Bond3D: AM van PEEK componenten

Bond High Performance 3D Technology is klaar om de serieproductie op de 3D printers voor high performance materialen zoals VICTREX PEEK te starten. De eerste commerciële orders zijn al verwerkt.

Klaar voor serieproductie met 3D printen

Vorig jaar zomer trad Bond3D in Enschede voor het eerst naar buiten met de zelf ontwikkelde FDM-technologie voor materialen zoals PEEK, PAEK en andere hoge temperatuurbestendige kunststoffen. Inmiddels heeft Bond3D de intrek genomen in het Demcon Technology Center, zijn de eerste acht machines gebouwd en bestaat het bedrijf uit zo’n 60 medewerkers.

In de productiehal in het Demcon Technology Center staan de eerste acht Bond3D 3D printers klaar voor serieproductie voor derden.

Van R&D naar full-service

De onderneming zit midden in de transitie van een R&D gedreven engineeringclub naar een full-service organisatie, die niet alleen voor klanten 3D print maar ook product engineering doet en bestaande producten kan doorontwikkelen voor 3D printen met VICTREX PEEK of andere hoogwaardige polymeren. Daartoe is er een zes man sterk sales- en applicatieteam opgezet. Via Victrex, dat vorig jaar een belang in het Nederlandse bedrijf nam, heeft Bond3D wereldwijd toegang tot grote gebruikers van VICTREX PEEK. “We hebben de eerste producten geprint en verkocht. Het zijn echter lange salescycli”, zegt Arry Wegdam, Operational Manager. Bond3D richt zich onder meer op de

De semiconductorindustrie toont interesse in het 3D printen van manifolds van PEEK vanwege onder andere de lekdichtheid, vormvrijheid in combinatie met de extreem lage outgassing van het materiaal.

olie- en gasindustrie, de medische sector, automotive, semiconductor, aerospace en energy sector. Korte time to market en ontwerpvrijheid zijn twee belangrijke troeven die de onderneming kan uitspelen, zegt Marc Kunst, International Sales Manager. “Features die niet mogelijk zijn met andere productietechnieken die wij wel kunnen printen; en een korte time to market omdat we geen tooling nodig hebben. Bij kleine en middelgrote series hebben we lage initiële (project/product) kosten.” Bond3D voegt hier voor elke toepassing nog specifieke voordelen aan toe, bijvoorbeeld de hoge resistentie van VICTREX PEEK tegen chemische substanties, belangrijk voor de olie- en gasindustrie; of het feit dat een medisch implantaat zichtbaar blijft op een CT-scan, met een betere dichtheidsverhouding tot bot dan een titanium 3D geprint implantaat. In de luchtvaartindustrie gaat het dan weer vaak om gewichtsreductie. En in de semiconindustrie is onder andere lekdichtheid én bestand tegen hoge druk in één PEEK geprint onderdeel de trigger.

Stap naar design voor AM

Klanten die zich momenteel in Enschede melden, hebben vrijwel altijd ervaring met PEEK. Dat alleen is echter onvoldoende om een passend 3D geprinte oplossing te kunnen bieden. Voor Bond3D is het belangrijk zicht te krijgen op de totale toepassing waarin de component gebruikt wordt. “Veel klanten hebben wel ervaring met PEEK, maar niet met additive manufacturing. De materiaalkeuze moet een match zijn, daarna gaan wij kijken hoe we de voordelen van de Bond3D techniek kunnen benutten”, zegt Marc Kunst. Een deel van deze leads komt via Victrex binnen. Arry Wegdam noemt dit de kracht van de samenwerking tussen het Nederlandse en Britse bedrijf. “Victrex heeft al 30 jaar ervaring met PEEK, weet waar de echte applicaties zitten. We halen daarnaast ook leads binnen via ons eigen netwerk en dat van onze partners in andere segmenten.” Zo loopt er een project voor het 3D printen van spinal cages, voor operaties aan de ruggenwervel. Veel van deze implantaten worden momenteel met titanium geprint. “Doordat titanium reflecteert, is op een CT-scan de situatie rondom het implantaat slecht zichtbaar”, legt Arry Wegdam uit. “Bovendien verloopt de botaangroei beter bij een implantaat van PEEK. En de kans op afbrokkelen van materiaal is significant kleiner.” Bond3D kan met de FDM-technologie op het implantaat een zeer fijne rasterstructuur printen, waardoor het botweefsel nog beter en sneller ingroeit in het implantaat.

