[INTERVIEW] Metall-3D-Druck ohne Pulver? Ali Forsyth, CEO von Alloy Enterprises, über die Umwälzung einer 75-Milliarden-Dollar-Industrie

Dec 07, 2023

Alloy Enterprises, ein zukunftsorientiertes Fertigungs-Startup mit Sitz in Massachusetts, definiert das Paradigma des Metall-3D-Drucks neu und bietet einen schnellen, kostengünstigen Ansatz für Leichtbaukomponenten.

Ich habe mit dem Mitbegründer und CEO des Unternehmens, Ali Forsyth, gesprochen, um mehr über eine neuartige additive Fertigungstechnik zu erfahren, die von der Herstellung laminierter Objekte, einem Vorläufer des 3D-Drucks, inspiriert ist. „Wir haben eine neue Fertigungsmethode entwickelt, um leichte Aluminiumkomponenten herzustellen … aber wir laminieren eigentlich nicht. Wir verbinden Metall mit Metall“, erklärte Forsyth.

Der Ansatz von Alloy Enterprises umfasst eine speziell entwickelte Aluminiumlegierung, die zu einem Blech verarbeitet wird. Dieses Blatt wird aufgerollt und der ersten von zwei Maschinen zugeführt, wo es entsprechend dem Umfang des vorgesehenen Teils geschnitten und dann an die zweite Maschine ausgegeben wird. Dieser Prozess bietet einen erheblichen Geschwindigkeitsvorteil gegenüber Laser Power Bed Fusion (LBPF), da nicht Punkt für Punkt durch den gesamten Bereich, sondern nur den Umfang des Teils bewegt werden muss.

Forsyth erklärt den zweiten Schritt des Prozesses: „Wir bringen etwas auf die Oberfläche … das eine Hemmschicht bildet … die wie ein Schimmellöser wirkt.“ Anschließend werden die Platten gestapelt, unter kontrollierten Bedingungen erhitzt und zu einem Block zusammengeklebt. Diese Methode ermöglicht die Erstellung komplexer Formen bei gleichzeitig hoher Geschwindigkeit und Effizienz. Das Ergebnis ist eine 6061-Aluminiumlegierung, die vollständig dicht ist und in ihrer Zusammensetzung der in der Industrie weit verbreiteten Aluminiumlegierung ähnelt.

Ein wesentlicher Aspekt dieser neuartigen Methode liegt in ihrem Potenzial für geringere Kosten und einen höheren Durchsatz. Forsyth betonte: „Das Ganze wurde von Anfang an auf Kostenreduzierung und Durchsatz ausgelegt.“ Alloy Enterprises will mit dem traditionellen Guss bei der Serienproduktion und bei Gebrauchsteilen konkurrieren und strebt dabei die mit dem neuartigen Verfahren verbundenen Skaleneffekte an.

Der Einfallsreichtum der Herstellungsmethode von Alloy Enterprises stößt in der Branche auf großes Interesse. Forsyth weist darauf hin, dass der mehrschichtige Fertigungsansatz Aufmerksamkeit erregt hat, da er ein hohes Volumen an Serienproduktions- und Gebrauchsteilen bieten kann und damit effektiv mit dem Gießen von 10 bis 1000 Teilen pro Jahr konkurriert.

Diese Innovation stellt eine wichtige Abkehr von anderen additiven Metallfertigungsmethoden dar, bei denen die Kosten, insbesondere für Metall, schnell in die Höhe schnellen können. „Durch den Verzicht auf Pulver konnten wir eine deutliche Kostensenkung erzielen. Mit Blechen kann man viel mehr Metall durch eine Maschine bewegen als mit Pulver oder Draht“, betonte Forsyth. Dieser Ansatz unterstreicht eine neue Ära der Fertigung, in der Größenvorteile, Geschwindigkeit und kürzere Kontaktzeiten im Vordergrund stehen.

Alloy Enterprises wurde 2020 gegründet, hat sich schnell weiterentwickelt und ist bereits in Produktion. Diese schnelle Abwicklung ist einem Team erfahrener Fachleute zu verdanken, die zuvor andere additive Verfahren entwickelt haben. Forsyth, eine erfahrene Ingenieurin, die zuvor ein Ingenieurteam bei Desktop Metal leitete, schätzt die Lehren, die sie aus ihren früheren Technologie-Startups gezogen hat. Sie betonte die Bedeutung von „Einfachheit, wie Eleganz und Schlichtheit des Designs“, in einem Bereich, der schnell kompliziert werden kann.

