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À l’intérieur de l’usine de production automatisée de poudre d’impression 3D en métal de 6K Additive

Le timing est tout.

Le moment idéal pour annoncer votre entreprise sur le marché est des semaines avant l’une des plus grandes foires commerciales de l’industrie; le moment opportun pour dévoiler vos premiers matériaux disponibles est lors de cet événement avec des milliers de personnes marchant dans le salon; mais prévoir l’achèvement de votre installation de production à la pointe de la technologie pour le premier trimestre 2020, il s’avère que ce serait loin d’être idéal.

Bien que 6K Additive ait peut-être prévu de poursuivre ses débuts au salon de la fabrication additive à Formnext, avec une présence lors d’événements printaniers sur le sol national en Amérique du Nord, ce qui a rendu lyrique aux participants à propos de son installation nouvellement opérationnelle de 40000 pieds carrés, il n’était pas pas être. Comme toutes les mains auraient dû être sur le pont pour ajouter la touche finale vers la fin de l’hiver, la propagation du COVID-19 signifiait que le personnel travaillait 24 heures sur 24 sur des quarts de travail plus dispersés, avec des tâches plus auto-exécutantes effectuées, des nettoyages en profondeur effectués. à la fin de chaque horaire de travail et l’entreprise doit être patiente pour que les entrepreneurs externes réalisent les travaux d’électricité et de drainage.

Mais maintenant, l’entreprise est presque là.

«Cela a été un défi», a déclaré le président de 6K Additive, Frank Roberts, à TCT, «Je ne vais pas dire que non, mais je suis vraiment fier du travail que nous avons accompli. Nous n’avons jamais ralenti à 100% les progrès de la construction et de l’installation. Nous avons dû faire preuve de beaucoup de créativité, mais nous avons continué à progresser et je pense qu’en tant que groupe, nous avons collectivement minimisé l’impact avec succès.

L’installation est basée, et non par accident, sur un campus de 45 acres à Burgettstown, en Pennsylvanie, ce qui permet de développer de nombreuses possibilités si l’entreprise l’exige. C’est ici que 6K Additive produira des poudres métalliques pour les entreprises dans une multitude de marchés verticaux, avec une haute qualité, une faible contamination et une sécurité accrue des employés aux extrémités, et une installation largement automatisée, «  presque éteint  » les moyens. À l’intérieur, plusieurs plates-formes plasma micro-ondes UniMelt de la société transforment la ferraille en matériau de fabrication additive, chacune ayant la capacité de produire 100 tonnes de poudre par an. Mais plutôt que des employés effectuant les tâches manuelles, ce seront des éléments technologiques qui feront le gros du travail dans des cellules de processus isolées, tandis que le personnel surveillera les procédures depuis une salle de contrôle équipée de caméras et de systèmes de contrôleur logique programmable (PLC).

«L’automatisation est un élément clé de la façon dont nous fabriquons nos produits», déclare Roberts. «Il y aura un minimum d’opérateurs et de manutentionnaires en contact avec le produit; Ainsi, ce sont des systèmes d’alimentation automatisés et de nombreux automates programmables qui contrôlent tout au long du processus, que ce soit le dimensionnement de la matière première via UniMelt et les étapes de spiritisation par post-tamisage et mélange. C’est vraiment sans intervention. »

6K a déployé un système mécatronique pour contrôler son équipement mécanique, le personnel de l’usine mettant le matériau en place et se tenant debout car le matériau est automatiquement chargé et déchargé et d’autres systèmes mécaniques fixent les conteneurs dans la bonne position. Le matériel est déplacé dans l’installation sur des systèmes de convoyeurs et de dumper, tandis que les employés de 6K prennent leur poste dans la salle de contrôle pour contrôler des choses comme la qualité de l’air. Tout cela se produit non seulement pour limiter la contamination dans la poudre et pour protéger la qualité des pièces fabriquées ultérieurement avec la poudre, mais aussi pour garder celles de l’installation aussi sûres que possible.

Dans cet esprit, l’installation a été divisée en deux parties axées sur les matériaux réactifs et non réactifs. Du côté réactif, où 6K Additive se concentrera d’abord sur le matériau Onyx Ti64 dévoilé à Formnext, des caméras de détection de flamme et de fumée sont installées pour détecter rapidement toute réaction chimique indésirable. Le côté non réactif débutera sur l’alliage à base de nickel Onyx In718 de 6K, également lancé à Francfort. Ici, 6K a déjà commencé à fabriquer de la poudre, testé tous les aspects du système et a l’intention d’attribuer ses apprentissages à la section la plus volatile et la plus dangereuse de l’installation, où 6K n’a jusqu’à présent «  frappé que du plasma et surveillé les éléments de contrôle du réacteur. ‘avant d’accélérer la production de sa poudre de titane plus tard cet été.

