Inside3 d printing_chuckalexander


Published on


Published in: Technology, Business
1 Like
  • Be the first to comment

No Downloads
Total views
On SlideShare
From Embeds
Number of Embeds
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Inside3 d printing_chuckalexander

  1. 1. Copyright © 2013 Solid Concepts Inc. Industrial Scale Additive Manufacturing Technologies Chuck Alexander Product Manager Additive Manufacturing Solid Concepts Inc.
  2. 2. 3D PRINTING
  3. 3. Source: Gartner 2012 Technology Hype Cycle Gartner 2012 Technology Hype Cycle
  4. 4. Source: Gartner 2013 Technology Hype Cycle Gartner 2013 Technology Hype Cycle
  6. 6. Additive Manufacturing Overview Mission: To excel in rapid prototyping and manufacturing by  providing superior value through quality, delivery, and service. Product  Development (Prototype, Test, Refine) Pre‐Production (Sales, Market Introduction,  Mfg. Line Optimization) Production  (Low Volume, Spares, Service,  Product Revision)
  7. 7. Additive Manufacturing Technologies PolyJet Stereolithography (SLA) Selective Laser Sintering (SLS) Fused Deposition Modeling (FDM) ZPrint 3D Color Prints Direct Metal Laser Sintering (DMLS) Additive Manufacturing
  8. 8. PolyJet™ PolyJet is a high precision 3D  printing process with layers  as thin as 16 microns  (0.0006"). Suitable for  excellent appearance  models and patterns for  advanced urethane castings. Applications: High resolution  concept models, low volume  over‐molded parts.
  9. 9. PolyJet Video • Click to play video
  10. 10. PolyJet PolyJet HD build  (16μm  layers) offers finest  layer thickness PolyJet Blue and SCI White PolyJet offers fast delivery of highly  accurate models SCI White material used to  create fine feature detail
  11. 11. PolyJet
  12. 12. PolyJet
  13. 13. PolyJet Material Options Material Build Envelope Resolution/Tolerances PolyJet White Opaque white, rigid, durable Objet Eden 260V Objet Eden 500V Recommended: 4" x 4" x 4“ (or larger flat objects) Maximum: 19.3” x 15.4” x 7.9” PolyJet (Fastest Build Speed) 30m (~.00118”) layer thickness by  42m  (~.00167”) X & Y axis PolyJet HD (High Definition) 16m (~.00063”) layer thickness by  42m  (~.00167”) X & Y axis Tolerance:   .005” or  .001”/”, whichever is  greater PolyJet Blue Pale blue, rigid, durable PolyJet Gray Light gray, rigid, durable Amber Clear Clear (amber tint), rigid, durable PolyJet Flex & PolyJet Over‐Mold Flexible black (Shore 27A‐95A) & Flexible black over rigid PolyJet White Objet Connex 500 Recommended: 4" x 4" x 4“ (or larger flat objects) Maximum: 19.3” x 15.4” x 7.9” PolyJet Flex & PolyJet Over‐Mold 30m (~.00118”) layer thickness by  42m  (~.00167”) X & Y axis Tolerance:   .005” or  .001”/”, whichever is  greater
  14. 14. SLA® (Stereolithography)  SLA (Stereolithography) provides  accurate concept models and  master patterns in record time.  Complete in‐house finishing  capability for production‐like  prototypes. Applications: Concept models,  form/fit verification, master  patterns for cast urethanes,  investment casting patterns,  ID‐Light lightweight models.
  15. 15. SLA Video • Click to play video
  16. 16. SLA® (Stereolithography) Solid Concepts offers a wide variety of  photocure materials that were meticulously  selected to meet your project needs. SLA has been a  material of  choice for many  wind tunnel  testing project.  Architectural  models are often  made with SLA  including this scale  mock‐up of San  Francisco for a new  Transbay Transit  Center & Tower. Accura 60 is a  clear material  that can be  tinted such as  the red lens  seen here.