Omdat Bond 3D als enige niet-gemodificeerd VICTREX PEEK print, blijven bestaande materiaal certificeringen voor bijvoorbeeld halfgeleidertoepassingen gelden.

Semiconductor industrie: lagere kans op defect

Een tweede toepassing die momenteel wordt ontwikkeld in Enschede, is een manifold voor de semiconductor industrie. Marc Kunst: “VICTREX PEEK is drie keer lichter dan titanium, het materiaal waarmee het manifold nu geprint wordt. Voor bewegende delen in een machine is dat belangrijk.” Bovendien is PEEK geen onbekend materiaal in de semiconductor industrie: toen de manifolds nog gefreesd werden, was dat vaak uit PEEK of uit aluminium. Het is juist de functie-integratie, door bijvoorbeeld aansluitingen mee te printen, die de technologie van Bond3D interessant maakt voor deze sector. “Daardoor verlagen we de kans op defect.” Marc Kunst ziet zowel in de halfgeleider- als de medische industrie een beweging dat men terug wil naar PEEK nu dat materiaal voidless, dus zonder ‘gaatjes’ printbaar is. Bond3D is de enige printerfabrikant die PEEK industrieel kan 3D printen zonder dat het materiaal gemodificeerd hoeft te worden. Hiervoor wordt namelijk exact hetzelfde materiaal gebruikt dat de potentiële klanten al jaren gebruiken. Hierdoor blijft de (medische) certificering van het materiaal gelden, ook al schakel je over op 3D printen als productietechnologie. Bond3D heeft hierdoor een voorsprong omdat alleen nog het printproces zelf gecertificeerd hoeft te worden. Het hoeven echter niet altijd high end componenten te zijn, zegt Marc Kunst. “Bij een PEEK ring komt het aspect time to market juist tot zijn recht. Binnen enkele dagen kunnen wij leveren, zonder voorraden.”

“We leren van elke printjob”

Bond3D mag dan in de transitie zitten van een pure technologieontwikkelaar naar een 3D printbedrijf, in de technology roadmap van de onderneming staan nog meer dan genoeg ideeën die de komende tijd opgepakt worden. Bijvoorbeeld de ontwikkeling van een oplosbaar supportmateriaal. Ook het 3D printen met verschillende materialen wil men onderzoeken; de machines zijn er al op voorbereid. Daarnaast het verder optimaliseren van postprocessing, bijvoorbeeld als een zeer hoge oppervlaktekwaliteit wordt gevraagd. Ook het thermisch nabewerken wil men nog verder optimaliseren. Momenteel staan er in de fabriek ovens voor annealen van de 3D geprinte onderdelen. “En uit de ervaringen die we opdoen bij het produceren voor klanten, komen nog wel andere zaken naar voren. We leren van elke printjob”, zegt Arry Wegdam.

Unieke patentstrategie

De hardware en software zijn nu echter op het punt dat de Bond3D technologie klaar is voor serieproductie. Voorlopig blijft dat 3D printen voor derden het verdienmodel, omdat men de technologie zo lang mogelijk in eigen huis wil houden. “Onze patentstrategie is uniek. We besteden veel aandacht aan ons patentportfolio”, aldus Arry Wegdam. Daarnaast is de hardware volledig in eigen huis ontwikkeld. Met die kennis en de acht machines gaat Bond3D de markt op. De ruimte in het Demcon Technology Center is groot genoeg om op te schalen voor de geprognosticeerde groei.

Ontwikkeling van geprinte en versterkte polymeren

Naast de zes marktsegmenten die Bond3D heeft geselecteerd, wil Bond3D zich door de deelname aan het Fast 3D project in Oost-Nederland ook richten op de ontwikkeling van geprinte en versterkte polymeren. Als materiaal gebruikt men bijvoorbeeld PEEK versterkt met carbon- of glasvezels, een materiaal dat standaard al in het leveringsgamma van Victrex zit. “Klassiek zie je dat inserts geprint worden van digital ABS, maar dat is net niet het uiteindelijke materiaal. Bond3D wil met inserts van PEEK met carbon- of glasvezels ook de kunststofmarkt bedienen in de kleinere en middelgrotere series blow moulding producten. Slaagt dit project, dan opent dat nieuwe kansen voor de kunststofverwerkende industrie.