专家访谈：Fortify 首席执行官 Josh Martin 谈其数字复合制造技术

[图片来源：Fortify]

Fortify 是一家位于波士顿的初创公司，开发了一种复合 3D 打印的新方法。这种方法将复合材料的磁铁对准与数字光处理 (DLP) 技术相结合，使用户能够生产否则无法制造的高质量复合材料部件。

该技术称为Fluxprin t™ ，为 Fortify 的数字复合制造 (DCM) 平台提供支持。该平台首先旨在使公司能够生产耐用的工具，如注塑模具和最终用途的生产零件。

在今天的采访中，Fortify 的首席执行官 Joshua Martin 博士加入了我们，以了解有关 Fortify 令人兴奋的技术的更多信息，并讨论推动复合 3D 打印发展的因素。

你能告诉我一些关于 Fortify 的事情吗？

Fortify 是一家总部位于波士顿的增材制造公司，将下一代复合打印平台推向市场。

在 Fortify，我们专注于将您从纤维增强材料中获得的性能与传统上的分辨率相结合期待 SLA 和 DLP 等光聚合物技术。

我们创立这家公司是因为我们厌倦了在形式和功能之间做出选择。传统上，在拥有一个看起来像真实的东西但在性能方面通常很差的原型，或者拥有一个功能原型但离产品的装配和完成很远的部分之间存在权衡-现成的材料。

在 Fortify，我们相信仅靠高分子化学只能达到工程应用所需的一小部分性能空间。在光聚合物中，许多基准材料在过去几十年中并没有真正改变。在过去的 25 到 30 年里，它几乎基于相同类型的化学反应，尽管在过去五年左右的时间里事情一直在加速。

Fortify 推出了一项技术，使我们能够用增强添加剂填充高分辨率化学品，其关键优势在于能够控制增强颗粒的排列。

如果您纵观所有现有的 3D 打印技术，基于 SLA/DLP 的平台在零件脱离打印机时的表面光洁度和精度方面表现最为出色。

我们开发了一种技术，使我们能够在流体介质中对纤维进行磁性定向。我们正在打印的部件基本上是迄今为止生产的最高分辨率的复合材料。与其他形式的添加剂复合材料相比，您通常依靠剪切力来排列粒子以优化强度。然而，剪切并不总是最容易控制的定向力。

通过磁性组件，我们能够控制每个体素内三个维度的强度、刚度、热导率等多种属性。

这是您的数字复合制造 (DCM) 平台的组成部分吗？

是的。 DCM 平台是让我们能够调整光纤架构以优化其性能的一切。这包括硬件、软件和材料。

具体的磁对准技术叫做Fluxprint ™ ，这更多地涉及向构建区域施加磁场以定向磁敏材料。

哪些行业和应用最适合您的技术？

我们有一个推出战略，使我们能够首先利用工具空间，因为我们致力于解决最终用途零件生产的某些基准需求

在工具方面，我们的竞争优势是我们可以提供与光聚合物技术具有相同的分辨率水平，能够承受接近 300°C 的温度，同时保持一流的强度和刚度。

我们已经做好了破坏的准备注塑市场，模具投资很大，模具制造需要大量时间。在过去十年左右的时间里，注塑市场一直被其他尚未完全解决性能分辨率问题的解决方案所推动。我们可以在一个小时内打印出来，而传统上采购相同的工具可能需要 10 周的时间。

我们正在大力进军市场，因为我们的工具能够处理比竞争解决方案更多的镜头和周期。我们很快就能展示他们如何处理高价值应用的小批量制造。

也就是说，我们有几个活跃的项目将使用 DCM 平台开放最终用途零件的生产.我们的技术使我们能够增强强度和刚度以外的物理特性，例如实现具有 FST（易燃性、烟雾和毒性）等认证的高性能部件。

我们相信，添加剂领域的未来采用依赖于开放材料调色板，以涵盖目前标准聚合物套件可解决的应用。成本和产量当然是必要的，没有比基于光聚合物的技术更好的达到正确标记的例子了。

您对复合材料 3D 打印的现状有何看法，该技术的发展情况如何？

有趣的是，如果你看看过去 10 年的 3D 打印行业以及公司投资的领域，它是非常不对称的。

我的意思是，实际上有数十亿美元流向了聚合物 3D 打印公司和金属 3D 打印公司。就在最近，Carbon 宣布他们又获得了超过 2.6 亿美元的资金。仅这一家公司就在大约六年内筹集了超过 6 亿美元。

在复合材料领域，可能有五家公司在这一领域真正运用技术并生产零件，例如 Markforged、Arevo、Continuous Composites 和 Impossible Objects。但是，仅 Carbon 是聚合物 3D 打印领域的 150 家公司之一，它筹集的资金就比所有复合材料 3D 打印公司的总和还多。