  17. 17. SLA® (Stereolithography) Finishing – Cosmetic Paint
  18. 18. SLA® (Stereolithography) • SLA master patterns were  used to create WALL‐E’s  body panels. • This real robot was built for  tours, guest appearances,  and trade shows.
  19. 19. SLA® (Stereolithography) Lightweight Appearance Model – ID‐Light
  20. 20. SLA® (Stereolithography) Lightweight Appearance Model – ID-Light
  21. 21. SLA® (Stereolithography) Arts & Entertainment
  22. 22. SLA® (Stereolithography) Arts & Entertainment
  23. 23. QuickCast™ Investment Casting Patterns  Light Weight Patterns  • 10 ‐ 35% lighter (in general) than a  standard investment casting pattern Pattern shown  • 0.0980 kg (left) vs. 0.1240 kg (right) • 21% lighter • Volume = 438 cm3 • 0.224 g/cc, 0.283 g/cc • 19.98% of vol. occupied by sold mass  (left) • 25.27% of vol. occupied by solid mass  (right)
  24. 24. QuickCast™ SC 1000 • Material engineered specifically  for investment casting • Low water absorption • High green strength • Excellent face‐coat adhesion • Higher yield
  25. 25. Large part expertise QuickCast™ The 2011 PAC 12 football  trophy utilized both ID‐Light  and QuickCast investment  casting patterns. 
  26. 26. SLA® (Stereolithography) Material Options Material Build Envelope Resolution/Tolerances SC 1000 Clear, water resistant, rigid,  durable 3D Systems Viper si2, SLA‐500 , iPro 8000  Max single piece part size: 25” x 29” x 21” Standard Resolution: 0.007” Layer Thickness Standard Tolerances:  .015” or  .002”/”, whichever is greater ‐ Or ‐ Premium Resolution: 0.005” Layer Thickness Premium Tolerances:  .015” or  .0015”/”, whichever is greater SC 4500 White, highly accurate, excellent  sidewall characteristics 3D Systems SLA‐500  Max single piece part size: 20” x 20” x 21” SL 7545 White, good durability, slightly  flexible with good accuracy 3D Systems SLA‐7000  Max single piece part size: 20” x 20” x 21”
  27. 27. SLA® (Stereolithography) Material Options Material Build Envelope Resolution/Tolerances SL 7810 Very white, good surface finish  resembles ABS. Accurate parts with  exceptional elongation to break  and Izod Impact strength 3D Systems SLA‐5000, iPro 8000  Max single piece part size: 25” x 29” x 21” Premium Resolution: 0.005” Layer Thickness Premium Tolerances:  .015” or  .0015”/”, whichever is greaterAccura 60 Clear Clear, Polycarbonate‐like material,  durable tough plastic SC 5500 Gray, accurate, durable 3D Systems Viper si2, iPro 9000 Max single piece part size: 25” x 29” x 21” HDSL Resolution: 0.005” Layer Thickness Standard Tolerances:  .010” or  .001”/”, whichever is greater
  28. 28. SLS® (Selective Laser Sintering)  SLS (selective laser sintering)  produces rugged Nylon 11  and Nylon 12 prototype and  production parts and is ideal  for Direct Digital  Manufacturing. Layer  additive, laser sintered nylon  powder. Applications: Concept models,  prototypes, production parts.
  29. 29. SLS Video • Click to play video
  30. 30. SLS® (Selective Laser Sintering) Integrated SLS fuel tanks built without tooling. Avionics & Automotive Fuel Tanks
  31. 31. SLS® (Selective Laser Sintering) Art & Architectural Models
  32. 32. Architectural Models SLS® (Selective Laser Sintering)
  33. 33. SLS® (Selective Laser Sintering) Architectural Models
  34. 34. SLS® (Selective Laser Sintering) Automotive Applications SLS Nylon 12 GF was used in this  underhood application to enhance  air flow in the Porsche 928 engine. This SLS intake plenum  was used on a formula  style racecar during  competition.
  35. 35. SLS® (Selective Laser Sintering) Transportation – Electric Motorcycle
  36. 36. SLS® (Selective Laser Sintering) Aerospace Applications SLS Nylon 12 GF was used to  create the gimbal seen below This PEEK aerospace part  mixes hot engine air with  cold atmospheric air outside  the airframe, providing  regulated temperature. 
