Pedal to the Metal

Jun 14, 2023

Melanie Lang, Beraterin, SME Additive Manufacturing Technical Community, Mitbegründerin und CEO, FormAlloy Technologies Inc.

Melanie Lang hatte nie vor, in San Diego zu leben. Die gebürtige Illinoiserin zog mit ihrem Mann in den Golden State, nachdem sie einen neuen Job bei Lockheed Martin angenommen hatte. Das war vor 13 Jahren, und obwohl sie sich manchmal über die hohen Lebenshaltungskosten an der Westküste beschweren mag, halten sie die Strände, Berge und das beneidenswerte Klima der Gegend dafür, dort zu bleiben. Das gilt auch für ihren Job.

Lang ist Mitbegründer und CEO des Metall-3D-Druckerherstellers FormAlloy Technologies Inc. aus Spring Valley, Kalifornien. Seit 2016 entwickelt und baut das Unternehmen Geräte zur gerichteten Energieabscheidung (DED) mit fünf geschlossenen Bewegungsachsen -Schleifensteuerungssysteme, Laser mit mehreren Wellenlängen und Pulverzuführungen, mit denen bis zu 16 verschiedene Legierungen im gleichen Aufbau oder sogar innerhalb derselben Schicht aufgetragen werden können. Solche Fähigkeiten öffnen die Tür zu 3D-gedruckten Teilen mit Farbverlauf oder Multimetallstrukturen, die sonst nicht herzustellen wären.

Wie bei ihrer Karriere als ehemalige Midwesternin ging es auch bei ihrer Entscheidung, mit Jeff Riemann, dem Chief Technical Officer, Geschäfte zu machen, darum, die schwierigen Situationen des Lebens in Homeruns zu verwandeln. „Wenn man meine erste Position bei Boeing mit einbezieht, war ich etwa zehn Jahre in der Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie tätig, als ich anfing, die additive Fertigung als Hobby zu erkunden“, sagte Lang. „All diese Maker-Messen und -Räume tauchten in Kalifornien und im ganzen Land auf, und ich fand es eine wirklich coole Technologie. Also kaufte ich einen 3D-Drucker-Bausatz, nahm ihn mit nach Hause und begann, zum Spaß kleine Polymerobjekte herzustellen.“

Das war im Jahr 2010 und es dauerte nicht lange, bis ihr neu entdeckter Zeitvertreib eine ernstere Wendung nahm. Ihre Erfahrungen bei Boeing und dann bei Lockheed Martin haben ihr gezeigt, dass Lieferkettenprobleme in dieser Branche weit verbreitet sind – wie sie es ausdrückte: „Man kann nicht einfach zum örtlichen Baumarkt oder zur Maschinenwerkstatt fahren, um Ersatzteile zu holen.“ Diese Aussage gilt insbesondere für Seeschiffe und Vorwärtseinsätze, wo das Versäumnis, Ausrüstungsausfälle vorherzusagen und Ersatzteile einzuplanen, das Militärpersonal in eine Welt voller Verletzungen stürzen kann.

Dank ihrer Tüftelei zu Hause erkannte Lang bald, dass die additive Fertigung (AM) helfen könnte, dieses Risiko zu mindern, insbesondere wenn die Teile aus Metall gedruckt werden könnten. „Unser Militär verfügt über einige äußerst hochentwickelte Systeme, aber letztendlich sind die Militärangehörigen oft auf nichts weiter als dumme Metallbrocken angewiesen, um diese Systeme am Laufen zu halten“, erklärte sie. „Und in Kriegszeiten könnte ihr Leben von der Fähigkeit abhängen, Teile vor Ort herzustellen oder zu reparieren.“

Sie sollte es wissen. Obwohl Lang nie beim Militär war, ist sie seit 2016 Vizepräsidentin für Gesetzgebungsangelegenheiten der Navy League San Diego, einer Organisation mit der Mission, „Zivilisten, Veteranen und aktiven Militärangehörigen die Möglichkeit zu geben, denen zu dienen, die dienen.“ Andere."

Wie jeder 3D-Drucker-Hersteller freut sich Lang auf den Tag, an dem ihre Ausrüstung auf Seeschiffen stationiert wird, doch ihr Engagement bei der Navy League ist weitaus altruistischer. Sie sagte, ihr einziges Interesse sei die Unterstützung der Seestreitkräfte, sei es die US-Marine, das Marine Corps, die Küstenwache oder die Handelsmarine. Wenn beispielsweise ein Seemann oder Ehegatte ein Baby bekommt, spendet die Navy League Gegenstände wie Autositze und andere lebenswichtige Dinge.

