Der neue Apium P220

Im Novem­ber 2016 auf der Form­next erst­mals vorgestellt, bestätigt Api­um die ersten Liefer­un­gen des neuen Api­um P‑Serie 3D-Druck­ers — Api­um P220 — für das vierte Quar­tal 2017. Der CTO und Grün­der der Api­um Addi­tive Tech­nolo­gies GmbH, Prof. Dr. Bran­do Oko­lo, beant­wortete eine paar Fra­gen zu Ihrem neuen 3D-Druck­er und gewährte Ein­blicke in das Tages­geschäft, Prozesse und Arbeitsweisen von Apium.

Sie sind ein­er der Grün­der von Api­um Addi­tive Tech­nolo­gies, wie sind Sie ursprünglich auf die Idee gekom­men ein 3D-Druck-Unternehmen zu gründen?

Prof. Oko­lo: Die Inspi­ra­tion, ein 3D-Druck-Unternehmen zu grün­den, kam durch meine Forschungstätigkeit. Ich habe viel an der Wech­sel­wirkung zwis­chen Mate­ri­alien und Ver­ar­beitungswerkzeu­gen gear­beit­et. Vor etwa acht Jahren begann ich mit dem The­ma 3D-Druck, allerd­ings mit Met­allen. Zu diesem Zeit­punkt kam mir die Einge­bung, wenn ich die Möglichkeit hätte das Klassen­z­im­mer zu ver­lassen und ein­er Tätigkeit in einem Geschäft­sum­feld nachzuge­hen, wäre das wahrschein­lich eine The­matik die ich ver­fol­gen könnte.

Was ist Api­ums Haupt­tätigkeit und warum haben Sie die Fused Fil­a­ment Fab­ri­ca­tion Tech­nolo­gie gewählt?

Prof. Oko­lo: Im Mit­telpunkt ste­hen bei uns die Mate­ri­alien, auch auf­grund mein­er früheren Tätigkeit. Wenn wir uns den 3D-Druck anschauen stellt man schnell fest, dass die Mate­ri­alien eine entschei­dende Rolle spie­len. Pro­duk­te sind abhängig vom Mate­r­i­al, und eben­so ist der 3D-Druck davon abhängig. Zudem ist es ein sehr junges Fer­ti­gungsver­fahren und wir hat­ten das Gefühl mit neuen Mate­ri­alen etwas bewe­gen zu kön­nen. Deswe­gen entsch­ieden wir uns für PEEK als erstes Mate­r­i­al. Die Fused Fil­a­ment Fab­ri­ca­tion haben wir aus zwei Grün­den aus­gewählt: zum einen aus der Invest­mentsichtweise, da man in dieses Ver­fahren ein­fach­er investieren kann. Zum anderen auf­grund des nöti­gen Wis­sens, man find­et über dieses Ver­fahren deut­lich mehr Infor­ma­tio­nen als über jedes andere. Der Grund ist offen­sichtlich, Poly­mere waren die ersten 3D gedruck­ten Materialien.

Lassen Sie die let­zten 3 Jahre Revue passieren, was waren die größten Her­aus­forderun­gen zu Beginn und Erfolge bis jetzt?

Prof. Oko­lo: Wie bei jedem anderen Unternehmen war die größte Her­aus­forderung die Invest­men­tkosten zu stem­men und die benötigten Gelder zu bekom­men um unsere Ideen, die in einem Labor entwick­elt und in Kun­de­numge­bung getestet wur­den, auf den Markt zu brin­gen. In Bezug auf unsere Erfolge, ist der größte Erfolg die Men­schen die mit uns hier arbeit­en, unser Team, der Fakt, dass es uns möglich war dynamis­che Köpfe zusam­men zu brin­gen die sich der Sache hingeben. Oft ver­gle­iche ich die Geschäftswelt mit einem Kriegs­ge­bi­et, man benötigt gute Sol­dat­en um eine Schlacht zu gewin­nen und eine Strate­gie für die näch­ste Schlacht.