  37. 37. SLS® (Selective Laser Sintering) Unmanned Aerial Vehicles
  38. 38. SLS® (Selective Laser Sintering) Material Options Material Build Envelope Resolution/Tolerances Nylon 12 PA White, general purpose,  rugged Nylon material 3D Systems Sinterstation HiQ HS, EOS P 730  Max single piece part size: 26” x 14” x 22” Standard Resolution: 0.004” Layer Thickness Standard Tolerances:  .015” or  .002”/”, whichever is greater Nylon 12 GF Aluminum filled Nylon  material, excellent surface  finish Nylon 12 AF Glass filled Nylon Material,  increased tensile modulus 3D Systems Sinterstation HiQ HS  Max single piece part size: 12” x 10” x 17”
  39. 39. SLS® (Selective Laser Sintering) Material Options Material Build Envelope Resolution/Tolerances NyTek™ 1200 CF Carbon filled, superior  thermal properties 3D Systems Sinterstation HiQ HS Max single piece part size: 12” x 10” x 17” Standard Resolution: 0.004” Layer Thickness Standard Tolerances:  .015” or  .002”/”, whichever is greater DuraForm HST Fiber filled, high strength and  high temperature PA 640 GSL  Lightweight, high stiffness and  high temperature
  40. 40. SLS® (Selective Laser Sintering) Material Options Material Build Envelope Resolution/Tolerances NyTek™ 1100 White, high elongation,  aerospace applications 3D Systems Sinterstation HiQ HS Max single piece part size: 12” x 10” x 17” Standard Resolution: 0.004” Layer Thickness Standard Tolerances:  .020” or  .003”/”, whichever is greater NyTek™ 1100 B Black, high elongation,  aerospace applications FR‐106 Flame retardant nylon, FAR  25.853 rated PEEK HP3 Flame retardant, FAR 25.853  and UL‐94 VO rated EOS P800 Max single piece part size: 25” x 13” x 12”
  41. 41. FDM (Fused Deposition Modeling) FDM uses thermoplastic production  materials in a layer additive process.  FDM produces functional prototypes  and production parts. Applications: Concept models, Direct  Digital Manufacturing, functional  prototypes, end‐use parts, visual  models, manufacturing tools,  engineering test models, low volume  production, high temperature parts.
  42. 42. FDM Video • Click to play video
  43. 43. FDM (Fused Deposition Modeling) End‐Use Parts Short‐Run Production Parts Jigs & Fixtures Concept Models Functional Prototypes
  44. 44. FDM (Fused Deposition Modeling) ULTEM 9085 ULTEM 9085 is a flame retardant  high performance thermoplastic  for DDM. It is ideal for the  transportation industry due to its  high strength‐to‐weight ratio and  its FST (flame, smoke, and  toxicity) rating. 
  45. 45. Opportunity FDM (Fused Deposition Modeling) Air Duct – Orbis Flying Hospital
  46. 46. Challenge FDM (Fused Deposition Modeling) Air Duct – Orbis Flying Hospital
  47. 47. Process FDM (Fused Deposition Modeling) Air Duct – Orbis Flying Hospital
  48. 48. As a result of engineering  approved by the DER and mfg.  audited by a DAR, an FAA  8130‐3 certification of  airworthiness ensured that the  duct made is ready to fly. Results
  49. 49. FDM (Fused Deposition Modeling) Largest Integral Parts FDM parts as large  as 36” x 24” x 36”  can be built in a  single build. Larger  parts can be built  in segments and  then assembled  together.
