索尔维的布莱恩·亚历山大 (Brian Alexander) 谈构建用于增材制造的高性能聚合物

随着增材制造对高性能聚合物的需求激增，索尔维、巴斯夫和 SABIC 等领先材料公司正在扩大其产品组合，以满足汽车、医疗、航空航天等领域生产级应用的需求。

索尔维是一家价值 100 亿欧元的公司，在材料科学领域拥有 150 年的历史，已成为全球特种聚合物领域的关键参与者。在本次采访中，索尔维增材制造业务孵化平台创始人 Brian Alexander 分享了该公司向增材制造的战略转变、增材制造带来的机遇，以及为什么工程级材料对于下一波制造浪潮至关重要。

认识 AM 机会

Brian Alexander，Solvay Specialty Polymers，增材制造业务孵化平台

到 2016 年初，增材制造已从小众走向主流。索尔维领导层对此做出了回应，在其特种聚合物部门内创建了一个专门的业务部门，专门专注于增材制造。

“增材制造与索尔维的核心市场完美契合——高价值、小批量生产和大规模定制，”亚历山大解释道。 “航空航天和医疗保健等行业每年需要数千个零件，而不是数百万个，这使得增材制造成为理想选择。”

随着 SLS 和 FFF 的关键专利于 2016 年到期，市场向新进入者开放。索尔维抓住了这个机会，选择将增材制造视为增长杠杆而不是威胁。

“在第一年，我们与领先客户进行了交谈，以评估他们的增材制造成熟度，”Alexander 回忆道。 “当时，许多人认为增材制造只是一种原型技术。如今，这种看法已经发生了巨大转变。”

转变心态以取得增材制造的成功

索尔维特种聚合物部门拥有约 3,500 名专业人员，拥有业界最广泛的高性能材料产品组合之一——超过 35 种不同的聚合物，每种聚合物都具有独特的机械、热和化学性能。这些高价值材料的销售量较小，非常适合增材制造所需的精度和复杂性。

“传统制造工艺不能直接转化为增材制造，”Alexander 说。 “您必须重新设计整个价值链——从原材料配方到零件设计和工艺优化——以实现一致的高质量结果。”

索尔维的目标是成为定制、增材制造解决方案的首要供应商。 “如果我们只是在增材制造领域销售我们的传统树脂，我们就会失败，”亚历山大指出。 “我们的重点是专门为增材制造工艺设计的材料，对原料、打印参数和后处理有明确的规格。”

索尔维的产品组合包含超过 35 种高性能聚合物[图片来源：索尔维]

开发增材制造高性能聚合物

虽然早期的增材制造依赖于 PLA 和 ABS 等消费级材料，但行业领导者现在需要 PEEK 和 PPSU 等工业级聚合物。

“仅靠原型设计并不能充分发挥增材制造的全部优势，”Alexander 解释道。 “对于批量生产，设计人员需要广泛的温度耐受性、机械强度和鉴定数据。只有这样，他们才能利用晶格结构、轻量化和零件整合。”

为了满足这些需求，索尔维开始了以熔丝制造 (FFF) 为重点的增材制造研究，这是最容易获得的增材制造技术，目标是医疗保健（大规模定制）和航空航天（小批量生产）。

关键材料——PEEK（以其卓越的热稳定性和强度重量比而闻名）和 PPSU（因其耐热性和化学耐久性而备受推崇）被选为发射台聚合物。

“了解收缩、翘曲和内聚力至关重要，”亚历山大说。 “预测材料知识使我们能够提供可靠的打印配置文件。”

2017 年，索尔维推出了增材制造杯，邀请世界各地的大学生使用 PEEK 长丝打印复杂的零件。此次竞赛的成功展示了增材制造的巨大潜力，增强了索尔维对其材料平台的信心。

索尔维的高性能聚合物包括 KetaSpire® PEEK 和 Radel® PPSU [图片来源：索尔维]

新的商业模式：直接面向客户的电子商务

在增材制造杯的基础上，索尔维推出了一个突破性的电子商务平台，任何拥有信用卡的人都可以以公平的价格购买其聚合物。

“我们摆脱了封闭的、以经销商为中心的模式，”亚历山大说。 “我们的平台提供快速、透明的采购，并作为下一代设计师的教育工具。”

数据透明度是索尔维方法的基石。 “传统的化学数据表侧重于注塑零件，”Alexander 指出。 “我们提供增材制造专用数据表，让工业客户对材料性能充满信心。”

索尔维的增材制造材料电子商务平台[图片来源：索尔维]

流程控制：一致性的关键

亚历山大强调稳健的过程控制的必要性。 “管理不善的增材制造工艺会导致多孔零件的机械性能不一致。”

为了提供即插即用的可靠性，索尔维与打印机制造商合作，根据其聚合物微调打印配置文件。 “我们的目标是采用一种材料，一旦加载，每次打印都会产生可重复的零件。”

材料模拟：打印前预测性能

2018 年，索尔维与 e‑Xstream Engineering 合作，将其高性能聚合物集成到 Digimat‑AM 仿真平台中。

“仿真让设计人员可以在设计阶段预测热机械行为，”Alexander 解释道。 “这减少了成本高昂的试错并加快了上市时间。”

通过将索尔维的 PEEK 和 PPSU 添加到 Digimat‑AM，用户现在可以创建其零件的数字孪生，在打印前虚拟评估设计迭代。

2019 年，索尔维在 e‑Xstream Engineering 的 Digimat‑AM 版本中添加了碳纤维填充的 KetaSpire PEEK 和纯 Radel PPSU [图片来源：e‑Xstream Engineering]

展望未来：增材制造聚合物的未来

亚历山大设想未来增材制造将补充而不是取代传统方法。 “成功取决于工艺资格——如果工艺不起作用，那么部件就会失败。”

尽管材料成本仍然很高，但索尔维预计随着产量的增加和应用的扩大，价格将会下降。该公司的目标是在 10-15 家商业打印机中验证其聚合物，将合作伙伴关系扩展到 SLS 和 Multi-Jet Fusion 等粉末技术，并与致力于颠覆性创新的 OEM 厂商合作。

有关索尔维材料解决方案的更多信息，请访问 Solvay.com .

专家访谈

AMFG 的专家访谈系列展示了塑造增材制造未来的创新公司和个人。有关参与该系列的更多信息，请联系 marketing@amfg.ai .