Arevo 2018：开创连续纤维3D打印工业化生产

所有图片来源：Arevo。  

CW自2014年起持续跟踪Arevo（美国加州圣克拉拉）。公司以应用高性能热塑性聚合物著称，包括聚醚醚酮（PEEK）、聚芳醚酮（PAEK）、聚醚酰亚胺（PEI）和聚苯硫醚（PPS），更在3D打印闭环机器人控制开发中领跑，实现纤维在Z向及三维曲面铺放。公司最新突破包括采用激光加热的直接能量沉积（DED）工艺，生产速度提升100倍。

新CEO与B轮融资

Jim Miller三个月前加入Arevo任CEO。早期亚马逊员工，谷歌八年，最近任全球运营副总裁。"职业生涯大多助力初创公司规模化扩张，"Miller说，"Arevo的复合材料3D打印路径令我振奋，看跨无数应用领域改变复杂结构设计制造的巨大机遇。"

公司刚完成B轮融资，融得1250万美元，旭硝子（AGC，日本东京）领投。"他们是全球最大汽车玻璃生产商，"Miller说，"在汽车业有良好关系，看好复合材料新技术在汽车应用的巨大机会。"其他投资方包括In-Q-Tel（美国弗吉尼亚州阿灵顿）、住友商事（日本东京）和Leslie Ventures。Miller称住友商事作为日本最大财团之一、油气技术领军者，有意将Arevo 3D打印技术应用于其全产业链，涵盖建筑、交通、基础设施和能源。

热塑性复合材料工业化生产

"新制造单元采用标准工业机器人、旋转构建平台和激光加热，"Miller解释。"我们称该工艺为直接能量沉积（DED）。"激光安全单元内，机器人末端执行器为打印头，集成专有热管理设备、定制电子元件和视觉系统，实现在线检测。"过程基本无人值守/黑灯工厂，"Miller说。"新单元生产速度提升100倍以上。"首席技术官Wiener Mondesir补充："激光提供无限能量，我们可控制并提速以达成工业化生产节拍。"但Miller强调："这非单纯追求机器速度或铺料量，我们以传统复合材料1/4成本制造复杂结构复合件。"

非传统复合材料制造 — Arevo DED工艺据称能以传统复合材料1/4成本生产连续纤维增强热塑性复合部件。（基于1米尺寸部件测算。）

"我们追求大尺寸热塑性复合部件的经济性制造，"Miller说。"从非传统复合材料视角切入制造。"但打印头集成压实功能，部件仍符合传统复合材料质量要求。"我们能实现空隙含量远低于1%的热塑性复合件，"Miller确证。"Arevo持续改进工艺，近期将满足一级承力结构机械性能要求。"

Pathfinder软件

Miller提及的"非传统复合材料视角"部分体现于Arevo对数字化设计与工艺软件的投入。"我们将完整工作流浓缩进软件，"Miller说。"可提供部件完整三维分析，利用增材有限元分析（AFEA）模块开发优化纤维取向。我们很大成功归功于软件与部件生产仿真。将计算机生成设计导入工艺仿真软件，可显示温度、打印路径、翘曲和打印材料收缩，以及残余应力等工艺参数。这让我们真正理解并优化工艺，生产高质量部件。"

他称Arevo软件的佐证是制造件性能与仿真值偏差<5%，基本达测试测量误差边际。还透露Arevo独创性应用机器学习。

演示可能性

一个月前，Arevo在海獭展（4月19-22日，美国加州蒙特雷）展示自认为全球首款3D打印自行车。"目标展示软件与工艺能力，"Miller解释。"与科罗拉多工业设计公司Studio West合作开发悬臂车架设计。"他称Studio West在自行车业界知名，服务顶级制造商。"初版设计很传统，"Miller说，"但我们要展示Arevo如何以创新方式应用连续纤维，故持续迭代。"团队既要优化车架刚度与挠度，又要展示增材制造可实现的新颖美学。"最终得到极独特的自行车设计，"Miller说。车架用连续12K碳纤维束和PEEK，也可用尼龙。

Arevo 3D打印碳纤维复合车架易适配自行车市场广泛产品：电助力车、货运车、卧式车、三轮车、童车、胎肥车、BMX、巡航车等。来源：Arevo。

自行车车架非Arevo复合材料增材制造唯一示例。"小型机器人公司制造大型框架机器人，我们助其轻量化，成本仅为传统材料小部分，"Mondesir说。Arevo还重点推介叶轮和螺旋桨应用，优势包括：

• 按需生产管控库存成本
• 效率超金属结构
• 耐服役环境
• 传统制造无法实现的复杂几何形状。

通往工业化生产之路

Miller称2018年首要目标部署八个DED制造单元，建产能清理生产订单积压。"今年将批量交付产品，"他肯定。公司也与战略客户合作关键应用和产品开发。"第三重点是持续优化沉积工艺提速同时保质保产，"Miller说。"也将演示不同纤维和纱线规格。"称DED工艺可处理变化的纱线形状和直径，最高至24K。"可用PEKK、PAEK、PPS，也可用玻璃和芳纶连续纤维，"Miller补充。

那多功能复合结构的导线和光纤打印呢？"对我们本质上只是另一种纤维，"Miller说。实验室已演示该能力。"正考察知识产权，持续研发中，"他补充。

"不排除使用多股纱线和/或预浸带，"Miller主张。"尺寸无上限。我们为航天公司制造2.5米×1.5米部件，也探索多机器人协同。公司开发的DED制造单元模块化，可集成后处理等二次工序产出高品质表面。"

"打印头可装载任何工业机器人，技术可融入现有工艺或全新工艺。"他指出Arevo"非打印机业务"，但这种适应性创造机会。公司拥有55项专利（授权/申请/申请中）。

生成式设计如何？Arevo是否定位为实现这一新设计制造范式的参与者？"生成式设计与我们不同，它可能产出难制造设计从而推高成本，"Miller回应。"我们的方法是前置制造优化。"