Ihr derzeit­iger Flag­gschiff-Druck­er ist der Api­um P155, aber es wird einen neuen geben, den P220. Dieser wird von der Hei­del­berg­er Druck­maschi­nen AG hergestellt. Was sind die Haup­tun­ter­schiede im Ver­gle­ich zum P155?

Prof. Oko­lo: Zum einen gibt es Bedarf an ein­er größeren Mas­chine, aus ver­schiede­nen Grün­den, und die Größe ist ein entschei­den­der Unter­schied. Zum anderen sind es die mech­a­nis­chen Eigen­schaften, die Mechanik, welche sich im P220 find­en lässt ist jen­er aus dem P155 über­legen. Das ermöglicht uns län­gere Arbeit­szeit­en, es ermöglicht dem Druck­kopf sich ein­fach­er zu bewe­gen und erhöht die Zuver­läs­sigkeit des Sys­tems, auch in Bezug auf die Repro­duzier­barkeit der gedruck­ten Teile. Der P220 wird ins­ge­samt eine bessere Leis­tun­gen abliefern können.

Welche Absicht steck­te hin­ter der Entwick­lung des Api­um P220?

Prof. Oko­lo: Unsere Kun­den hat­ten einen großen Ein­fluss auf die Entwick­lung des P220. Ein­er unser­er Mitar­beit­er, Mr. Gopal, führte einige Umfra­gen durch, was unsere poten­tiellen Kun­den gerne in einem 3D-Druck­er sehen wür­den, und am gefragtesten war die Größe. Also entsch­ieden wir uns dazu, einen 3D-Druck­er zu entwer­fen der ein ver­hält­nis­mäßig größeres Bau­vol­u­men besitzt.

In welchen Indus­trien und Branchen kann der neue Druck­er genutzt wer­den? Welche Anwen­dun­gen sind dabei möglich?

Prof. Oko­lo: Man muss im Hin­terkopf behal­ten, dass der 3D-Druck, oder Addi­tive Man­u­fac­tur­ing wie man ihn auch nen­nt, kein Massen­pro­duk­tion­swerkzeug ist — das ist er wirk­lich nicht. Er ist ein Massen-Anpas­sungswerkzeug. Also schauen wir in Rich­tung der­er Indus­trien, bei denen der Bedarf nicht bei Massen­ware, son­dern Klein­se­rien liegt, die zusät­zlich flex­i­bel im Design sein wollen. Auf Basis dessen sind die Schlüs­selin­dus­trien der Medi­zin­sek­tor, Luft- und Raum­fahrt und mit großem Bedarf der F&E Bere­ich. In diesen Bere­ichen wer­den nicht tausende Teile hergestellt, son­dern zehn mit denen dann exper­i­men­tiert wird, das Design wird geän­dert und die näch­sten Tests kön­nen durchge­führt werden.

Api­um ist dafür bekan­nt PEEK zu druck­en, wie wichtig ist es die Kristallinität von PEEK kon­trol­lieren zu können?

Prof. Oko­lo: Das ist entschei­dend, da die Kristallinität PEEK in sein­er Einzi­gar­tigkeit aus­macht. Die kristalline Phase gibt PEEK den struk­turellen Halt, wenn diese ent­fer­nt wer­den würde, würde es sich wie eine nor­males Poly­mer ver­hal­ten. Wenn wir die Kristallinität kon­trol­lieren kön­nen, kon­trol­lieren wir damit auch die nom­i­nale Fes­tigkeit des gedruck­ten Bauteils, vor allem in Z‑Richtung. Teile der Bemühun­gen welche wir derzeit unternehmen, sind zu ver­ste­hen, wie die Bil­dung von Kristallen auftritt. Wir müssen fähig sein, die Infor­ma­tio­nen bezüglich der Dat­en zu ver­ar­beit­en, bei welchen Tem­per­a­turen wir die meis­ten kristalli­nen Bere­iche erhal­ten und wie die Anzahl der Kristalle das mech­a­nis­che Ver­hal­ten der gedruck­ten Teile bee­in­flussen. Unsere Fähigkeit die Kristallinität zu kon­trol­lieren ste­ht im Mit­telpunkt unser­er Verarbeitungsstrategie.