当你看到它是如何发挥作用时，你与复合材料相比，用于聚合物 3D 打印和金属 3D 打印的资金要多得多。但是当您查看塑料、金属和复合材料之间的市场机会时，它们非常相似。它们在全球范围内都超过 3000 亿美元。

你有一个巨大的聚合物市场，例如，你有一个取代注射成型的市场，你有一个巨大的金属市场，在那里你有一个取代为某些应用切割金属、铸造金属和金属注射成型。

然后你就拥有了复合材料的巨大市场，包括手糊、注塑、纤维填充塑料等。

它们都很大。但是在 3D 打印方面的投资主要用于较旧的技术，例如热塑性塑料的挤出和基于光的工艺。

也就是说，复合材料领域可能是 3D 打印的最新领域。随之而来的是挑战，但也有很多机会。

我们认为，迄今为止复合材料行业的大多数公司都专注于基于挤出的技术，如 FDM。问题在于，这并没有真正解决 FDM 的一些主要缺陷，即较差的表面光洁度和各向异性——材料的一个方向比另一个方向强 10 倍。

将会有非常强大的应用程序，但我认为在复合空间中，寻找方法来达到更好的各向同性、可预测性、更好的控制水平和性能，而不仅仅是规定的通过在几个方向上最大化力量，这将是关键。

我们在 Fortify 的使命是实现高吞吐量的 3D 打印，使用通常需要使用传统方式切割或制造的材料。

例如，有很多材料传统上要么是手工组装，要么是从一个非常昂贵的大块中采购，然后加工成零件。我们正在将这些类型的材料构建到我们的平台中，以便您可以直接 3D 打印它们。

为什么行业花了这么长时间才认识到复合材料是 3D 打印的绝佳机会？

这是一个很好的问题。我认为很大程度上是由于购买市场的成熟。换句话说，早在 2000 年到 2014 年，该行业就处于一个没有什么悬而未决的状态。

当 Formlabs 推出 Form1 时，它是第一个真正的高分辨率桌面 3D那个价位的打印机。这就是他们的品牌能够捕捉到的。现在，有 10 到 100 家公司试图做同样的事情。

如果你看看 Markforged，他们在 2014 年发布了第一台复合 3D 打印机。另一方面，FDM 已经存在了几十年，而 SLA 自从 Chuck Hull 在 80 年代发明它以来一直存在。

该行业不一定准备好采用复合材料，因为它仍在学习如何采用 3D 打印。在设计和基准测试方面存在很多障碍，需要一些时间来解决。

复合材料传统上仅用于非常高性能、非常高成本的应用是有原因的如航空航天部件或高端娱乐设备，如汽车零件和自行车。

如果你看看 Gartner 的炒作周期，我们现在正处于工业领域的应用程序真正开始站稳脚跟的时候。

一般的方法是尝试在任何地方进行 3D 打印。现在这种观点已经改变，更多地关注专业化。整个行业正变得更加专业化，以确保技术范围真正适合特定的应用需求。更多的是集中精力解决非常具体的问题，这就是复合材料真正有益的地方。

更广泛地考虑增材制造行业，您如何看待它在未来五年内的发展？

如果您参加行业会议的年度巡回会议，您通常可以了解所有公司真正希望进入该行业的方向。

回顾五年前，那时我们才真正开始听到有关工业印刷的传闻。我们的目标不再是将 3D 打印技术带给消费者，而是将它们带入高端工业环境，在那里我们可以进行“无人值守”制造。

像 Carbon 这样的公司在努力实现这一目标方面已经取得了长足的进步，尽管还有很长的路要走。我认为我们将在未来五年内关注的主题之一来自硬件、软件和材料创新。

具体来说，如果您看看制药行业在批量谱系方面所做的工作，就会开始通过使用机器学习来实现。

这个想法是如何从原材料的批号到印刷过程中材料经历的所有过程到后期测试和验证，全程跟踪数字线程。这是 3D 打印必须更加重视的事情，因为它在传统制造领域中得到了很好的定义。

另一种说法是，在未来五年内，公司将需要专注于展示高水平的可重复性和可靠性。

使用不同类型的传统材料令人欣慰的原因是，如果您采购冷轧钢，您就知道在性能和性能方面会发生什么以及如何使用它。

目前 3D 打印的问题是仍然存在很大的可变性。例如，如果您购买了两台相同的打印机，并且在这两台打印机上连续打印两周，那么您只是在收集样本进行测试。

当你测试所有这些样本时，你最终会得到一大堆数据，在某些情况下，这些数据无处不在。所以问题是工程师应该如何行使任何级别的可预测性，特别是如果他们要大规模使用该技术。

