Continu Vezel Fabricatie: 3D-printen samengevoegd met geavanceerde vezelverwerking

Continu Vezel Fabricatie (CFM) is het 3D-printen/continue vezeldepositie-proces gepatenteerd door moi composites (Milaan, Italië). Het bedrijf werd opgericht in februari 2018 door materialen ingenieur en professor Marinella Levi, ontwerpingenieur Gabriele Natale en architect Michele Tonizzo. Het is afgesplitst van het +LAB, een collaboratieve 3D-print-hub die Levi oprichtte aan de Politecnico di Milano.

CFM werd in 2015 gepatenteerd en gedemonstreerd in 2016 via het Atropos-project, dat betrof het printen van een continue glasvezel/epoxy-propellerblad met een Kuka industriële robot. Het blad had een interne trellis en een exterieure schaal die zowel een multiaxiale laminaat (0°, 45°, etc.) als vezelplaatsing langs een niet-lineaire as demonstreerde. Moi composites heeft een tweede-generatie systeem ontwikkeld met een Comau-robot met een 1,0 × 0,5 × 0,8 m hoogte bouwvolume. "We hebben ook grotere robots met draaitafels en grotere bouwvolumes gebruikt, wat aantoont dat onze technologie gemakkelijk schaalbaar is," zegt mede-oprichter Tonizzo. "We kunnen momenteel printen met UV-harding in epoxy, acrylaat en vinylester," zegt hij, "maar we zijn niet gebonden aan UV-harding." Glasvezel tot 2400 tex en basaltvezel hebben allebei heel goed geprint en moi composites werkt nu met koolstof, though niet met UV-harsen. Het bedrijf kan ook printen met elektrisch geleidende vezels en produceert onderdelen voor biomedische, maritieme, olie- en gas-, en luchtvaarttoepassingen, voornamelijk met glasvezel. Het ontwikkelt ook een derde-generatie, all-in-one printkop met een systeem om druk op de vezels toe te passen, sensoren, snijmechanismen en een freesgereedschap. 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 0,25 mm dik en hebben de mogelijkheid om kurven te creëren en continue vezels in de ideale positie te plaatsen," voegt hij toe.

Hybride verwerking

Hybride verwerking is een concept dat moi composites al heeft verkend, een van hun successen is de Superior lichtgewicht, lage-deflectie onderbeenprothese. De prothese is gemaakt met een geprint continue glasvezel interne kern die vervolgens omhuld wordt met een hand-leg, vacuümzak-alleen gecureerde koolstofvezelstof en epoxy-huid. "Het hele ontwerp vermindert deflectie en verhoogt customization terwijl kosten en productietijd significant worden ingekort," zegt Tonizzo.

Deel van deze optimalisatie wordt geproduceerd via het digitale ontwerp en werkstroom, dat Autodesk-software gebruikt met moi composites' algoritmen voor spanning- en pad-optimalisatie. Dit produceert het geoptimaliseerde vezelpad voor zowel de structurele lasten als het vezeldepositieproces.

CFM is open voor een verscheidenheid aan materialen en ontwerpinnovaties verkend door +LAB, inclusief 3D-geprinte vulpatronen met een instelbare elastische respons, en printen met nieuwe matrices zoals geopolymers, die zich gedragen als beton. Naarmate moi composites zijn CFM-technologie verder ontwikkelt, zal het printkoppen en machines verkopen? "Ja, maar in de toekomst," zegt Tonizzo. "Voor nu produceren we onderdelen en brengen we de technologie naar de faciliteit van de klant, met ons know-how, printkop en software om onderdeeloplossingen op aanvraag te realiseren. We zoeken ook investeerders om CFM-machines en processen verder te schalen voor commerciële marktkansen."

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