Welche anderen Hochle­si­tungspoly­mere oder Mate­ri­alien kön­nen mit einem Api­um 3D-Druck­er ver­ar­beit­et wer­den? Pla­nen Sie weit­ere zu entwickeln?

Prof. Oko­lo: Neben PEEK haben wir PVDF, das ist ein Flu­o­r­poly­mer und kommt aus der gle­ichen Fam­i­lie wie Teflon, wir haben auch ein Copoly­mer, POM‑C, außer­dem haben wir Ultem oder PEI, das ist ein Polyamid. Diese Poly­mere haben sehr spez­i­fis­che Anforderun­gen, Bedürfnisse und Funk­tio­nen in der Indus­trie. Wir haben diese Poly­mere aus­gewählt, weil wir uns in ein­er Nis­chean­wen­dung befind­en. In Verbindung damit wis­sen wir, dass es neue Anwen­dun­gen geben wird, in welchen mod­i­fizierte Mate­ri­alien genutzt wer­den kön­nten, und wir ver­fol­gen diese Anwen­dun­gen. Ein typ­is­ches Beispiel ist die Entwick­lung von 3D gedruck­ten Spritz­gus­sein­sätzen. Poly­mere wer­den dabei im Mit­telpunkt ste­hen, aber da sie schlecht ther­misch leit­en, wis­sen wir, dass wir sie mod­i­fizieren müssen um die funk­tionellen Ansprüche zu erfüllen. Wir sehen das in naher Zukun­ft, wir wer­den neue Mate­ri­alien in unser Port­fo­lio aufnehmen.

Zudem laufen aktuell Bemühun­gen in Bezug auf den Met­all 3D-Druck, wobei wir aus­nutzen was bere­its vom soge­nan­nten Met­all-Spritz­guss bekan­nt ist. Bei unserem Prozess haben wir eine met­allis­che Phase gefüllt mit ein­er Poly­mer­ma­trix, diese wird dann in Form gebracht und anschließend ent­bun­den, dabei wird die poly­mere Phase ent­fer­nt, während ver­sucht wird die Geome­trie des Teils aufrecht zu erhal­ten, abschließend wird ein Sin­ter­prozess durchge­führt. Es ist also nicht nur druck­en, son­dern andere Prozesse sind im Ablauf involviert um das fer­tige Teil zu erhal­ten. Dass das mit unser­er Tech­nolo­gie möglich ist wurde bere­its gezeigt und wir ver­fol­gen das The­ma aus der Sichtweise, dass unsere Tech­nolo­gie bei Api­um für die Ver­ar­beitung von Met­all-gefüll­ten Poly­meren in ein­er einzi­gar­ti­gen Weise ver­wen­det wer­den kann. Wir sehen dieses Vorhaben in naher Zukun­ft und wer­den es eben­so in unser Pro­duk­t­port­fo­lio aufnehmen.

Was sind Ihrer Mei­n­ung nach die größten Vorteile einen Api­um 3D-Druck­er gegenüber einem anderen zu wählen?

Prof. Oko­lo: Der Druck­er ist dafür mit der Mate­ri­al­wis­senschaft hin­ter dem Prozess konzip­iert, denn man muss die Rolle der Mate­ri­al­wis­senschaft ver­ste­hen um einen guten Prozess zu erhal­ten. Was unsere Druck­er einzi­gar­tig macht ist die Art wie die Mate­ri­alien in der Mas­chine behan­delt wer­den, genau­so, wie ein Fach­mann das tun würde. Die Pro­fes­sion­al­ität hin­ter der Ver­ar­beitung ist das, was uns von unseren Mit­be­wer­bern unter­schei­det. Und natür­lich, nicht weil ich mit Api­um ver­bun­den bin, lautet meine Empfehlung, einen Api­um 3D-Druck­er statt eines anderen zu kaufen.

Was sind Api­ums Ziele für die näch­sten Jahre?

