Não é difícil entender por que algumas das maiores corporações do mundo fizeram grandes investimentos em impressão 3D de metal recentemente. Atualmente, a fabricação de peças de metal em escala exige que as empresas naveguem por cadeias de suprimentos globais complexas que tomam uma parte inevitável dos resultados financeiros.

Contudo, o custo, complexidade, e o tempo associado à impressão 3-D de metal garantiu que a marca da tecnologia na indústria de manufatura multibilionária permaneça mínima.

Desktop Metal está trabalhando para mudar isso. Ainda este ano, a empresa começará a enviar as primeiras versões de seu Sistema de Produção, uma impressora 3-D que pode produzir até 100, 000 peças de metal a um custo e velocidade competitivos com os métodos de fabricação tradicionais. O primeiro produto da empresa, o sistema Studio, melhorou a segurança, Rapidez, e faixa de preço de protótipos de impressão 3-D e pequenos lotes de peças de metal.

"A manufatura de metal é um dos maiores impulsionadores da manufatura geral, e a manufatura impulsiona o mundo, "diz o co-fundador da Desktop Metal A. John Hart, professor associado do Departamento de Engenharia Mecânica do MIT e diretor do Laboratório de Fabricação e Produtividade. "A impressão 3-D é uma tecnologia incrível em termos de suas capacidades e como ela remodela o ciclo de vida do produto, mas estamos em estágios tão iniciais que processos inovadores são necessários para abrir as comportas. "

Em busca desse objetivo, a equipe fundadora, que inclui quatro professores atuais do MIT e um ex-aluno da Sloan School of Management, supervisionou um notável grau de inovação que levou a empresa a depositar ou estar em processo de depósito de mais de 200 patentes.

Essa inovação pode ajudar a explicar porque o Desktop Metal tem desfrutado de uma trajetória sem precedentes desde sua fundação em 2015. O Boston Business Journal relata que no verão passado ela se tornou a empresa mais rápida da história dos EUA a atingir uma avaliação de bilhões de dólares, a caminho de levantar US $ 277 milhões em capital de risco.

A indústria de manufatura centenária pode parecer um alvo formidável para uma startup tão jovem, mas os braços de investimento de gigantes corporativos como o Google, Ford, BMW, e a GE financiou a Desktop Metal em apostas de que a empresa pode perturbar o setor em uma escala nunca antes vista no mundo da impressão 3-D.

Uma oportunidade de ouro

Em 2012, Ric Fulop MBA '06 foi sócio geral da North Bridge Venture Partners quando viu uma oportunidade de negócio no fato de que os processos atuais para metal de impressão 3-D eram muito lentos para produção em massa e muito caros para prototipagem. Ele passou os três anos seguintes procurando a empresa certa para lidar com esses problemas antes de decidir que deveria começar a empresa sozinho.

Reconhecendo os enormes desafios técnicos à sua frente, Fulop decidiu reunir uma equipe de pessoas que passaram suas carreiras avançando em campos relacionados à impressão 3D, incluindo ciência de materiais, projeto da máquina, automação, e software.

As seis pessoas com quem fundou a empresa incluem Hart; Professor Kyocera de Ciência e Engenharia de Materiais Yet-Ming Chiang; o professor de ciências e engenharia de materiais Christopher Schuh; e o professor de engenharia mecânica Ely Sachs, um dos primeiros pioneiros da impressão 3-D que inventou o método amplamente utilizado de impressão a jato de encadernação. Os outros co-fundadores são o veterano de software de design auxiliado por computador, Rick Chin, e Jonah Myerberg, que trabalhou com Fulop em uma empresa anterior e atualmente atua como diretor de tecnologia da Desktop Metal.

