专家访谈：Arevo 联合创始人 Wiener Mondesir 关于生产世界上第一个 3D 打印碳纤维自行车车架

总部位于硅谷的公司 Arevo 在 2018 年推出了它所谓的世界上第一个 3D 打印碳纤维自行车车架后成为头条新闻。该用例展示了 Arevo 专有复合 3D 打印技术的独特功能，该技术结合了机器人技术和软件来生产轻量级的定制复合部件。

此后，Arevo 继续与自行车制造商 Franco Bicycles 合作，为新品牌的电动自行车提供 3D 打印碳纤维一体式车架。

本周，我们很高兴与阿雷沃的联合创始人兼首席技术官 Wiener Mondesir 讨论阿雷沃的专有技术、复合材料 3D 打印的优势以及复合材料制造的未来发展方向。

你能告诉我们一些关于 Arevo 的事情吗？

在 Arevo，我们的目标是实现复合材料部件的大规模制造。我们通过融合机器人技术、材料和软件来做到这一点。

纵观复合材料行业，复合材料零件制造代表了一个非常大的机会。碳纤维比某些金属更坚固，而且重量轻，因此在许多行业中具有广泛的吸引力。

但由于多种原因，复合材料制造的采用已被扼杀，因此没有抓住机会。造成这种情况的一个原因是制造过程效率低下。

复合制造目前是劳动力、资源和资本密集型的​​，这意味着它并没有真正大规模地扩展。真正能够利用复合材料制造的行业是那些能够负担得起商业案例的行业，例如航空航天和非常高端的汽车行业。

此外，由于软件不足和模拟效率低下，设计周期很长。另一个经常被忽视的原因是对其他行业的复合材料缺乏了解。

Arevo 正在解决所有这些问题。我们正在通过使用我们所说的复合材料数字化来重新思考复合材料制造。

我们选择通过开发​​消除知识差距的软件来解决这个问题。

您从一个 3D 模型开始，我们的软件进行分析，提出最佳最终方向、适量的材料并生成使用我们的制造技术制造零件的说明。

我们以蜘蛛网为例。当您查看蜘蛛网时，它是一个 3D 结构，具有适合其用途的适量材料。

纤维，或蜘蛛网中的丝，只使用适量的材料，并完美地放置在需要的地方。当我们想出一种优化的 3D 打印复合部件的方式时，我们从中汲取了灵感。

这就是我们作为一家公司的使命：实现复合材料的大规模制造。

复合 3D 打印有哪些好处？

碳纤维复合材料具有出色的强度重量比，因此您可以获得一种非常坚固且重量轻的材料。

当您观察 3D 打印的趋势时，许多不同的技术都使用晶格结构来减轻金属的重量，这种金属自然是致密而沉重的。

但是，如果您从一开始就使用轻质、坚固的材料（如碳纤维），那么您将更快地获得最终结果。因此，复合材料甚至比金属晶格结构类型的产品更适合某些应用，看起来不错，但不一定能达到目的。

碳纤维的复杂之处在于它是各向异性的，意味着它在一个方向上很强。这就是在没有专门工具的情况下处理起来更加困难的原因。

在Arevo，我们为设计师开发了工具集，因此您无需拥有博士学位即可使用碳纤维复合材料进行制造。我们的软件可以解决这个问题。

您的碳纤维 3D 打印自行车车架在亮相时广为宣传。从设计到生产，自行车车架的制作过程是怎样的？

该特定应用程序最初是为了展示该技术的可能性。

自行车车架很容易使用，但它的形状非常复杂，并且是一个大型结构，需要负载、扭转和承受重量的能力。所以它是展示我们技术的完美应用。

如果你退后一步看看今天的传统复合材料自行车，它们会经历一个设计到原型迭代，然后一直到生产。这个过程需要将近一年的时间。

此外，传统的复合材料自行车是使用非常手动的过程制造的。框架由 20 到 30 个部件粘合在一起，每个框架有多达 40 人接触。这是一个非常劳动密集型的过程，你最终会得到一个成本非常高的产品，不一定能扩展。

设计也非常相似，所以你不能得到很多定制。

利用我们的技术，我们将这个过程从将近一年缩短到短短几天。 Arevo 的软件采用 CAD 设计，并在设计师提出的框架上进行各向同性生成设计。它还优化了方向并进行了预测分析。

下一步在我们的制造工厂进行。我们在加利福尼亚建立了一个制造工厂，可以利用我们的机器人和沉积技术按需生产定制的自行车车架。

当我们推出自行车时，所有大型自行车制造商都联系了我们，因为他们对技术提供的设计自由度很感兴趣。

当您查看 Arevo 自行车车架的设计时，它实际上与传统的自行车设计有所不同。例如，它没有后上叉，看起来与传统自行车大不相同。

Arevo 的自行车是一款一体式自行车，由非常坚固的碳纤维制成，在 3D 空间中以最佳方向定向。我们能够在一体式结构中实现设计，使其非常坚固和轻便。

我们可以使用软件工具调整自行车的实际骑行。我们可以根据需要调整自行车某些区域的刚度，并在需要时允许更加有弹性的骑行。对于传统自行车，您基本上总是要一遍又一遍地尝试制造相同的车架。