Prof. Oko­lo: Wir sehen den medi­zinis­chen Bere­ich als eine neue Welt. Der Grund dafür ist, dass sich die Anfra­gen, die wir von außen bekom­men, mehr und mehr auf den medi­zinis­chen Sek­tor beziehen. Es gibt ein­deutig einen Markt den es zu erobern gilt und wir müssen uns auf diesen Kampf vor­bere­it­en. Der Markt ist wie ein Schlacht­feld, zu welchem wir noch keinen Zugang haben, und je früher wir uns bere­it­machen und dor­thin gelan­gen um diesen Bere­ich zu dominieren und einzunehmen, desto bess­er für uns.

Haben Sie noch weit­ere Punk­te die Sie unseren Lesern mit­teilen möchten?

Prof. Oko­lo: Einen Punkt habe ich, dabei geht es um 3D-Druck­tech­nolo­gien generell. Das ist eine sehr mächtige Tech­nolo­gie, welche Vorteile für indus­trielle Her­steller bere­i­thält, und ihre Rolle ist sehr kom­ple­men­tär. Sie wird nicht alle Prob­leme der Indus­trie lösen, welche wir in der Pro­duk­tion und Her­stel­lung haben; Indus­trien müssen zu schätzen wis­sen, dass die Rolle des 3D-Drucks, oder Addi­tiv­er Fer­ti­gung, eine ergänzende ist, das ist meine Aus­sage für die Welt.

Api­ums Pläne für die näch­sten Monate sind klar definiert in Anbe­tra­cht der Punk­te die CTO Prof. Dr. Bran­do Oko­lo genan­nt hat. Der erste Schritt, den neuen Api­um P220 3D-Druck­er für Hochleis­tungs­ma­te­ri­alien, maßgeschnei­dert auf die Bedürfnisse der Kun­den, zu entwick­eln und auszuliefern, ist getan. Neue Mate­ri­alien wer­den zu ihrem Port­fo­lio hinzuge­fügt wer­den, 3D-Druck von Met­allen wird die Gren­zen des reinen Poly­mer­drucks spren­gen. New mate­ri­als will be added to their port­fo­lio, 3D print­ing met­als will exceed the lim­its of just print­ing poly­mers. Neue Märk­te wer­den dank Api­ums Aktiv­itäten in der Medi­z­in­branche erschlossen. Api­um bleibt so inno­v­a­tiv in den näch­sten Jahren, wie sie mit der Fused Fil­a­ment Fab­ri­ca­tion für Hochleis­tungspoly­mere begonnen haben.

Biogra­phie: Prof. Dr. Bran­do Oko­lo arbeit­ete als Pro­fes­sor der Mate­ri­al­wis­senschaften und Inge­nieur­we­sen an der Deutschen Uni­ver­sität in Kairo – Ägypten. Er war über Jahre als Dozent und Forsch­er am Karl­sruher Insti­tut für Tech­nolo­gie (KIT) in Deutsch­land Vol­lzeit beschäftigt, wo er seinen Beitrag zur Entwick­lung von Rapid Pro­to­typ­ing Prozess­ket­ten für ein, von der deutschen Regierung finanziertem, Pro­jekt leis­tete. Er veröf­fentlichte aus­führlich zum The­ma struk­tureller Integrität von Kom­po­nen­ten für den Mikrosys­tem-Tech­nolo­gie Sek­tor, welche mit­tels Rapid Pro­to­typ­ing Ver­fahren hergestellt wur­den und betreute sowohl wis­senschaftliche Arbeit­en als Abschlus­sar­beit­en im Bere­ich 3D-Druck und addi­tiv­er Fer­ti­gung. 3D-Druck ist sein derzeit­iger Forschungss­chw­er­punkt, mit der Absicht die Vorteile für die Branchen Medi­zin, Auto­mo­bil, Luft- und Raum­fahrt, Aus­bil­dung, Elek­tron­ik, Unter­hal­tung sowie Öl & Gas her­vorzubrin­gen. Er vere­int Wis­sen, Fähigkeit­en und Kom­pe­ten­zen in Bezug auf 3D-Druck The­men, auf Expertenebene. Im August 2014 grün­dete er das Unternehmen Api­um Addi­tive Tech­nolo­gies GmbH (vorher INDMATEC GmbH) zusam­men mit seinem Fre­und und Geschäftspart­ner Tony Tran-Mai.