少量生産をどのように処理できるかを示すことができるようになります。

とはいえ、DCMプラットフォームを使用して最終用途の部品生産を開始するアクティブなプロジェクトがいくつかあります。 。当社の技術により、FST（可燃性、煙、毒性）などの認定を受けた高性能部品を可能にするなど、強度や剛性を超えた物理的特性を強化することができます。

添加剤分野での採用の将来は、ポリマーの標準スイートで現在対応可能なアプリケーションをカバーするために材料パレットを開くことに依存していると信じています。もちろん、コストとスループットが必要であり、フォトポリマーベースのテクノロジーほど適切なマークを打つ例はありません。

複合3D印刷の現状についてどのように考えていますか？また、技術はどのように発展していますか？

興味深いのは、過去10年間の3D印刷業界と、企業が投資している分野を見ると、非常に非対称であるということです。

つまり、ポリマー3D印刷会社と金属3D印刷会社に文字通り数十億ドルが費やされているということです。つい最近、Carbonはさらに2億6000万ドル以上の資金を受け取ったと発表しました。その1つの会社だけで、約6年間で6億ドル以上を調達しました。

複合材料の分野では、Markforged、Arevo、Continuous Composites、Impossible Objectsなど、このセグメントで実際に技術を行使して部品を製造している企業が5社あると思われます。しかし、ポリマー3D印刷分野でおそらく150社の1つであるCarbonだけでも、すべての複合3D印刷会社を合わせたよりも多くの資金を調達しています。

これがどのように機能するかを見ると、複合材料と比較して、ポリマー3D印刷と金属3D印刷にかなり多くの費用がかかります。しかし、プラスチック、金属、複合材料の間の市場機会を見ると、それらは非常によく似ています。それらはすべて世界中で3000億ドルを超えています。

たとえば、射出成形の置き換えがある巨大なポリマー市場と、置き換えのある巨大な金属市場があります。一部の用途では、金属の切断、鋳造金属、金属射出成形を行います。

次に、ハンドレイアップ、射出成形、繊維充填プラスチックなどで構成される複合材料のこの巨大な市場があります。

それらはすべて巨大です。しかし、3D印刷側への投資は、熱可塑性プラスチックの押し出しや光ベースのプロセスなどの古い技術に大きく向けられています。

とはいえ、複合スペースはおそらく3D印刷の最新セグメントです。これには課題がありますが、多くの機会もあります。

私たちの見方では、これまでの複合材業界のほとんどの企業は、FDMのような押出成形ベースの技術に焦点を合わせてきました。問題は、そもそもFDMの主要な欠点のいくつかを実際に回避できないことです。これは、表面の仕上げが悪く、異方性があります。ある方向の材料が別の方向の10倍の強度である場合です。

そのための非常に強力なアプリケーションがありますが、複合空間では、より良いレベルの等方性、予測可能性、より良いレベルの制御、および指示されただけではないパフォーマンスを達成する方法を探していると思いますいくつかの方向で強度を最大化することにより、鍵となるでしょう。

Fortifyの使命は、従来の方法で切断または製造する必要のある材料を使用して、高スループットスケールで3D印刷を可能にすることです。

たとえば、伝統的に手作業で組み立てられた材料や、非常に高価な巨大なブロックで調達された後、機械加工されて部品を製造する材料がたくさんあります。これらのタイプの素材をプラットフォームに組み込んで、直接3Dプリントできるようにしています。

業界がコンポジットを3D印刷の絶好の機会として認識するのに、なぜこれほど長い時間がかかったのですか？

それはとても良い質問です。その多くは、買い市場の成熟によるものだと思います。言い換えれば、2000年から2014年にかけて、業界は手に入れる果物がはるかに少ない状態にありました。

FormlabsがForm1を発表したとき、それは最初の本物の高解像度デスクトップ3Dでした。その価格帯のプリンター。それが彼らのブランディングが捉えることができたものです。現在、同じことをしようとしている企業は数十から100社あります。

Markforgedを見ると、2014年に最初の複合3Dプリンターがリリースされました。一方、FDMは数十年前から存在し、SLAはチャックハルが80年代に発明して以来存在しています。

業界は、一般的な3D印刷の採用方法をまだ学んでいるため、必ずしもコンポジットを採用する準備ができていませんでした。設計とベンチマークに関しては多くの障壁があり、解決には時間がかかります。

