Continue vezelproductie vervaagt de grens tussen 3D-printen en AFP

Continue vezelproductie (CFM) is het 3D-printen/continue vezeldepositieproces dat is gepatenteerd door moi composites (Milaan, Italië). Het bedrijf werd in februari 2018 opgericht door materiaalingenieur en professor Marinella Levi, ontwerpingenieur Gabriele Natale en architect Michele Tonizzo. Het is een spin-off van het +LAB, een samenwerkingscentrum voor 3D-printen dat Levi oprichtte in de Politecnico di Milano.

CFM werd in 2015 gepatenteerd en in 2016 gedemonstreerd via het Atropos-project, waarbij een continu glasvezel/epoxy-propellerblad werd geprint met behulp van een industriële Kuka-robot. Het blad had een interne truss en een buitenste schil die zowel een multiaxiaal laminaat (0°, 45°, enz.) Als vezelplaatsing langs een niet-lineaire as demonstreerde. Moi composieten heeft een systeem van de tweede generatie ontwikkeld met behulp van een Comau-robot met een bouwschil van 1,0 x 0,5 x 0,8 m hoog. "We hebben ook grotere robots met draaitafels en grotere bouwvolumes gebruikt, wat aantoont dat onze technologie gemakkelijk schaalbaar is", zegt mede-oprichter Tonizzo. "Momenteel kunnen we printen met UV-uitharding in epoxy, acryl en vinylester", zegt hij, "maar we zijn niet gebonden aan UV-uitharding." Glasvezel tot 2400 tex en basaltvezel hebben beide zeer goed geprint en moi composieten werkt nu met koolstof, maar niet met UV-uithardende harsen. Het bedrijf kan ook printen met elektrisch geleidende vezels en produceert onderdelen voor biomedische, maritieme, olie- en gas- en ruimtevaarttoepassingen, voornamelijk met behulp van glasvezel. Het ontwikkelt ook een derde generatie, alles-in-één printkop met een systeem om druk uit te oefenen op de vezels, sensoren, snijmechanismen en een frees. Tonizzo zegt dat dit de kloof tussen 3D-printen en geautomatiseerde vezelplaatsing (AFP) zal dichten. “3D-printen haalt niet de prestaties van AFP, maar CFM biedt meer flexibiliteit. We kunnen al printen met vezels van 0,25 mm dik en hebben de mogelijkheid om bochten te maken en doorlopende vezels in de ideale positie te plaatsen”, voegt hij eraan toe.

Hybride verwerking is een concept dat moi composites al heeft onderzocht, een van hun successen was de superieure lichtgewicht prothese met lage doorbuiging van de onderste ledematen. De prothese is gemaakt met een bedrukte binnenkern van continue glasvezel die vervolgens wordt omhuld met een met de hand op te leggen, uitgeharde koolstofvezelstof met alleen vacuümzakken en een epoxyhuid. "Het hele ontwerp vermindert doorbuiging en vergroot de aanpassing, terwijl de kosten en productietijd aanzienlijk worden verlaagd", zegt Tonizzo.

Een deel van deze optimalisatie wordt geproduceerd door het digitale ontwerp en de workflow, die Autodesk-software gebruikt met de algoritmen van moi composites voor stress- en padoptimalisatie. Dit is wat het geoptimaliseerde vezelpad produceert voor zowel de structurele belastingen als het vezelafzettingsproces.

CFM staat open voor een verscheidenheid aan materialen en ontwerpinnovaties die door +LAB zijn onderzocht, waaronder 3D-geprinte invulpatronen met een instelbare elastische respons, en printen met nieuwe matrices zoals geopolymeren, die zich gedragen als beton. Zal moi composites zijn CFM-technologie verder ontwikkelen, zal het dan printkoppen en machines verkopen? “Ja, maar in de toekomst”, zegt Tonizzo. “Voorlopig produceren we onderdelen en brengen we de technologie naar de faciliteit van de klant, waarbij we onze knowhow, printkop en software gebruiken om on-demand oplossingen voor onderdelen te realiseren. We zijn ook op zoek naar investeerders om CFM-machines en -processen verder te schalen voor commerciële marktkansen.”

Lees meer in de blog | short.compositesworld.com/cfm_moi.