所以机器学习过程的一部分是引入高水平的可重复性并使用户能够更轻松地预测性能将如何发挥作用。

该行业需要克服哪些挑战？

目前，在让 3D 打印实现工业 4.0 的目标方面存在很多障碍。我们谈论的是分布式制造，例如，更高的吞吐量、高重复性和更低的单位成本。

为了实现这些目标，行业需要将机器视为 3D 打印机而不是 3D 打印机。

如果您参加国际制造技术展 (IMTS)，您会感到羞愧，因为大约有 140,000参会者，其中约 90% 来自传统制造业。 3D 打印只是沧海一粟。

您会感受到这些传统系统的成熟程度。从某种意义上说，AM 机器现在开始具有与 CNC 等传统制造系统相同的输入和输出水平，并且具有相同水平的输入和输出。

该行业需要多长时间才能超越整个制造市场的一小部分？或者你认为应该在自己的车道上看到这项技术，可以这么说？

我认为将 AM 行业的规模与整个制造市场的规模进行比较并不是看待它的最佳方式，因为该行业的存在不仅仅是为了取代注塑成型或 CNC。如果目标只是那样，那将是一种耻辱。

需要重点关注只有添加剂才能实现的新型应用和新型效益。

这是我们在 Fortify 所期待的很大一部分：能够使用各种 AM 技术来创建非常坚固、具有独特几何形状且具有高水平的零件的导热性。这将创造新的市场。

但我确实认为要完全实现这个目标还需要一些时间——当然，这不是一场零和游戏。

今年 Fortify 宣布了一轮 250 万美元的融资。您能否谈谈这项投资对 Fortify 未来的发展意味着什么？

我们在 1 月份宣布的一轮融资是对已经结束的融资的回顾。目的是让我们的系统为 Beta 测试做好准备，并将其交到我们现在密切合作的用户手中。我们刚刚完成了由 Accel Partners 牵头的另外 1000 万美元的 A 系列。

我们希望准备好系统，以便我们的客户支付我们的费用来生产满足他们当前制造需求的零件，可以实际使用它。

我们的前两个材料系统在硬件软件和材料之间的工作流程方面给了我们很好的反馈。

因此，下一步是提供工具机会，然后开始识别并致力于为其他工程系统生产最终用途零件。

您能告诉我们更多关于您与化学公司帝斯曼的合作吗？这种合作关系对 Fortify 和您的客户的未来意味着什么？

帝斯曼是我们开放材料平台的第一个合作伙伴。这个平台背后的想法是，我们不想在材料配方方面拥有一切。我们希望能够专注于添加剂、硬件系统和软件控制，让客户在供应商方面有不止一种选择。

对于像巴斯夫、帝斯曼、三菱和汉高在增材制造领域各有其独特的优势和独特的应用。我们很乐意与他们合作，让我们创造更多的价值，而不是仅仅控制整个供应链。

特别是对于 DSM，我们正在寻找方法来采用他们的一些系统，这些系统在幕后空间中有应用程序。它们具有合理的韧性，它们可以在大约 100°C 下保持强度和刚度。

除此之外，Fortify 技术平台可以达到更高水平的强度、刚度、抗蠕变性和它可以在更高的温度下运行。这将使我们的材料合作伙伴能够为他们现有的客户群提供解决方案，而这些客户群不一定能从技术中获得他们想要的一切。

对于 Fortify 来说，这很棒，因为帝斯曼是主要的光聚合物之一世界上的生产者。我们很高兴与他们合作。他们是一群很棒的人，我们可以一起使用我们的技术走得很远。

您已经接触到开放材料模型。您认为这是3D打印材料的未来吗？

如果你看看 80 年代的计算机行业，它是垂直整合的。例如，IBM 将制造存储器和处理器，还必须构建软件和外围设备。

然后行业发生了变化。现在，如果你看看今天的情况，就会发现有专门从事这些领域的公司：软件、处理器、存储芯片等等。市场已经分工。

在某些方面，3D 打印行业正在遵循这条轨迹，在那里，您有 Stratasys 和 3D Systems 等传统公司构建硬件、开发软件并生产自己的材料，这意味着您只能在国内购买

但是，有很多客户希望有更多选择。他们希望能够选择他们运行的材料，并知道那里还有另一种选择。

开放材料模型需要时间在整个行业中标准化。

Fortify 未来 12 个月会怎样？

我们正在扩大团队规模，以确保我们能够实现我们的产品里程碑。我们正在快速招聘，我们希望进一步扩大团队规模，以便能够在 2020 年初至年中的某个时候实施我们的 Beta 计划。

然后我们将能够在将该平台移动到普遍可用性方面进行扩展。

我们觉得我们处于可以提供技术的位置2021 年。我们很可能会在 2021 年底寻找更多资金，以便在 2021 年底、2022 年初制造系统。

我们面前有很多非常令人兴奋的工作.我们已经与客户进行了高度接触。

如果人们有兴趣尽早参与，就有能力这样做。但是，在将系统交到我们现在与之合作的人手中方面，我们的工作已经完成。

要了解有关 Fortify 的更多信息，请访问： https://3dfortify.com