连续纤维制造(CFM):融合3D打印与先进纤维加工
连续纤维制造(CFM)是moi composites(意大利米兰)专利的3D打印/连续纤维沉积工艺。公司由材料工程教授Marinella Levi、设计工程师Gabriele Natale、建筑师Michele Tonizzo于2018年2月创立,源自Levi在米兰理工创立的协作3D打印中心+LAB孵化。
CFM 2015年获专利,2016年通过Atropos项目验证:利用Kuka工业机器人打印连续玻纤/环氧树脂螺旋桨叶片,内部桁架与外部壳体展示多轴铺层(0°、45°等)与非线性轴向纤维铺放。moi composites二代系统采用Comau机器人,构建包络1.0×0.5×0.8m。“也用过带旋转台的大型机器人演示更大构建体积,技术易扩展。”联合创始人Tonizzo表示,“现可用UV固化环氧/丙烯酸/乙烯基酯打印,但不局限UV固化。”2400 tex玻纤与玄武岩纤维打印表现优异,现攻关碳纤维(非UV固化树脂)。亦可打印导电纤维,主用玻纤产出生物医疗、海洋、油气、航天部件。正开发三代一体化喷头:含施压系统、传感器、切割机构、铣削工具,将缩小3D打印与自动化纤维铺放(AFP)差距。“3D打印性能不及AFP,但CFM更灵活。已实现0.25mm纤维打印,能创建曲线将连续纤维置于理想位置。”
混合加工探索
moi composites已探索混合加工,成果之一Superior轻量化低挠度下肢假肢:打印连续玻纤内芯,外包手工铺层真空袋固化碳纤织物/环氧树脂外皮。“整体设计减少挠度、提升定制化,大幅降低成本缩短周期。”
数字化设计流程为优化关键:采用Autodesk软件结合moi composites应力与路径优化算法,生成兼顾结构载荷与纤维沉积工艺的优化纤维路径。
CFM开放多材料设计创新,含+LAB探索的可调弹性响应3D打印填充图案、地质聚合物等新型基体(表现如混凝土)。随CFM技术推进,是否销售喷头设备? “会,但未来。”Tonizzo表示,“目前我们携带技术、喷头、软件进驻客户现场按需实现零件解决方案,同时寻求投资进一步规模化CFM设备工艺面向商业机遇。”
详见博客 | short.compositesworld.com/cfm_moi.
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