연속 섬유를 사용한 복합 3D 프린팅

CF3D

Continuous Composites의 CEO인 Tyler Alvarado는 “우리는 복합 재료의 힘을 첨단 로봇 공학을 사용하는 3D 프린팅 프로세스와 결합하고 있습니다. 이 회사는 연속 섬유 3D 프린팅을 CF3D로 등록했습니다. "CF3D는 헤드 내부의 섬유를 함침시키고 재료 증착 직후 경화됩니다."라고 그는 설명합니다. “우리는 제한되지 않습니다 2D 슬라이스를 통한 인쇄 따라서 우리는 섬유를 모든 방향으로 이산적으로 배향하여 복합 재료의 이방성 특성을 최대한 활용할 수 있습니다."

Alvarado는 예를 들어 탄성률을 높이거나 인성 또는 내화성 특성과 같이 각 고객의 응용 분야에 맞게 열경화성 수지를 조정할 수도 있다고 말합니다. CF3D는 또한 열가소성 수지로 인쇄할 수 있습니다. 연속 복합 재료는 동일한 구조에서 열경화성 및 열가소성 재료로 인쇄하는 것을 시연했습니다. .

“우리는 50-60%의 섬유질 부피를 달성하고 있습니다. "라고 Alvarado는 말합니다. 그는 변수 압축 인쇄된 라미네이트의 양이 프린트 헤드에 통합되었습니다. “여유 공간에서 구조를 인쇄할 때 도구에 대해 압축하지 않으므로 통합이 다릅니다. 구조의 첫 번째 경로는 지원되지 않으므로 압박할 것이 없기 때문에 약간의 압력이 필요합니다. 그러나 후속 레이어는 압축을 위해 압력을 가할 수 있습니다."

2016년과 2017년에 Continuous Composites는 로봇 제조 셀을 구축했습니다. 모션 컨트롤 증가 볼륨을 구축합니다. 모든 3D 프린팅과 마찬가지로 소프트웨어는 기계 이동을 위한 코드를 생성합니다. 그러나 CF3D에서는 공구 경로 생성이 많이 다르기 때문에 Continuous Composites는 자체 소프트웨어를 개발하고 있습니다. Alvarado는 "더 이상 2D 슬라이스를 쌓는 것으로 제한되지 않기 때문에 기성품 솔루션은 연속 섬유 도구 경로 생성에 작동하지 않습니다."라고 설명합니다. CF3D 소프트웨어는 또한 수지 경화, 필요한 경우 인쇄 필라멘트 절단 및 압축 압력 제어를 위한 UV 조명을 자동화합니다.

“새 프린트 헤드 우리가 개발한 것이 훨씬 더 활동적입니다.”라고 Alvarado가 말합니다. "우리의 새로운 엔드 이펙터에는 적응형 장력이 있습니다. 및 수지 전달의 동적 제어 .”

Alvarado는 CF3D가 16개의 토우 너비를 인쇄할 수 있다고 말합니다. 12K 탄소 사용 견인 및 에폭시 수지. 다공도가 1% 미만인 3층 두께의 샘플을 생성했습니다. 및 111 ksi의 평균 인장 강도. 이 기계적 테스트는 미국 국방부 계약자를 위한 2017 프로젝트의 일부로 수행되었습니다. Alvarado는 "우리는 계속해서 개선하고 있으며 곧 200ksi를 초과할 것으로 예상합니다"라고 주장합니다. "또한 우리는 항공 우주 인테리어 응용 분야에 대한 화재, 연기 및 독성(FST) 테스트를 완료했습니다."라고 덧붙였습니다.

감지 구조

CF3D 기술은 다기능 복합 구조의 인쇄를 용이하게 합니다. 예:연속 구리 와이어는 전력 전자 장치에 인쇄할 수 있고, 연속 니크롬 와이어는 결빙 방지 애플리케이션을 위해 열을 포함하도록 인쇄할 수 있으며, 연속 광섬유는 실시간 SHM(구조적 상태 모니터링) 및 합성물의 성능 최적화를 위해 인쇄할 수 있습니다. 구조.

Continuous Composites는 다음을 포함하여 2017년 위의 데모 에어포일을 인쇄했습니다.

2017년 11월에 Continuous Composites, Form Forge(미국 오리건주 포틀랜드) 및 AutoDesk가 협력하여 감지 합성 방향타를 생산했습니다. 연례 AutoDesk University 컨퍼런스에서 Livrea Yacht(이탈리아 팔레르모)와 함께 "Making Waves" 전시회의 일환으로.

방향타는 약 4.5피트 높이에 20% 탄소 섬유 강화 ABS로 인쇄되었습니다. (아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌) 외피 또는 외피용 열가소성 수지 및 구조용 트러스 지지용 연속 유리 섬유. 팀은 또한 고급 광섬유 를 인쇄했습니다. 방향타로.

완성된 방향타는 AutoDesk U의 스탠드에 전시되었습니다. , 방향타의 센서가 5GB를 수집했습니다. 2일 동안의 데이터, 추적 온도 , 가속 및 스트레스 변화 "라고 Alvarado는 말합니다. "이 기능을 포함함으로써 실시간 상태 모니터링 및 성능 최적화를 위해 구조의 성능을 수집하고 분석할 수 있습니다."

이제 레이싱 요트의 방향타와 포일이 전산 유체 역학(CFD) 분석에 실제 데이터를 다시 제공할 수 있다고 잠시 생각해보세요. 개별 구조의 설계와 전체 보트 성능을 지능적으로 최적화하는 설계 소프트웨어. 물론 방향타와 포일은 항공기나 자동차 구조물이 될 수도 있습니다.

"우리는 CF3D 기술을 여러 재료 및 다중 적층 제조 모드와 결합하는 능력을 보여주고 싶었습니다. 하나의 세포에서"라고 Alvarado는 말합니다. 그는 열경화성 수지를 조정할 수 있는 유연성이 연속 섬유와 함께 사용되는 수지를 수정하여 접착 절단된 섬유/ABS에.

제조업의 미래

Continuous Composites는 CF3D에 대한 미래 비전에서 대담합니다. 이 기술은 현지 제조 및 미국 제조의 부활을 가능하게 하는 동시에 더 지속 가능한 경로로 간주합니다. 생산 공정. Alvarado는 "우리 기술은 기존 복합재 제조 방법에서 발견되는 많은 문제를 해결합니다. "우리는 모든 방향으로 섬유 배치를 자동화하여 설계 가능성을 열어주고 값비싼 금형, 오토클레이브 및 오븐의 필요성을 제거했습니다." 그는 이러한 제약을 제거함으로써 CF3D가 단일 제조 프로세스에서 여러 구성요소를 단일 인쇄된 부품으로 결합하고 기능을 내장할 수 있다고 덧붙였습니다. "우리의 기술은 많은 산업을 혼란에 빠뜨릴 새롭고 떠오르는 제조 방법입니다."

Alvarado는 Continuous Composites가 기술 생태계를 개발하기 위해 다양한 회사와 협력하고 있다고 말합니다. OEM, 기계 공급업체, 로봇 통합업체, 재료 공급업체 및 소프트웨어 회사를 포함합니다. "우리는 76개의 비임시 특허를 부여받았습니다. 특허 출원 대기 중 및 추가 11개의 임시 250개 이상의 특허를 포함하는 특허 출원 대기 중 및 특허 출원 중인 개념 . 우리는 계속해서 기술을 개발하고 기술을 배포하려고 합니다 항공 우주, 자동차, 방위, 건설 등을 포함한 모든 산업 분야의 회사에."