Ziel ist eine 75-Milliarden-Dollar-Industrie, Anwendungen von Aluminiumadditiven

Alloy Enterprises besitzt das gesamte geistige Eigentum (IP) rund um seine Technologie und ist bestrebt, den Ruf von Massachusetts als Inkubator für innovative Startups aufrechtzuerhalten. Nick Mykulowycz, Mitbegründer und CTO von Forsyth, hatte die ursprüngliche Idee und sagte: „Wir haben das in seinem Keller gekocht, danach in meinem Kutschenhaus.“ Mykulowycz arbeitete zuvor für Desktop Metal und wird als Erfinder mehrerer anderer Patente genannt, die im Laufe von vier Jahren mit dem Unternehmen entwickelt wurden.

Die von Alloy Enterprises entwickelte neue Technologie verspricht, unser Verständnis der Aluminiumherstellung neu zu gestalten und eine Zukunft der schnellen und kostengünstigen Fertigung zu schaffen, die die weltweite Aluminiumgussindustrie mit einem Umsatz von 75 Milliarden US-Dollar revolutionieren könnte.

Der Fokus des Unternehmens liegt auf Aluminium, einem Material, das Forsyth als „unendlich recycelbar“ und von entscheidender Bedeutung für die Elektrifizierung verschiedener Industrien beschreibt. Dieser Fokus auf Aluminium richtet Alloy Enterprises auf den globalen Übergang zu einer nachhaltigeren, elektrisch betriebenen Zukunft aus.

Ein wichtiger Anwendungsbereich sind thermische Anwendungen – Kühlplatten, Wärmetauscher und Batteriegehäuse, bei denen eine aktive Kühlung erforderlich ist. Die überlegene Wärmeleitfähigkeit ihres 6061-Aluminiums – etwa 70 % höher als Gussaluminium – macht es ideal für diese Anwendungen.

Auf die Frage, wie Alloy Enterprises so beeindruckende Kosten- und Zeiteinsparungen in der Fertigung erzielen konnte, betonte Forsyth die Vorteile der Nutzung der hochvolumigen Aluminiumwalzindustrie und der Automatisierung. Durch das Schneiden nur des Umfangs des Teils mit einem Laser wird der Prozess wesentlich schneller. Darüber hinaus hat das Unternehmen hart daran gearbeitet, die Touch-Zeit im Herstellungsprozess wo immer möglich zu reduzieren, was ebenfalls zu einer erheblichen Kostensenkung geführt hat.

Obwohl Alloy Enterprises bereits seit drei Jahren in Betrieb ist, konnte es sich kürzlich eine Finanzierung in Höhe von 26 Millionen US-Dollar sichern. Die Serie-A-Runde wurde von Piva Capital angeführt, an der sich neue Investoren Unless, Flybridge Capital, MassMutual Catalyst Fund, Robert Downey Jr.'s Footprint Coalition sowie bestehende Investoren Congruent Ventures und Riot Ventures beteiligten. Alloy Enterprises hat bisher insgesamt 37 Millionen US-Dollar eingesammelt.

Die Investition wird es dem Unternehmen ermöglichen, zu skalieren, zwei seiner automatisierten Fabrikzellen am Hauptsitz in Burlington zu bauen und die Anwendungen zu erweitern, die es seinen Kunden anbieten kann.

Forsyth erklärte, dass der Hauptkonkurrent für Alloy Enterprises die traditionelle Aluminiumgussindustrie sei. Dank seiner fortschrittlichen Technologie und überlegenen Materialeigenschaften kann das Unternehmen komplexere Geometrien schneller und zu geringeren Kosten als mit herkömmlichen Gussverfahren herstellen. Alloy Enterprises vereint effektiv die Vorteile des 3D-Drucks mit der Kosteneffizienz und Größe des traditionellen Gusses.

