連続繊維製造は、3D印刷とAFPの境界線を曖昧にします

連続繊維製造（CFM）は、moi Composites（ミラノ、イタリア）が特許を取得した3D印刷/連続繊維蒸着プロセスです。同社は2018年2月に、材料エンジニア兼教授のMarinella Levi、設計エンジニアのGabriele Natale、建築家のMicheleTonizzoによって設立されました。これは、リーバイスがミラノ工科大学で設立した共同3D印刷ハブである+ LABからスピンオフされました。

CFMは、2015年に特許を取得し、2016年にAtroposプロジェクトを通じて実証されました。このプロジェクトでは、Kuka産業用ロボットを使用して連続ガラス繊維/エポキシプロペラブレードを印刷しました。ブレードは、内部トラスと外部シェルを備えており、多軸ラミネート（0°、45°など）と非線形軸に沿ったファイバー配置の両方を示しています。 Moi Compositesは、高さ1.0×0.5×0.8mのビルドエンベロープを備えたComauロボットを使用した第2世代システムを開発しました。 「回転台とビルドボリュームを備えた大型ロボットも使用しており、当社のテクノロジーが簡単に拡張できることを示しています」と共同創設者のTonizzo氏は述べています。 「現在、エポキシ、アクリル、ビニルエステルのUV硬化で印刷できますが、UV硬化に縛られることはありません」と彼は言います。 2400 texまでのガラス繊維と玄武岩繊維はどちらも非常によく印刷されており、moiコンポジットは現在カーボンで機能していますが、UV硬化樹脂では機能していません。同社は導電性繊維で印刷することもでき、主にガラス繊維を使用して、生物医学、海洋、石油およびガス、航空宇宙用途向けの部品を製造しています。また、繊維、センサー、切断機構、フライス盤に圧力を加えるシステムを備えた、第3世代のオールインワンプリントヘッドも開発しています。 Tonizzoは、これにより3D印刷と自動ファイバー配置（AFP）の間のギャップが埋められると述べています。 「3DプリントはAFPのパフォーマンスを達成しませんが、CFMはより柔軟性を提供します。すでに0.25mmの厚さの繊維で印刷でき、曲線を作成して連続繊維を理想的な位置に配置することができます」と彼は付け加えています。

ハイブリッド処理は、moiコンポジットがすでに検討している概念であり、その成功の1つは、優れた軽量、低たわみの下肢義足です。プロテーゼは、印刷された連続ガラス繊維内部コアで作られ、その後、ハンドレイアップ、真空バッグのみの硬化炭素繊維布とエポキシスキンで覆われています。 「全体の設計により、たわみが減り、カスタマイズが増え、コストと製造時間が大幅に削減されます」とTonizzo氏は言います。

この最適化の一部は、ストレスとパスの最適化のためにmoiコンポジットのアルゴリズムを備えたオートデスクソフトウェアを使用するデジタル設計とワークフローを通じて生成されます。これにより、構造荷重とファイバー堆積プロセスの両方に最適化されたファイバーパスが生成されます。

CFMは、調整可能な弾性応答を備えた3D印刷されたインフィルパターンや、コンクリートのように動作するジオポリマーなどの新しいマトリックスを使用した印刷など、+ LABによって探求されたさまざまな材料と設計の革新に門戸を開いています。 moi CompositesはCFMテクノロジーを進歩させ続けていますが、プリントヘッドとマシンを販売するのでしょうか。 「はい、でも将来的には」とトニッツォは言います。 「今のところ、私たちは部品を製造し、その技術をクライアントの施設に持ち込み、ノウハウ、プリントヘッド、ソフトウェアを使用して、オンデマンドで部品ソリューションを実現しています。また、商業市場の機会のためにCFMマシンとプロセスをさらに拡張する投資家を求めています。」

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