„Wenn man einige der Militärangehörigen kennenlernt, sich ihre Geschichten anhört und von den Opfern hört, die sie bringen, wenn sie von ihren Lieben getrennt sind, dann haben sie alle einen besonderen Platz in meinem Herzen“, sagte sie. „Aus diesem Grund ist es mein Ziel, ihren Stimmen Gehör zu verschaffen, wenn es um die Finanzierung einer Reihe von Programmen geht und um sicherzustellen, dass die Menschen, die dienen, zusammen mit ihren Familien gut versorgt werden.“

Die Navy League ist nur eine von Langs vielen ehrenamtlichen Erfahrungen, und für jemanden, der in den letzten sechs Jahren unzählige Stunden damit verbracht hat, ein erfolgreiches Startup-Unternehmen zu gründen, ist es sowohl überraschend als auch bewundernswert, dass sie immer noch so viel Zeit für andere findet.

Lang hat mit Father Joe's Villages zusammengearbeitet, einer in San Diego ansässigen gemeinnützigen Organisation, die sich für die Beendigung der Obdachlosigkeit einsetzt, und sie unterstützt Animal Rescuers Without Borders (ARWOB), eine Organisation, die obdachlose Katzen und Hunde in ganz San Diego und Baja, Mexiko, rettet. Aus AM-Perspektive relevanter ist Langs Arbeit im Exekutivkomitee von America Makes – eine Position, die sie seit 2019 innehat – sowie ihre laufenden Bemühungen als Botschafterin von Women in 3D Printing (Wi3DP).

„Kurz nachdem wir FormAlloy gegründet hatten, sah ich, dass sie (Wi3DP) Veranstaltungen in San Francisco, New York City und Paris abhielten“, sagte Lang. „Und obwohl ich gerne dorthin geflogen wäre und andere wie mich getroffen hätte, hatten wir damals nicht das Budget für zusätzliche Reisen. Also wandte ich mich an Nora Toure, die die Organisation gründete und damals Präsidentin war , und ich sagte ihr, dass ich einige Treffen in Südkalifornien veranstalten wollte.“

Toure half ihr nicht nur bei der Organisation einiger Veranstaltungen, sondern arbeitete auch mit Lang zusammen, um ein Wi3DP-Chapter in San Diego zu starten. Die Mitglieder der Gruppe besichtigten kürzlich Intrepid Automation, einen Entwickler von AM-Systemen im industriellen Maßstab für die Massenproduktion, und planten einen Besuch des Pulvermetallspezialisten und Servicebüros GKN Additive (Forecast 3D) im nahe gelegenen Carlsbad. „Ihre Operationen sind ziemlich großartig“, rief sie aus. „Wenn Sie die additive Fertigung in Aktion erleben möchten, sind Sie hier genau richtig.“

Die Wi3DP-Präsidentschaft ist inzwischen von Toure auf Kristin Mulherin übergegangen, Gründerin des 3D-Druck-Strategie- und Geschäftsentwicklungsunternehmens AM-Cubed, doch Lang bleibt der Mission der Gruppe fest verpflichtet. Ebenso engagiert sie sich für ihre eigene Mission, an der sie seit fast einem Jahrzehnt arbeitet – das kontinuierliche Wachstum und die Reifung der DED-Technologie, die im Fall von FormAlloy Teileschichten durch geblasenes Metallpulver aufbaut, das dann per Laser mit dem Werkstück verschmolzen wird.