従来、複合材料は非常に高性能で非常に高コストのアプリケーションでのみ使用されてきたのには理由があります。航空宇宙部品や自動車部品や自転車などの高級レクリエーション機器など。

Gartnerの誇大宣伝サイクルを見ると、産業分野でのアプリケーションが実際に足を踏み入れ始めている段階にあります。

一般的なアプローチは、どこでも3Dプリントを試してみることでした。現在、この見方は、専門化にさらに焦点を当てるように変更されています。業界全体は、テクノロジーの範囲が特定のアプリケーションのニーズに実際に適合することを保証するために、より専門的になっています。非常に具体的な問題を解決することに焦点を当てた取り組みがさらにあり、それがコンポジットが本当に有益なところです。

AM業界をより一般的に考えると、今後5年間でどのように進化していくと思いますか？

業界会議の年次サーキットに参加する場合、通常、すべての企業が実際に業界を目指す方向を知ることができます。

5年前を振り返ると、それが私たちが工業用印刷についてのささやきを本当に聞き始めたときです。目標は、もはや3D印刷技術を消費者に提供することではなく、「ライトアウト」製造を行うことができるハイエンドの産業環境にそれらを提供することでした。

Carbonのような企業は、これを実現するために大きな進歩を遂げましたが、まだ長い道のりがあります。今後5年以内に焦点を当てるスレッドの1つは、ハードウェア、ソフトウェア、および材料の革新によるものだと思います。

具体的には、製薬業界がバッチ系図で何をしてきたかを見ると、機械学習を使用して実装され始めています。

アイデアは、原材料のバッチ番号から、印刷中に材料が経験するすべてのプロセスから、テスト後および検証まで、デジタルスレッドを追跡する方法です。これは、従来の製造分野でかなり明確に定義されているため、3D印刷がより真剣に受け止めなければならないことです。

別の言い方をすれば、今後5年間で、企業は高レベルの再現性と信頼性の実証に注力する必要があるということです。

さまざまな種類の従来の材料を使用するのが快適な理由は、冷間圧延鋼を調達する場合、特性と性能の観点から何を期待し、どのように使用するかを知っているからです。

現在の3D印刷の問題は、まださまざまなばらつきがあることです。たとえば、同じプリンタを2台購入し、両方で2週間連続して印刷する場合は、テスト用の標本を収集するだけです。

これらすべての標本をテストすると、データの大きなクラウドができあがり、場合によっては、あちこちに散らばっています。したがって、問題は、エンジニアがどのようにあらゆるレベルの予測可能性を発揮することになっているのか、特にテクノロジーを大規模に使用する場合です。

したがって、機械学習プロセスの一部は、高レベルの予測可能性を導入することです。再現性があり、ユーザーはパフォーマンスがどのように機能するかをより簡単に予測できます。

業界が克服する必要のある課題にはどのようなものがありますか？

現在、3Dプリントでインダストリー4.0の目標を実現することに関しては多くの障壁があります。たとえば、分散型製造について話しているのは、スループットの向上、再現性の高さ、ユニットあたりのコストの削減などです。

これらの目標を達成するには、業界はマシンを3Dプリンターのように扱う必要があります。

International Manufacturing Technology Show（IMTS）に行くと、約14万人がいるので、謙虚です。参加者は、その約90％が伝統的な製造業から来ています。 3D印刷は、ほんの一滴です。

これらの従来のシステムの多くが、どれほど成熟しているかを実感できます。 AMマシンは、CNCのような従来の製造システムと同じレベルの入力と出力を備え、見た目と使い心地が向上し始めているという意味で、そこに到達しています。

業界が製造市場全体のほんのわずかな割合以上になるまでにどのくらいの時間がかかりますか？それとも、テクノロジーは、いわば独自のレーンで見られるべきだと思いますか？

AM業界の規模を製造市場全体と比較することは、射出成形やCNCに取って代わるだけの業界ではないため、それを見るのに最適な方法ではないと思います。目標がそれだけだったら、それは残念だろう。

新しいタイプのアプリケーションと、添加剤でのみ達成できる新しいタイプの利点に多くの重点を置く必要があります。

これは、Fortifyで私たちが楽しみにしていることの大きな部分です。さまざまなAMテクノロジーを使用して、非常に強力で、独自の形状を持ち、高レベルの部品を作成する機能です。熱伝導率の。それは新しい市場を生み出すでしょう。

