Binnenin de 3D-geprinte koolstofvezelfietsframes van Arevo:interview met medeoprichter Wiener Mondesir

Wiener Mondesir, medeoprichter en CEO van Arevo

Het in Silicon Valley gevestigde Arevo trok in 2018 wereldwijde aandacht toen het 's werelds eerste 3D-geprinte koolstofvezelfietsframe onthulde. Tijdens de showcase werd het eigen composiet 3D-printplatform van Arevo onder de aandacht gebracht:een mix van robotica, materiaalkunde en geavanceerde software die lichtgewicht, op maat gemaakte composietonderdelen produceert.

Sinds die mijlpaal werkt Arevo samen met Franco Bicycles om 3D-geprinte koolstofvezel unibody-frames te leveren voor een nieuw e-bike-merk. We spraken met Arevo’s medeoprichter en Chief Technology Officer, Wiener Mondesir, over de basis van de technologie, de voordelen van composiet 3D-printen en de toekomst van schaalbare composietproductie.

Kun je ons iets vertellen over Arevo?

Bij Arevo streven we ernaar de grootschalige composietproductie te democratiseren. Door robotica, geavanceerde materialen en intelligente software te integreren, benutten we een enorme kans:koolstofvezel is sterker dan veel metalen en toch dramatisch lichter, waardoor het aantrekkelijk wordt in de lucht- en ruimtevaart-, automobiel- en consumentensector. De traditionele productie van composieten is echter arbeidsintensief en kapitaalintensief, en heeft te kampen met lange ontwerpcycli als gevolg van de beperkte simulatietools en een kenniskloof onder niet-experts. Onze oplossing – wat wij de digitalisering van composieten noemen – vult deze leemte. Ontwerpers beginnen met een 3D-model; onze software analyseert, optimaliseert de vezeloriëntatie en het materiaalgebruik automatisch en genereert nauwkeurige bouwinstructies. Denk aan een spinnenweb, dat net genoeg zijde op de juiste plaatsen gebruikt; we emuleren die efficiëntie in elke print.

Wat zijn de voordelen van composiet 3D-printen?

Koolstofvezelcomposieten hebben een uitzonderlijke sterkte-gewichtsverhouding, waardoor robuuste en toch lichtgewicht onderdelen mogelijk zijn. Hoewel metalen roosterstructuren het gewicht kunnen verminderen, beginnen ze nog steeds met een dicht materiaal. Door te beginnen met koolstofvezel wordt die inefficiëntie vanaf het begin geëlimineerd. De anisotrope aard van koolstof – sterk langs de vezelrichting – heeft historisch gezien het gebruik ervan beperkt, maar onze toolset abstraheert die complexiteit. Ontwerpers hebben geen PhD meer nodig; onze software verwerkt de directionele nuances, waardoor iedereen structureel gezonde composieten kan produceren.

Uw 3D-geprinte fietsframe van koolstofvezel kreeg veel publiciteit toen het werd onthuld. Wat was het proces bij het maken van het fietsframe, van ontwerp tot productie?

Arevo's 3D-geprinte koolstofvezelfietsframe [Afbeeldingsbron:Arevo]

We hebben het fietsframe gekozen als proof-of-concept omdat het een complexe structuur met hoge belasting is die precisie vereist. Traditionele composietfietsen ondergaan een cyclus van een jaar – ontwerp, prototypen en vervolgens productie – waarvoor 20 tot 30 onderdelen en maximaal 40 werknemers per frame nodig zijn. Onze software daarentegen verandert een CAD-model in enkele minuten in een isotroop, generatief ontwerp, waardoor de vezeloriëntatie en materiaalverdeling worden geoptimaliseerd. In onze fabriek in Californië plaatst een robot met zes assen de vezels in de X-, Y- en Z-richting, waardoor binnen enkele dagen een volledig geïntegreerd unibody-frame ontstaat. Het resultaat is een lichtgewicht, sterke structuur die via software kan worden afgestemd op stijfheid en rijkwaliteit, waardoor een nieuw bedrijfsmodel wordt geopend voor snelle, on-demand aanpassingen.

Met ongeveer een miljoen samengestelde frames die jaarlijks wereldwijd worden geproduceerd, stelt de technologie van Arevo de markt in staat om over te schakelen van in massa geproduceerde, vrijwel identieke frames naar echt gepersonaliseerde, hoogwaardige opties.

Is de op maat gemaakte benadering van productie een schaalbaar bedrijfsmodel?