„Es dauerte nicht lange, nachdem ich meinen eigenen Drucker gebaut hatte, dass ich begann, über Metallteile nachzudenken und die verschiedenen Technologien für deren Herstellung zu untersuchen“, sagte Lang. „Ich habe mich wirklich darauf konzentriert, die Einschränkungen jeder Technologie zu verstehen – einige sind zum Beispiel im Feldeinsatz recht schwer umzusetzen, während andere entweder sehr teuer oder schwierig zu bedienen sind, oder beides.“

„Ich habe dagegen herausgefunden, dass die gerichtete Energiedeposition ziemlich einfach ist“, fuhr sie fort. „Wir nennen es den Triathleten der additiven Fertigung, da es eine breite Palette von Metallteilen auf einer einzigen Plattform formen, verbessern und reparieren kann. Es ist eine leistungsstarke Technologie.“

Lang und ihr Team bei FormAlloy arbeiten daran, AM noch leistungsfähiger zu machen, indem sie ein spezielles Pulverzuführsystem im „Revolver-Stil“ einführen – den ADF Alloy Development Feeder –, der 16 verschiedene Metalle in einem einzigen Aufbau auftragen kann. Und wie der Name schon sagt, ist es für die Entwicklung funktionell abgestufter Legierungen aus mehreren Materialien gedacht.

Außerdem gibt es den standardmäßigen PF-Pulverförderer von FormAlloy, der einen Planetenantrieb für die präzise Dosierung von bis zu vier Materialien nutzt, zusammen mit seinem AX-Auftragskopf für die Auftragsabscheidung auf dem neuesten Stand der Technik mit einem oder mehreren Lasern. Alle sind auf einer von zwei Plattformen verfügbar – den DED-Systemen der X5- und L2-Serie – und werden von der digitalen Zwillingstechnologie DEDSmart des Unternehmens unterstützt.

„Manchmal möchte man vielleicht einen direkten Plattiervorgang durchführen, etwa das Aufschmelzen einer Nickellegierung auf Kupfer, um die Festigkeit zu erhöhen“, bemerkte Lang. „Diese Kombination sorgt für eine gute Verbindung, aber sagen wir mal, man muss von Stahl auf Titan umsteigen. Das geht nicht ohne ein drittes oder sogar viertes Übergangsmetall, das zu jedem Zeitpunkt des Baus oder in jedem Bereich eingeführt werden kann.“

„Wir sind außerdem in der Lage, mehrere Materialien gleichzeitig hinzuzufügen, Aufpanzerungen durchzuführen, komplexe Geometrien zu erstellen und hochwertige, wiederholbare Teile bis zu 100-mal schneller als konkurrierende Systeme zu produzieren“, sagte sie. „Und da unser System mit einer umfassenden In-situ-Überwachung und unserem leistungsstarken DEDSmart-Steuerungssystem ausgestattet ist, erstellen wir automatisch einen digitalen Zwilling und einen Baubericht des fertigen Werkstücks für Validierungs- und Materialentwicklungszwecke.“

Abgesehen von den erweiterten Funktionen meinte Lang, dass die AM-Community noch viel zu tun hat, bevor eine breite Einführung erfolgen kann. Sie sagte, die Branche habe bei der Entwicklung ihrer Technologiebereitschaft gute Arbeit geleistet, es sei nun aber an der Zeit, sich auf die Fertigungsbereitschaft zu konzentrieren. Dies wird dazu beitragen, den Qualifizierungsprozess zu rationalisieren und den traditionell langwierigen und kostspieligen Prozess in einen effizienteren datenbasierten Ansatz umzuwandeln, vergleichbar mit dem Kauf eines neuen CNC-Bearbeitungszentrums, Laserschneiders oder eines anderen Teils eines Unternehmens Fertigungsausrüstung.

„Insgesamt bleibt die additive Fertigung eine große Herausforderung, und wenn ein Kunde sich darauf einlassen möchte, muss er einige Hürden überwinden“, warnte Lang. „Da ist der Teil der Material- und Prozessqualifizierung, der immer einfacher wird, aber der Vorgang, Teile zu bauen, ist für den durchschnittlichen Betrieb immer noch ziemlich schwierig und erfordert einen erheblichen Zeit- und Ressourcenaufwand. Ähnlich wie damals, als ich anfing, Dinge zu Hause herzustellen 12 Vor Jahren musste man technisch einigermaßen versiert sein.

„Mittlerweile kann sich fast jeder für ein paar Hundert Dollar einen Low-End-Drucker kaufen und innerhalb weniger Stunden Plastikschachfiguren drucken“, fuhr sie fort. „Wir brauchen das gleiche Maß an Benutzerfreundlichkeit, damit Additive – und insbesondere Metalladditive – zum Mainstream werden. Daran haben wir bei FormAlloy gearbeitet und ich bin stolz, sagen zu können, dass wir kurz davor stehen, es zu erreichen. Es war eine aufregende Reise.“