- Fabric8Labs es una empresa de impresión 3D de metal que apunta a la producción masiva de piezas metálicas de alta densidad sin posprocesamiento mediante fabricación aditiva electroquímica a temperatura ambiente (ECAM)
- Su principal diferenciador es que ofrece al mismo tiempo resolución geométrica a nivel de micras, estructuras internas complejas, materiales de alta pureza y rápida escalabilidad
- Utiliza un cabezal de impresión con arreglo de microelectrodos patentado, y puede imprimir directamente sobre sustratos sensibles a la temperatura como PCB, silicio y piezas metálicas existentes
- Como ventaja en sostenibilidad, destaca que puede reducir en 90% las emisiones de gases de efecto invernadero frente a tecnologías aditivas alternativas y métodos de manufactura tradicionales
- Sus principales mercados son la gestión térmica, las comunicaciones inalámbricas, la electrónica de potencia y las aplicaciones emergentes, y apunta al enfriamiento de chips de IA y a sistemas de comunicación satelital aprovechando las propiedades térmicas y eléctricas del cobre de alta pureza
Impresión 3D metálica basada en ECAM
- La tecnología central de Fabric8Labs es Electrochemical Additive Manufacturing (ECAM)
- ECAM es un método de impresión 3D metálica a temperatura ambiente enfocado en fabricar piezas metálicas complejas y densas sin posprocesamiento
- Sus principales características compatibles son las siguientes
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Resolución geométrica a nivel de micras
- Estructuras internas complejas
- Materiales de alta pureza
- Rápida escalabilidad para manufactura en volumen
-
Rendimiento, escalabilidad y sostenibilidad
- En cuanto a componentes de alto rendimiento, enfatiza la producción de piezas metálicas de ultra alta resolución y alta pureza
- Puede imprimir directamente incluso sobre sustratos sensibles a la temperatura como PCB, silicio y piezas metálicas existentes
- La escalabilidad tiene como núcleo un cabezal de impresión con arreglo de microelectrodos patentado
- Es un enfoque que combina varias tecnologías existentes para producir de forma estable piezas de alta calidad a escala masiva
- Desde la perspectiva de sostenibilidad, ECAM puede reducir en 90% las emisiones de gases de efecto invernadero frente a tecnologías aditivas alternativas y métodos de manufactura tradicionales
Flujo de apoyo a la comercialización
- Fabric8Labs divide el proceso de salida al mercado de los productos del cliente en IDENTIFY, CREATE y PROVIDE
- En la etapa IDENTIFY, encuentra la necesidad del problema y posibles soluciones, y crea el primer prototipo de la solución propuesta
- En la etapa CREATE, optimiza la solución, verifica si cumple los requisitos técnicos, y demuestra e implementa la ruta de escalamiento
- En la etapa PROVIDE, valida la escalabilidad para el lanzamiento del producto, reduce riesgos y establece un sistema de suministro masivo y estable
Mercados de aplicación y características de las piezas
- ECAM es una tecnología que busca ampliar el acceso a la manufactura aditiva metálica en varias industrias mediante piezas metálicas impresas en 3D de alta resolución y sin posprocesamiento
- Es especialmente adecuada para producir cobre de alta pureza, cuyas propiedades térmicas y eléctricas pueden aprovecharse
- Los principales mercados son los siguientes
- Los ejemplos de aplicación incluyen desde el enfriamiento de chips de IA de alta potencia más recientes hasta sistemas de comunicación satelital de alta frecuencia
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1 comentarios
Opiniones de Hacker News
Hace tiempo vi un video de algo parecido [1], y la idea de usar galvanoplastia me pareció razonable.
No sé nada de ingeniería química ni de ciencia de materiales, pero ver que realmente lo implementaron me resulta interesante; aunque, por la poca experiencia que tengo con galvanoplastia, también siento que podría ser absurdamente lento.
[1] https://youtu.be/W1d36wbx_yg
Gran parte de este sistema parece estar diseñado para lograr una velocidad de deposición significativa para producción en masa sin dejar de conservar las propiedades del material, apuntando a algo 100 a 1000 veces más rápido que la galvanoplastia común.
Si lo hacía más rápido, el cobre crecía como una esponja, probablemente por gas atrapado. Me pregunto cómo lo resolvieron ellos.
En algún momento me interesó la impresión 3D electroquímica.
La deposición puede ser muy precisa, y aquí hablan de resolución a escala de micrones, pero los enfoques simples suelen ser lentos. Dicho eso, si necesitas esa precisión no necesariamente es un problema, y quizá la aceleraron usando una matriz de boquillas, como en un cabezal de impresora de inyección de tinta.
Además, el proceso puede invertirse selectivamente, así que una impresora electroquímica en realidad se convierte en un equipo que combina fabricación aditiva y mecanizado sustractivo.
Al ser electroquímica, este tipo de impresoras 3D probablemente esté limitado en general a depositar metales elementales puros y algunas aleaciones, lo que reduce mucho la variedad de materiales. Aun así, es genial ver que se comercialice, y me da curiosidad hasta dónde puede llegar.