しかし、この目標を完全に達成するには時間がかかると思います。もちろん、ゼロサムゲームではありません。

今年、Fortifyは250万ドルの資金調達ラウンドを発表しました。この投資が今後のFortifyにとって何を意味するのかについて少し話していただけますか？

1月に発表した資金調達ラウンドは、すでに終了している資金調達の要約でした。その目的は、基本的にシステムをベータテストの準備を整え、現在非常に緊密に連携しているユーザーの手に渡らせることです。 Accel Partnersが主導する追加の1,000万ドルのシリーズAを閉鎖しました。

現在の製造ニーズに合わせて部品を製造するために私たちにお金を払っているお客様が、システムを準備できるようにしたいと考えています。実際に利用できます。

最初の2つのマテリアルシステムは、ハードウェアソフトウェアとマテリアルの間のワークフローについて良いフィードバックを提供してくれました。

次のステップは、工具の機会を提供し、他のエンジニアリングシステムの最終用途部品の特定と製造に着手することです。

化学会社DSMとのコラボレーションについて詳しく教えてください。このパートナーシップは、Fortifyと今後の顧客にとってどのような意味がありますか？

DSMは、オープンマテリアルプラットフォームの最初のパートナーでした。このプラットフォームの背後にある考え方は、材料の配合に関してはすべてを所有したくないということです。添加剤、ハードウェアシステム、ソフトウェア制御に焦点を当てて、サプライヤに関して顧客が複数の選択肢を持てるようにしたいと考えています。

BASF、DSM、三菱とヘンケルは、それぞれ独自の利点と添加剤製造分野での独自の用途を持っています。そして、サプライチェーン全体を制御する場合よりも多くの価値を生み出すことができるような方法で彼らと協力したいと思っています。

特にDSMでは、内部のスペースにアプリケーションがあるシステムのいくつかを採用する方法を検討しています。それらは適度な靭性を持ち、おそらく100°Cで強度と剛性を維持できます。

その上に重ねると、Fortifyテクノロジープラットフォームははるかに高いレベルの強度、剛性、耐クリープ性、それはより高い温度で実行できます。これにより、マテリアルパートナーは、既存の顧客ベースにソリューションを提供できるようになりますが、必ずしもテクノロジーから必要なものがすべて得られるわけではありません。

Fortifyにとって、DSMは最高のフォトポリマーの1つであるため素晴らしいです。世界の生産者。私たちは彼らと協力できることに興奮しています。彼らは素晴らしい人々のグループであり、一緒に私たちのテクノロジーをかなり活用することができます。

オープンマテリアルモデルに触れました。これが3Dプリント素材の未来だと思いますか？

80年代のコンピュータ業界を見ると、垂直統合されていました。たとえば、IBMはメモリとプロセッサを作成し、ソフトウェアと周辺機器も構築する必要があります。

その後、業界は変化しました。さて、今日の状況を見ると、ソフトウェア、プロセッサ、メモリチップなどの各セグメントに特化した企業があります。市場は区画化されていません。

ある意味で、3D印刷業界はその軌跡をたどっています。そこでは、Stratasysや3D Systemsのような従来の企業がハードウェアを構築し、ソフトウェアを開発し、独自の素材を製造しています。そのサプライチェーン。

しかし、より多くのオプションを望んでいる顧客はたくさんいます。彼らは、実行する材料を選択できるようにし、そこに別のオプションがあることを知りたいと考えています。

オープンマテリアルモデルは、業界全体で標準化されるまでに時間がかかります。

Fortifyの今後12か月はどうなりますか？

製品のマイルストーンを確実に達成できるように、チームを拡大しています。私たちは急速に採用を進めており、2020年の初めから半ばにかけて、ベータプログラムを実施できるように、チームをさらに拡大したいと考えています。

これにより、このプラットフォームを一般提供に移行するという点でスケールアップできるようになります。

私たちは、テクノロジーを提供できる立場にあると感じています。 2021年に。2021年の終わりに、2021年の終わりに、2022年の初めにシステムを製造するために、もう少し資本を探す可能性があります。

目の前には、本当にエキサイティングな仕事がたくさんあります。 。私たちはすでにお客様との緊密な関係を築いています。

人々が早い段階で参加することに興味がある場合は、そうする能力があります。しかし、私たちは、現在一緒に働いている人々の手にシステムを手に入れるという点で、私たちのために仕事を切り取っています。

Fortifyの詳細については、次のURLにアクセスしてください。 https://3dfortify.com