"Nós nos reunimos e dissemos, 'Vamos começar a inventar, 'e essa foi uma experiência incrível, "Hart lembra." Desktop Metal não saiu do IP de nenhum de nossos laboratórios. Era uma equipe fundada em torno de uma oportunidade e uma visão que exigia rápida invenção e inovação no contexto das necessidades do mercado. "

Entre os avanços da equipe estava uma técnica de impressão chamada deposição de metal ligado, que funciona por extrusão de pó de metal misturado com um agente de ligação, de forma semelhante ao processo de camada por camada comum na impressão 3-D de plástico. As peças são então colocadas em um debinder, onde um fluido proprietário dissolve o agente de ligação, antes de serem sinterizados e densificados em uma fornalha.

A deposição de metal ligado funciona com muitas das mesmas ligas do processo de moldagem por injeção de metal (MIM), que tem sido amplamente utilizado na fabricação desde a década de 1980, incluindo aço inoxidável, cobre, e titânio.

"Transformamos a impressão 3D de metal em algo amigável ao escritório que você pode colocar em qualquer lugar, "Fulop diz." Basta ligá-lo e você pode fazer peças de metal. "

O Studio System tornou a impressão 3-D prática para prototipagem de escritório e produção de baixo volume. Mas, para que a Desktop Metal enfrente o mercado de manufatura global, a empresa precisava reinventar ainda mais o processo de impressão.

O Sistema de Produção da empresa alavanca outra técnica proprietária chamada jato de passagem única, um processo complexo, mas aparentemente suave, no qual uma cabeça de impressão com unidades de espalhamento de pó em ambos os lados desliza para frente e para trás em uma área de construção. A cada passagem, a impressora deposita camadas precisas de pó de metal antes de injetar um agente de ligação no pó. Cada camada de pó é tão fina quanto um fio de cabelo humano.

De acordo com a empresa, o sistema é a impressora 3D de metal mais rápida do mundo, 400 por cento mais rápido do que o sistema de jato de aglutinante mais próximo e 100 vezes mais rápido do que as impressoras a laser de hoje.

"Grande parte da inacessibilidade até agora tem sido o custo e a velocidade de impressão, "Hart diz." Se você já viu uma peça de metal 3-D sendo impressa ... algumas plantas crescem mais rápido.

Um futuro brilhante

A Fulop estima que duas dúzias de Sistemas de Produção serão enviados em 2019 à medida que a empresa continua a crescer. Com os pedidos chegando, muitos dos clientes da Desktop Metal estão procurando adquirir vários sistemas para imprimir em volumes muito superiores a 100, 000 peças.

Ainda, ainda não está claro o quanto a impressão 3-D afetará o processamento de metal convencional no futuro próximo. Processos de manufatura tradicionais, como o elenco, têm suas vantagens para a criação de peças relativamente simples em grandes volumes.

"Quando as pessoas dizem que a impressão 3-D representará 20 ou 40 por cento da fabricação em algumas décadas, Eu penso, 'Provavelmente não, ' e então, 'É muito cedo para dizer, '' Hart reconhece. ' é tão cedo que estou confiante de que a indústria de manufatura aditiva crescerá 10 ou 100 vezes nos próximos cinco a 10 anos ou mais. "

Medir o impacto da impressão 3-D de metal usando o volume de vendas das máquinas e materiais atuais provavelmente subestima seu verdadeiro valor. Os recursos exclusivos da impressão 3-D devem revelar novas opções para engenheiros e designers que tentam fazer objetos como motores de aeronaves mais eficientes e estruturas automotivas mais leves.

"A impressão 3-D permite que você transforme a complexidade em simplicidade, "Hart explica." Considere quantos produtos requerem a engenharia simultânea e eventual montagem de muitas peças, e como as restrições de design e logística de fabricação moldam como desenvolvemos produtos. A impressão 3-D permite consolidar montagens em peças únicas, e design para desempenho ideal. Pensar apenas no custo da impressão 3-D ignora o incrível valor desbloqueado por novos designs, e pela rapidez e flexibilidade nas operações. Quando você pensa sobre esses aspectos de mãos dadas, você vê o verdadeiro avanço ".

Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.