De Emery ONE:Arevo heeft zijn samenwerking met Franco Bicycles aangekondigd om een nieuwe lijn e-bikes uit te brengen [Afbeeldingsbron:Arevo]

Maatwerk is een belangrijke onderscheidende factor voor fietsen, omdat fietsers profiteren van frames die zijn afgestemd op hun lichaam en rijstijl. De massamarktproductie kan een dergelijke personalisatie niet gemakkelijk accommoderen. Met ons platform kunnen klanten een frame ontwerpen, terwijl onze software de structurele integriteit verifieert. Het ontwerp wordt vervolgens op aanvraag geprint, waardoor het traject van concept tot eindproduct wordt gestroomlijnd.

Welke andere toepassingen heeft u voor ogen met uw technologie?

Hoewel we ons momenteel richten op mobiliteit, strekken de kernvoordelen (ultralichtgewicht, hoge sterkte en op maat gemaakte pasvorm) zich uit tot sportuitrusting, auto-onderdelen, energieoplossingen en ruimtevaartonderdelen. We ontwikkelen actief toepassingen waarbij prestaties en ontwerp op maat van cruciaal belang zijn.

Hoe past robotica in uw technologie?

Traditioneel op lagen gebaseerd 3D-printen zet materiaal alleen af in de X- en Y-vlakken, waardoor de Z-richting zwakker blijft. Arevo’s volledig gelede robot met zes assen kan koolstofvezel in alle drie de dimensies afzetten, waardoor de typische zwakte in de Z-richting wordt geëlimineerd. Bovendien stelt het bereik van de robot tot vier meter ons in staat grote onderdelen, zoals luchtvaartcomponenten, te printen zonder ze in subassemblages te splitsen. Hetzelfde robotsysteem kan een fietsframe printen, wat de veelzijdigheid van onze bouwenvelop aantoont.

Hoe zou u de huidige stand van zaken op de markt voor composiet 3D-printen omschrijven? Hoe geavanceerd is de technologie?

[Afbeelding tegoed:Arevo]

Composiet additieve productie bestaat al jaren, maar de vooruitgang werd beperkt door handmatige vezelplaatsing en kleine, platte geometrieën. Tegenwoordig maken geautomatiseerde robotica en geavanceerde harssystemen complexe vormen en een hogere resolutie mogelijk. Terwijl verschillende bedrijven verschillende benaderingen nastreven, variërend van harschemie tot plaatsingsstrategieën, is Arevo toonaangevend met een geïntegreerd platform dat robotica, lasergebaseerde depositie en AI-gestuurde kwaliteitscontrole combineert.

Wat zijn enkele van de uitdagingen waarmee de industrie wordt geconfronteerd, 3D-printen in het algemeen of samengesteld 3D-printen in het bijzonder?

Eén grote barrière is het gebrek aan toegankelijke software die de mogelijkheden van additive manufacturing echt onderzoekt. Ontwerpers gaan vaak uit van traditionele, reeds bestaande onderdelen en proberen deze achteraf aan te passen voor 3D-printen, wat de prestaties in gevaar kan brengen. We hebben tools nodig die gebruikers vanaf het begin begeleiden en hen helpen de unieke mogelijkheden van additieve processen te benutten.

Hoe ziet u de sector de komende vijf jaar evolueren?

We zijn het verhaal al aan het verschuiven van nieuwigheid naar productie. De komende jaren zal de focus verschuiven naar kwaliteit en schaalbaarheid. Industrieën die grootschalige, herhaalbare productie omarmen, zullen zich differentiëren, en we verwachten dat normen en beste praktijken zich zullen uitkristalliseren.

Het garanderen van de kwaliteit van onderdelen en processen is momenteel een belangrijk onderwerp van gesprek bij additive manufacturing. Wat is Arevo’s aanpak hierin?

Arevo’s op laser gebaseerde depositiesysteem voert, in combinatie met machine learning-algoritmen, inspecties ter plaatse uit tijdens de bouw. Sensoren registreren realtime gegevens en een gesloten regelsysteem past de parameters direct aan, wat resulteert in onderdelen met minder dan 1% lege inhoud. Microscopische dwarsdoorsneden bevestigen de homogeniteit van het materiaal en zorgen ervoor dat onze componenten voldoen aan de strenge eisen van de lucht- en ruimtevaart en andere hoogwaardige sectoren.

Wat brengen de komende twaalf maanden voor Arevo?

Na de lancering van ons fietsframe is de vraag groter dan onze huidige capaciteit. Het komende jaar zullen we ons concentreren op het opschalen van de productie en tegelijkertijd nieuwe toepassingen lanceren op het gebied van mobiliteit en daarbuiten. Ons doel is om de voordelen van on-demand, hoogwaardige composietproductie naar een bredere markt te brengen.

Ga voor meer informatie over Arevo naar: https://arevo.com/