Es una tecnología bien entendida gracias a los espectrómetros de masas, y era solo cuestión de tiempo hasta que alguien la miniaturizara y encontrara cómo controlar el patrón de pulverización.
Soy el CTO de Fabric8. Si tienen preguntas sobre la tecnología o la empresa, las respondo.
Como pueden ver, es un proceso bastante distinto de las técnicas existentes de fabricación aditiva de metal, y tiene algunas ventajas únicas que me gustaría compartir.
Me intriga cómo compensan el desgaste del ánodo y los cambios de forma durante su vida útil. Por ejemplo, quisiera saber si el centro se va desgastando, o si intentan usar cada “píxel” de manera uniforme.
También me interesan la forma de los “píxeles” del ánodo y el tamaño mínimo de detalle, si hicieron mediciones in situ durante el desarrollo o si analizaron las piezas y los ánodos después de imprimir, y cuál es el acabado superficial típico.
Si asumimos que no es accesible para una persona a nivel DIY, sería bueno que existiera un servicio tipo SendCutSend. Si el proceso es relativamente benigno, requiere poco posprocesamiento y los resultados son predecibles, parece ideal para un alto nivel de automatización.
También podría encajar bien en manufactura escalable donde importa más el rendimiento de muchas máquinas operando que la velocidad de una sola. Si se pudiera fabricar a precios no aeroespaciales, me encantaría diseñar desde disipadores, manifolds e intercambiadores de calor hasta muchas piezas pequeñas.
Me pregunto si se puede imprimir sobre cerámicas de óxidos, nitruros o carburos, y también sobre materiales con geometría existente. Por ejemplo, imprimir un PCB directamente en el interior de una carcasa rígida para un perfil aerodinámico o un ala.
Quisiera saber qué restricciones de materiales tiene la impresión electroquímica, y si también son posibles el aluminio o el titanio.
También me interesa cuál es el tamaño mínimo de detalle; por ejemplo, si puede imprimir estructuras porosas/mechas controladas con tamaño de poro de unos 50 μm. Y me pregunto si ofrecerán un servicio de impresión para quienes no tienen capital para comprar una impresora.
En particular, quisiera saber qué emisiones o riesgos tiene en comparación con los sistemas tradicionales basados en polvo de alta resolución. Quizá sea una pregunta tonta porque no conozco bien este campo.
https://www.youtube.com/watch?v=B-UbDk7LrvU
Como alguien que ha construido y diseñado varias impresoras 3D de metal, esto de verdad se ve bastante genial.
Todas las impresoras 3D de metal necesitan altas temperaturas y gases inertes/reductores para evitar la oxidación, y la mayoría, como DMLS o las de lecho de polvo, también requieren polvo metálico. La precisión también es impresionante.
Una idea secundaria que se me ocurrió antes al analizar el binder jetting fue la impresión 3D de órganos, porque los tamaños de detalle son bastante pequeños. Me pregunto si podría existir un mundo donde se aplicara un proceso similar a soluciones de células individuales.
Actualmente el tamaño de píxel es de 33 micrones, y con el tiempo será más pequeño.
Gracias al proceso de deposición a temperatura ambiente, también se puede imprimir directamente sobre sustratos como PCB, cerámicas y obleas de silicio, lo que permite funcionalidades muy particulares.
Se ve bien.
Parece similar a algo con lo que estuve experimentando en 2016, pero como me faltaban experiencia y credenciales relevantes, solo descubrí lo que Edison llamaría “formas de no hacer una bombilla”.
En particular, quería experimentar con un cabezal de impresión de matriz de microelectrodos. Este enfoque podría paralelizar el proceso de fabricación, de forma parecida a cómo la fotopolimerización es más rápida que FDM.
Mi trabajo se basó en la investigación original de John D. Madden.
https://people.ece.ubc.ca/mm/papers/Madden_JMES_1996.pdf
Podría buscar y subir el artículo, pero hay que tener en cuenta que era una tesis de licenciatura y que le dediqué muy poco tiempo.
La analogía entre DLP/LCD y SLA láser o FDM encaja bien.
Entendía que actualmente la mayor parte de la impresión 3D de metal, debido a la forma en que se ordenan las moléculas, tiene propiedades relacionadas con el esfuerzo cortante mucho peores que los métodos en los que se funde todo y luego se enfría
Hace tiempo alguien me pasó un enlace a un paper relacionado, pero ahora no lo encuentro. Me pregunto si este método será mejor en ese aspecto
Los métodos más recientes funcionan mucho más parecido a una soldadora, y por eso ahora es posible imprimir en 3D piezas para cohetes
Pero la fabricación aditiva de metales actual ya ha avanzado lo suficiente como para cumplir estándares de materiales. Hay que tener cuidado con las afirmaciones generales, y la respuesta más precisa suele ser “depende de la situación”
De lo que puedo hablar es de SLM, es decir, el método en el que el polvo se coloca sobre una cama y se funde desde arriba con un láser, y de DED, donde el polvo sale por una boquilla y se funde desde arriba con un láser
Las propiedades del metal resultante pueden empujarse fácilmente en direcciones muy distintas ajustando una lista interminable de parámetros. Al fundir el metal ocurren muchas cosas al mismo tiempo, como endurecimiento, revenido y martensitización, así que al ajustar el proceso se pueden mejorar o empeorar las “propiedades de corte”
Encontrar esos parámetros es en sí mismo un campo de investigación, y si en “la mayor parte de la impresión 3D de metal actual” las propiedades son mejores o peores depende de la aplicación y del material. No se pueden generalizar las propiedades de los materiales después de estos procesos
En general, los problemas de las piezas sinterizadas vienen de una ligera porosidad, inferior al 3%, de tensiones internas por ciclos de recocido lentos, y de los problemas que también pueden aparecer en el mecanizado convencional
También evaluamos un proceso de recubrimiento con sales metálicas, pero concluimos que no era viable para uso general por el riesgo para los operarios. El riesgo de impacto ambiental también era serio, y además estaban los costos de desechar materiales peligrosos. Con cualquier tecnología siempre hay compromisos
El proceso ECAM opera a temperatura ambiente y deposita material mediante electrodeposición, así que no hay una etapa de fusión
La microestructura resultante es de grano fino, con un tamaño promedio de grano de unos 500~1000 nm, y los granos son relativamente equiaxiales, lo que ofrece alta resistencia y comportamiento isotrópico. Por eso no se observan las mismas dificultades que enfrentan los procesos basados en láser por la fusión y el enfriamiento
Creo que el año pasado también hubo un artículo relacionado en ServeTheHome
https://www.servethehome.com/next-gen-copper-cold-plates-so-advanced-they-need-to-be-3d-printed-from-fabric8labs/
El caso de aplicación representativo parece ser el bloque de agua de metal impreso en 3D hecho junto con Asetek
Asetek también es el infame troll de patentes de AIO, y la promoción habla de cosas como una “bomba más silenciosa” y mejoras de rendimiento
Arctic fabrica una línea de enfriadores AIO que está entre las más baratas, pero aun así ofrece rendimiento de primer nivel en la industria y disipa fácilmente cientos de watts
No parece un área que realmente necesite tanta optimización. Para usos específicos como equipos de RF de alta potencia o enfriamiento de láseres lo entendería, pero si esto es lo mejor que pueden presentar como caso de aplicación representativo, soy un poco escéptico
Parece que no están logrando comercializarlo, o que tiene desventajas críticas en varias industrias, o que hay alguna otra razón
Me pregunto en qué se diferencian los productos de Fabric8Labs de lo que ofrecen empresas más antiguas como Desktop Metal[1]
Desktop Metal puede imprimir piezas con una amplia variedad de materiales, incluidos acero al carbono, acero inoxidable, titanio y tungsteno
En particular, no termino de imaginarme la impresión de tungsteno. Como alguien que hace soldadura TIG por hobby, me cuesta imaginar una máquina en el taller capaz de fabricar electrodos, y la energía necesaria debe ser enorme
[1] https://www.desktopmetal.com/
Además, Fabric8Labs puede imprimir directamente cobre puro, algo que históricamente ha sido muy difícil. El proceso también es más eficiente energéticamente y se adapta mejor a piezas pequeñas y complejas. Desktop Metal apunta a otro mercado en términos de materiales y tamaño
Como referencia, soy GP de Asimov Ventures e invertí en la ronda pre-seed de Fabric8Labs
En particular, fabricar polvo metálico requiere una cantidad considerable de energía, y el insumo de un sistema ECAM es un material precursor que está varios pasos antes que el metal refinado común, por lo que se evita ese proceso
La frase “el enfoque electroquímico permite resolución de geometrías a escala micrométrica, geometrías internas complejas, materiales de alta pureza y una escalabilidad rápida que respalda la producción en masa” no suena barata
En un esquema de fabricación 3D con costos distribuidos, me imagino esta tecnología usada en componentes clave específicos
Si es parecido a otros procesos de galvanoplastia, habría que pensar en nanómetros por segundo en el eje z, y por cada mol de metal depositado se necesitan 96,485 amperio-segundos y un voltaje pequeño según el material. Así que estimo que el costo del proceso rondaría un dígito bajo de euros por kg, más el costo del material en forma de electrolito
https://en.wikipedia.org/wiki/Faraday_constant
Me imagino objetos creciendo por galvanoplastia muy lentamente y de forma continua dentro de un tanque del tamaño de una persona, hasta convertirse finalmente en algo bastante grande
El concepto es muy atractivo. Pero la galvanoplastia que conozco es bastante distinta de un proceso tan preciso y relativamente rápido, así que no entiendo bien cómo funcionaría en la práctica
La parte difícil es la matriz de ánodos, pero no parece tan complicada. Los fabricantes de pantallas TFT probablemente podrían hacer lo necesario, y las pantallas TFT son realmente baratas
Solo que, en vez de basarse en fotoquímica, se basa en electroquímica