  50. 50. FDM® (Fused Deposition Modeling) Material OptionsMaterial Build Envelope Resolution/Tolerances ABS‐M30 Multiple colors and  applications Fortus 400mc &  Fortus 900mc production grade equipment (from Stratasys) Max single piece part size: 400mc – 16” x 14” x 16” 900mc – 36” x 24” x 36” Standard Resolution: 0.010” Layer Thickness (also 0.007” & 0.013” layer thickness) Standard Tolerances:  .010” or  .0015”/”, whichever is greater ABS‐ESD7 Black, applications requiring  electro‐static‐dissapative properties PC‐ABS Black, highest impact  resistance & good stiffness PC‐ISO White, good stiffness & HDT,  ISO cl VI cert. ULTEM 9085 Tan, excellent HDT, Flame  retardant, FAR 25.853 & UL‐94 VO rated
  51. 51. AM – How do you choose? • Application • Conceptual or Functional • Part size & resolution (minimum  feature size) • Material • Accuracy • Delivery • Budget
  52. 52. Additive Manufacturing Plastic Products Comparison
  53. 53. ZPrint 3D Color Prints ZPrint is the easiest way to quickly turn 3D CAD data  into real colored parts. Parts are created with  powdered plaster composite material coupled with  a 4 color printing process. Color is printed directly  into the part. This type of color finish eliminates  the need for post‐processing paint. Applications: Architectural Models, Avatars,  Presentation Models, Concept Evaluations, Student Projects, Space Studies, Training Aids
  54. 54. ZPrint 3D Color Prints Color is printed directly into the part utilizing a 4 color printing  process, allowing for 390,000 possible color combinations. 
  55. 55. Copyright © 2011 Solid Concepts Inc. ZPrint 3D Color Prints
  56. 56. ZPrint 3D Color Prints Colors define the  aerodynamic pressures  on the fuselage
  57. 57. ZPrint 3D Color Prints Material Options Material Build Envelope ZPrint with ZP 150‐Z Bond Material ZP650 3D color print system Maximum: 10” x 15” x 8”
  58. 58. FINISHING
  59. 59. FINISHING
  60. 60. Finishing Menehune Hale ID‐Light/ SLA (Stereolithograph) – process uniquely offered by Solid Concepts
  61. 61. Finishing Menehune Hale ID‐Light/ SLA (Stereolithograph) – process uniquely offered by Solid Concepts
  62. 62. • Hand Finishing/Sanding • Cosmetic Paint • Non‐cosmetic Paint • EMI & RFI Shielding • Textures & Mold‐Tech® Finishes with  Cast‐in Capabilities • Hardware (inserts, helicoils, etc.) • Assemblies • Vapor Polish Finishing Green ABS Machine Finish vs Hand Finished with Cosmetic Green  Top Coat FDM (Fused Deposition Modeling) 
  63. 63. Finishing Bulwark Football Helmet SLS (Selective Laser Sintering) | Hand Finished with Cosmetic Top Coat
  64. 64. DMLS (Direct Metal Laser Sintering)  DMLS (Direct Metal Laser Sintering) produces rugged  metal prototype and production parts. Layer  additive, sintered metal and alloy powdered  materials. Applications: Small functional parts, detailed  prototypes, production parts.
  65. 65. DMLS Video • Click to play video
  66. 66. DMLS (Direct Metal Laser Sintering)  DMLS is ideal for geometries  that can’t be CNC machined. Cobalt Chrome MP1 is  biocompatible and often used  for surgical assist products.  DMLS uses metal and alloy  materials to rapidly produce  production parts. 
  67. 67. DMLS (Direct Metal Laser Sintering)  Thin‐walled Turbine Combustion Chamber – Inconel 718
  68. 68. DMLS (Direct Metal Laser Sintering)  Integrated Pressure Taps Stainless Pitot Tubes
  69. 69. DMLS (Direct Metal Laser Sintering)  Integrated Cooling Channels for Injection Mold Tooling Insert
  70. 70. DMLS (Direct Metal Laser Sintering)  NASS Spinall Implant – Ti6Al4V
  71. 71. DMLS (Direct Metal Laser Sintering)  Material Options Material Build Envelope Resolution/Tolerances Stainless Steel 17‐4 PH White, high elongation,  aerospace applications EOS M270 & M280 Max single piece part size: 9” x 9” x 7” Optimal max part size: 4” x 4” x 4” Standard Resolution: 20 – 40 micron Layer Thickness Standard Tolerances:  .005” or  .002”/”, whichever is greater Inconel 625 & 718 Black, high elongation,  aerospace applications Colbalt Cromium CoCr Specialty material Titanium Ti6Al4V Specialty material
  72. 72. QuantumCast™ Cast Urethanes  QuantumCast cast urethanes  (proprietary advanced casting  technology and advanced formula  polymers) produce strong pre‐ production and short‐run production  components. Applications: Pre‐sales, trade shows,  clinical trials, UL/CSA certification,  production parts, alpha & beta builds,  engineering verification, large part  manufacturing, early revenue  generation, assembly & quality  inspection.