Zukunftspläne für Alloy Enterprises

Mit Blick auf die Zukunft hat Alloy Enterprises Pläne, die sein aktuelles Geschäftsmodell sowohl aufrechterhalten als auch erweitern. Forsyth erklärte, dass das Unternehmen beabsichtige, weiterhin Komponenten an seine Kunden zu verkaufen und eigene Fertigungsanlagen aufzubauen, die sich auf seine bahnbrechende Technologie konzentrieren.

Forsyth gab einen Einblick in die Pläne von Alloy Enterprises für die nächsten fünf bis zehn Jahre und erklärte, dass ihr unmittelbarer Fokus auf dem Bau ihrer ersten beiden Zellen und der Demonstration der Skalierbarkeit ihrer Technologie liege. „Wir produzieren und verkaufen bereits Teile an Kunden. Aber die Möglichkeit, dies hier im großen Maßstab zu tun und die Technologie im großen Maßstab zu demonstrieren, ist ein wichtiger nächster Schritt für das Unternehmen“, sagte Forsyth.

Von dort aus wird die erste Produktionsanlage entwickelt. Forsyth deutete auch eine mögliche dezentrale Fertigungsstrategie an, bei der das Unternehmen mit den Lieferanten des Aluminiummaterials oder sogar mit den Kunden selbst zusammenarbeiten könnte.

Bei der Bewältigung potenzieller Herausforderungen bei der Skalierung von Betriebsabläufen zeigte Forsyth Vertrauen in die Fähigkeit des Unternehmens, diese zu bewältigen, und stützte sich dabei auf den Erfolg und die Fortschritte, die Alloy Enterprises bisher unter schwierigen Markt- und Pandemiebedingungen erzielt hat.

Auf die Möglichkeit eines Börsengangs (Initial Public Offering, IPO) angesprochen, entschied sich Forsyth, keine Pläne offenzulegen. Das Gespräch wandte sich dann dem Kernteam zu, das maßgeblich an der Reise von Alloy Enterprises beteiligt war. Das Team besteht aus qualifizierten Mitarbeitern in den Bereichen Technik, Produktion und Anwendungen. Forsyth nannte einige wichtige Mitwirkende, darunter Jim Golden, ihren kürzlich eingestellten VP of Sales, und Dr. Kevin Simon, den Director of Engineering des Unternehmens, sowie den leitenden Metallurgen Dr. Alan Lai.

Forsyth betonte auch die Bedeutung der Investoren für die Reise des Unternehmens und bedankte sich bei den Partnern, die sie an Bord geholt haben, insbesondere bei denen, die sich mit den Feinheiten von „Hard Tech“, Fertigung und Industrie auskennen.

Forsyth ging auf die Zukunft der Branche ein und unterstrich den wachsenden Trend zur Elektrifizierung im Transportwesen und die Rolle, die Aluminium bei diesem Wandel spielen würde. „Die Menge an Aluminium in Personenkraftwagen ist in den letzten 50 Jahren um 550 % gestiegen“, sagte Forsyth. Aufgrund des hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses von Aluminium wird es voraussichtlich eine Schlüsselrolle bei der Elektrifizierung nicht nur von Personenkraftwagen, sondern auch von schweren Lastkraftwagen und Flugzeugen spielen.

Abschließend teilte Forsyth mit, dass Alloy Enterprises später in diesem Jahr auf der Formnext ausstellen wird, wo die Teilnehmer die Möglichkeit haben werden, sich aus erster Hand mit ihrer Technologie und den von ihnen hergestellten Komponenten vertraut zu machen.

Wie sieht die Zukunft des 3D-Drucks aus?

Welche technischen Herausforderungen müssen im kommenden Jahrzehnt im Bereich der additiven Fertigung bewältigt werden?

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Das Bild zeigt das Team von Alloy Enterprises. Foto über Alloy Enterprises.

Michael Petch ist Chefredakteur bei 3DPI und Autor mehrerer Bücher zum Thema 3D-Druck. Er ist regelmäßiger Hauptredner auf Technologiekonferenzen, wo er Vorträge wie 3D-Druck mit Graphen und Keramik und den Einsatz von Technologie zur Verbesserung der Lebensmittelsicherheit gehalten hat. Michael interessiert sich vor allem für die Wissenschaft hinter neuen Technologien und die damit verbundenen wirtschaftlichen und sozialen Auswirkungen.