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Alors que la production s’intensifie dans les mois à venir et que 6K cherche à garantir la sécurité de son approvisionnement en poudre, la société a également conçu dans son installation un moyen de protéger chaque réacteur de l’autre. En cas de réaction chimique indésirable du côté réactif du bâtiment, tout le personnel doit être protégé et le reste de l’installation peut continuer à fonctionner et à continuer de produire comme prévu.

«Nous avons cette philosophie de traitement compartimentée, de sorte que chaque réacteur a sa propre cellule», explique Roberts. «Du côté du titane, du côté réactif, chaque cellule est équipée d’aérations de déflagration et de portes vitrées, de sorte qu’en cas de relâchement, ou que quelque chose tourne mal, vous ayez un système de déflagration conçu dans le bâtiment qui l’envoie. loin de là où vous avez des gens. C’est une manière très, très différente de traiter ce type de matériau par rapport à ce que vous voyez peut-être dans certains procédés classiques au plasma atomisé par gaz.

Alors que l’installation touche à sa fin cet été, et malgré les nombreuses perturbations provoquées par la pandémie, 6K Additive a annoncé fin juin les premières mises en service de sa technologie plasma UniMelt. Les deux premiers, qui ont été annoncés le 24 juin, n’ont pas été nommés dans le communiqué de presse de la société, bien que 6K Additive travaille dans une certaine mesure avec des sociétés telles que Composites du Midwest, Fabrication de pointe Keselowski et Castheon. Les entreprises de l’aérospatiale et de la défense auraient manifesté leur intérêt et entameraient des discussions préliminaires avec 6K Additive, tandis que les fabricants d’implants médicaux se sont enquis de la disponibilité des poudres de titane de l’entreprise, et Relativity Space est devenu le premier client nommé le 30 juin.

Ce partenariat avec Relativity cherchera à transformer les ferrailles de la société de fusée en poudre de fabrication additive pour la fabrication de ses composants de fusée, tout en explorant également le développement de nouveaux matériaux conçus pour répondre directement aux besoins de Relativity. La collaboration sera basée sur le site de 6K Additive avec le matériel en cours de développement à Burgettstown et livré au siège de Relativity à Los Angeles. Selon le modèle commercial de 6K Additive, ce sera le cas pour la plupart des commandes de sa technologie, bien que des exceptions puissent être faites pour les grandes organisations qui souhaitent intégrer la technologie 6K et effectuer un cycle complet dans leurs installations. Dans ces cas, cependant, le personnel de 6K Additive exécuterait toujours le système UniMelt sur place.

L’idée est de permettre à plus d’entreprises d’utiliser la fabrication additive de manière beaucoup plus large.

Comme avec Relativity, 6K travaillera également avec ces entreprises pour ajouter de nouveaux matériaux au portefeuille en fonction de leurs exigences pour les applications imprimées. La disponibilité des matériaux de nickel et de titane a été priorisée parce qu’ils ont été jugés les plus susceptibles d’être nécessaires dans des volumes plus élevés, mais ce qui vient ensuite sera probablement des poudres spéciales. Chez Formnext, 6K Additive a souligné sa capacité à allier cinq éléments uniques – dans lesquels deux d’entre eux avaient des températures de fusion distantes de 900 ° C – en une matière première qui peut être passée à travers la plate-forme UniMelt et transformée en poudre. Cette poudre n’a pas été produite pour être nécessairement utilisée pour une application donnée, mais plutôt pour prouver la capacité de l’entreprise à s’attaquer à des matériaux qui ne peuvent être développés ailleurs. Pour cela, 6K progresse déjà.