  73. 73. QuantumCastTM Video • Click to play video
  74. 74. Transitioning to Cast Urethanes Foreground – SLA (Stereolithography) Master Pattern Background‐ Cast Urethane with cast in texture and cast in color
  75. 75. Cast Urethanes ‐ Time to Market Star Trac | California  Cast Urethane Short Run | Bridge to Production 
  76. 76. Cast Urethanes – “Creatures” Dena’ina Civic Center | Alaska | Artist: Ralph Helmick Cast Urethane Short Run for 100’s of “creatures” without tooling
  78. 78. Unmanned Submarine University of Colorado/ National Geographic  Multiple Technologies: FDM, Cast Urethanes, SLS
  79. 79. Unmanned Aerial Vehicles Area‐I | Georgia  Multiple Technologies: SLS, FDM and CNC, Composites, for fuel tank, ailerons, control surfaces, mounting plates, more…
  80. 80. Unmanned Aerial Vehicles Area‐I | Georgia  Multiple Technologies: SLS, FDM and CNC, Composites, for fuel tank, ailerons, control surfaces, mounting plates, more…
  81. 81. Unmanned Aerial Vehicles Area‐I | Georgia  Multiple Technologies: SLS, FDM and CNC, Composites, for fuel tank, ailerons, control surfaces, mounting plates, more…
  82. 82. Aerospace DRS Technologies | Electronics Cooling Duct Designed for Additive Manufacturing  SLS (Selective Laser Sintering)
  83. 83. Prosthetics  Direct Dimensions Inc. | Maryland PolyJet Master Pattern for Customer Molding Process
  84. 84. QuickCast Investment Casting Patterns Knee Replacement Patterns Created for Individuals – Example of Mass Customization SLA (Stereolithography) QuickCast Investment Casting Patterns
  85. 85. DMLS – Direct Metal Laser Sintering Dental Copings and Bridges Manufacturing Images & application courtesy of EOS
  86. 86. Motorsports Within Technologies | www.within‐ | United Kingdom DMLS (Direct Metal Laser Sintering) | Titanium Hood Scoop for Formula 1 Racing
  87. 87. Micro Cooler Within Technologies | www.within‐ | United Kingdom Microchip level temperature control design requires no supports during Additive Manufacturing build process
  88. 88. Micro Cooler Within Technologies | www.within‐ | United Kingdom Microchip level temperature control design requires no supports during Additive Manufacturing build process
  89. 89. Heat Exchanger Within Technologies | www.within‐ | United Kingdom Enhance Software | DMLS 
  90. 90. Osseointegration Within Technologies | www.within‐ | United Kingdom Encouraging ingrowth of bone into an implant
  91. 91. Liquid Lattice  Within Technologies | www.within‐ | United Kingdom Carrying load while minimizing weight 
  92. 92. Liquid Lattice  Within Technologies | www.within‐ | United Kingdom Carrying load while minimizing weight 
  93. 93. Liquid Lattice  Within Technologies | www.within‐ | United Kingdom Carrying load while minimizing weight 
  94. 94. The Future of AM/3DP Looks Bright • Opportunities for Market Growth – 3D capture software – Process control – Materials – Finishes – Lower cost of ownership
  95. 95. Questions?
  96. 96. Resources • Websites (full service) (self service)  • Technology Videos http://youtube.solidconcepts • Chuck Alexander (661) 295‐4482  • Thank you to: Within Labs: http://www.within‐ EOS: