Непрерывное волокнистое производство: слияние 3D-печати с передовым волокнистым просессом

Continuous Fiber Manufacturing (CFM) — запатентованный процесс 3D-печати/непрерывной укладки волокна компании moi composites (Милан, Италия). Основана в феврале 2018 г. инженером по материалам и профессором Маринелла Леви, инженером-дизайнером Габриеле Натале и архитектором Микеле Тониццо. Выделена из +LAB — коллаборативного хаба 3D-печати, основанного Леви в Politecnico di Milano.

CFM запатентована в 2015, продемонстрирована в 2016 в проекте Atropos — печать непрерывного стекловолокна/эпоксидки пропеллерного лопасти на промышленном роботе Kuka. Лопасть имела внутреннюю ферму и внешнюю оболочку, демонстрируя мультиаксиальный ламинат (0°, 45° и др.) и укладку волокна по нелинейной оси. Moi composites разработала второе поколение на роботе Comau с рабочим объемом 1,0 × 0,5 × 0,8 м. «Также использовали более крупные роботы с вращательными столами и большими объемами — технология легко масштабируется», — Тониццо. «Печатаем с UV-отверждением в эпоксидке, акрилате, винилакрилате, но не привязаны к UV». Стекловолокно до 2400 текс и базальтовое волокно печатаются хорошо, сейчас работают с углеродом (не с UV смолами). Можно печатать с электропроводящими волокнами. Производят детали для биомедицины, морского, нефтегаза, авиации — в основном со стекловолокном. Разрабатывают 3-е поколение all-in-one печатающую головку с системой давления на волокна, датчиками, резаками и фрезерным инструментом. «3D-печать не достигает производительности AFP, но CFM дает больше гибкости. Уже печатаем волокна 0,25 мм и можем создавать кривые и укладывать непрерывные волокна в идеальную позицию», — добавляет Тониццо.

Гибридная обработка

Концепция, которую moi composites уже исследовала, — успех: Superior легкий протез нижней конечности с низким дефилектом. Протез сделан с напечатанным непрерывным стекловолокнистым внутренним ядром, обмотанным вручную вакуумной мешком вылеченным углеродным ткань/эпоксидной кожей. «Весь дизайн снижает дефилект и повышает кастомизацию, значительно сокращая стоимость и время производства», — Тониццо.

Часть оптимизации дает цифровой дизайн и рабочий процесс с ПО Autodesk и алгоритмами moi composites для оптимизации напряжений и путей укладки. Это дает оптимизированный путь волокна для структурных нагрузок и процесса укладки.

CFM открыта для разного материала и дизайн-инноваций из +LAB, включая 3D-печатные паттерны наполнения с настраиваемым эластичным откликом, печать с новыми матрицами вроде геополимеров (поведение как бетон). Продадут ли печатающие головки и станки? «Да, но в будущем», — Тониццо. «Пока производим детали и привозим технологию к клиенту, используя ноу-хау, головку и ПО для реализации решений на заказ. Также ищем инвесторов для масштабирования CFM станков и процессов для коммерческих возможностей.»

Подробнее в блоге | short.compositesworld.com/cfm_moi.