«Beaucoup de gens nous approchent pour créer des matériaux qui ne peuvent être produits nulle part ailleurs», note Bruce Bradshaw, directeur du marketing chez 6K Additive. «Le marché aérospatial recherche des alliages qui ont des caractéristiques uniques; haute température, différents points de fusion, des choses dans ce sens pour les moteurs de fusée [for example]. Du côté médical, nous travaillons sur un matériau que vous voyez généralement comme un revêtement, mais qui n’est pas produit comme un implant complet. Ce [material] a des jambes dans tout l’espace médical, il ne sera pas limité à une seule entreprise, mais cette entreprise initiale sortira sur le marché avec son premier produit [using this material]. »

Le matériau en cours de développement avec la firme médicale n’est pas loin d’être mis sur le marché, les tests de ce produit et d’autres poudres étant effectués tout au long de l’été. Ce processus comprend non seulement des évaluations à l’intérieur de l’installation d’additifs 6K à Burgettstown, mais comprend également des tests tiers externes dans l’UE et aux États-Unis pour satisfaire les clients de l’aérospatiale. 6K Additive exploite également certains des laboratoires et des installations de test de l’activité de fabrication conventionnelle de 6K.

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C’est depuis le sommet de ces opérations de fabrication conventionnelles, sous la forme d’Aaron Bent, PDG de 6K, que l’activité de fabrication additive est née. Avant un changement de marque l’année dernière, 6K était connu comme Amastan et 6K Additive comme AL Solutions; deux entités distinctes qui se sont associées il y a trois ans dans un projet de développement et se sont ensuite réunies à la suite d’une acquisition, mettant les capacités de manutention du titane et d’économie circulaire d’AL sous le contrôle d’Amastan.

Ceci, les deux parties ont convenu, était le meilleur moyen de pénétrer l’espace de fabrication additive. Et ils le font avec la promesse d’une production à haut débit de poudres métalliques de haute qualité et souvent de spécialité. Ces matériaux sont dits «  vraiment sphériques, dépourvus de porosité et avec une meilleure fluidité  » et doivent être produits à un rendement de près de 100% grâce à une zone de plasma hautement uniforme et sans contamination au sein de la technologie UniMelt de la société. 6K Additive souhaite non seulement transformer la ferraille en poudres transformables supérieures aux autres produits sur le marché, mais ce faisant, réduire considérablement la quantité de déchets générés dans le deuxième cycle de ces matériaux.

«Nous atteignons la taille avant même de la transformer en poudre sphérique. C’est la clé de notre succès », explique Roberts,« en veillant à ne mettre dans le réacteur que ce que nous voulons dimensionner et ce que le client recherche. L’autre élément clé est, en faisant cela, parce que vous avez cette répartition granulométrique parfaite, et en entrant dans le réacteur déjà dimensionné, il est injecté dans notre colonne de plasma de manière très contrôlée. Ainsi, chaque particule discrète voit cette belle colonne de plasma avec peu de chaos, comme vous le verriez généralement dans l’atomisation de gaz ou l’atomisation de plasma, et vous vous retrouvez avec ces particules discrètes tombant à travers le plasma, fondant et se solidifiant très, très rapidement. Vous ne voyez pas la formation des satellites; vous ne voyez aucune porosité parce que les gaz à haute vitesse n’ont pas d’impact sur ce courant fondu. C’est ce qui nous donne finalement un rendement très élevé.

L’entreprise espère que cela leur donnera une USP sur un marché de plus en plus compétitif et fournissant progressivement des volumes de pièces de plus en plus élevés. Avec une flotte de systèmes UniMelt devant être installés dans l’usine d’additifs 6K, tous capables de produire 100 tonnes de poudre par an et tous complétés par des technologies d’automatisation de pointe, la société cherche à aider à résoudre ces volumes élevés. demandes dans une gamme d’industries. Sur un site de 45 acres, la salle est là pour grandir, et alors que 6K Additive évalue le taux actuel d’application d’additifs, elle estime, en ce qui concerne l’arrivée de l’entreprise, son timing a été impeccable.

«L’intention, ici, est de permettre en fin de compte des échelles plus grandes», dit Roberts. «Un UniMelt représente une capacité de 100 tonnes par an, nous avons actuellement deux réacteurs mis en service avec de l’espace pour deux autres en 2021 – la façon dont nous sommes installés, nous sommes conçus pour se développer assez facilement. Le bâtiment est très modulaire, de sorte que nous continuons à simplement ajouter des baies et des réacteurs. L’idée est de permettre à davantage d’entreprises d’utiliser la fabrication additive d’une manière beaucoup plus large. »

«Je pense que le moment est venu pour nous», ajoute Bradshaw, «parce que les entreprises cherchent à passer à la production en série. Ce n’est pas encore là, comme nous le savons, mais il évolue dans cette direction. Pour nous, étant donné que notre modèle commercial permet aux entreprises de s’adapter à des volumes de production que d’autres n’auront pas la capacité de faire, l’entrée sur le marché est opportune sur ce front. »


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