另一方面，3D打印车架为一个习惯了将新自行车推向市场的漫长过程的行业开辟了新的商业模式。今天，每年生产大约一百万个复合框架。现在，您实际上可以使用我们的技术按需引入非常定制的框架。

我们的目标是继续创建利用此功能的新应用程序。

定制的生产方法是一种可扩展的商业模式吗？

在自行车方面，定制具有很大的价值。每个人都是独一无二的。当您不骑专为您的车架设计、安装或调整的自行车时，您会变得更加疲劳。因此，自行车实际上是展示定制价值的好工具。

围绕微型移动性和使用非常方便的车辆四处走动的能力是一个整体趋势。自行车代表了这一点。在许多不同的国家，它是一种主要的交通方式。

当你需要对形式和功能进行定制时，你无法以大众市场的方式做到这一点。但是借助我们的技术，消费者可以设计框架，我们的软件可以保证他们设计的框架结构合理。

然后他们可以将其发送到我们的 3D 打印单元，以按需制造那辆自行车。所以从概念到生产的过程大大简化了。

您对自己的技术还有哪些其他应用设想？

今天，我们专注于自行车和移动应用。这些应用可以利用我们提供的价值主张，即非常轻巧、高强度重量比和定制产品。

纵观各行各业，提高性能确实很重要在体育领域以及汽车、能源和航空航天行业。

我们有许多不同的应用程序正在开发，这些应用程序需要轻量级、高性能和高度定制化。这些是我们的技术可以使用的关键领域。

机器人技术如何融入您的技术？

当您纵观 3D 打印时，大多数 3D 打印都是基于层的，并且层沉积在 X 和 Y 平面中。当您查看使用该过程制造的零件的属性时，它们往往会在 Z 方向上受到影响。

我们使用全关节式六轴机器人在 X、Y 和 Z 方向沉积碳纤维。我们已经消除了困扰其他基于层的技术的 Z 强度问题，因为我们能够在 Z 方向上放置。这是我们沉积技术的独特能力之一。机器人技术在其中发挥了重要作用。

第二个方面是可打印零件的规模。今天，大多数系统都被降级为特定的构建范围，这意味着您只能制造特定尺寸的部件。如果超出特定尺寸，则需要将零件切割成子组件以形成更大的结构。

我们的机器人提供无限的构建空间能力，因为我们可以将机器人放在龙门架上制造航空零件。同时，同一个机器人可以制造自行车。我们的机器人可触及四米高的体积。从本质上讲，它在为我们提供大号打印信封方面具有很高的可扩展性。

您如何描述复合材料 3D 打印市场的现状？技术有多先进？

复合材料行业做添加剂已经有一段时间了。只是几何形状的复杂性非常受限于您可以安装在模具上的东西，例如曲率很小的零件。此外，这些层通常是手动铺设的，导致部件的复杂性相当有限。

所以复合 3D 打印已经存在一段时间了。但是现在诸如自动化机器人或机电一体化系统之类的东西可以自动放置纤维，从而实现更复杂的几何形状。

从不同类型的树脂系统到针对不同的用例，有很多公司采用不同的方法来实现复合材料制造的自动化。

这非常有帮助。
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总体而言，我认为复合 3D 打印领域处于健康状态，Arevo 处于领先地位。

该行业面临哪些挑战，一般是 3D 打印还是复合 3D 打印？

我认为最大的挑战源于缺乏可用的软件工具来探索添加剂的可能性。您有一种看待传统制造技术的心态，而我们受过传统制造技术的教育。

人们通常从使用传统方式制造的零件开始，并希望将添加剂强制安装到该零件上，但是这并不总是匹配。

但是，当您真正利用添加剂（无论是金属、复合材料还是聚合物）的独特性和复杂性方面发挥作用时，您确实需要工具来指导您完成该过程并告知设计师和工程师。

您如何看待未来五年行业的发展？

这是非常令人鼓舞的。自 Arevo 成立以来，我们一直专注于生产零件。

当您纵观当今整个行业时，看到每个人都在谈论生产零件，真是令人鼓舞。这是共同的主题。

展望未来，我希望看到行业也开始谈论质量和可扩展性。当您开始制造产品时，大规模生产和具有更高的可重复性将成为行业关注的重点。

确保零件和工艺的质量是目前增材制造的一个重要话题。 Arevo 对此有何方法？

Arevo 能够实现的关键突破之一是我们的基于激光的沉积工艺。

此外，我们采用能够进行原位检查的机器学习算法。我们有一个传感器套件，我们能够在零件制造过程中对其进行现场检查。

这使我们能够获得空隙率低于 1% 的非常均匀的印刷材料。你可以做一个零件的横截面，当你把它放在显微镜下时，你可以观察到非常均匀的印刷材料。

当您使用航空航天等要求非常高的应用时，这将转化为非常高质量的零件。这种原位质量控制与我们的闭环监控相结合，使我们能够获得可重复和可预测的质量。

Arevo 未来 12 个月会怎样？

在接下来的 12 个月中，我们将专注于制造执行。自从我们推出自行车以来，我们的需求实际上超出了我们的能力。我们明年的目标是继续推出新的应用程序，但主要是扩大我们的能力以满足当前的需求。

要了解有关 Arevo 的更多信息，请访问： https://arevo.com/