La fabrication continue de fibres brouille la frontière entre l'impression 3D et l'AFP

La fabrication de fibres en continu (CFM) est le procédé d'impression 3D/dépôt de fibres en continu breveté par moi composites (Milan, Italie). L'entreprise a été créée en février 2018 par l'ingénieur en matériaux et professeur Marinella Levi, l'ingénieur concepteur Gabriele Natale et l'architecte Michele Tonizzo. Il a été dérivé du +LAB, un centre d'impression 3D collaboratif que Levi a fondé au Politecnico di Milano.

Le CFM a été breveté en 2015 et démontré en 2016 dans le cadre du projet Atropos, qui consistait à imprimer une pale d'hélice continue en fibre de verre/époxy à l'aide d'un robot industriel Kuka. La lame comportait un treillis interne et une coque extérieure démontrant à la fois un stratifié multiaxial (0°, 45°, etc.) et un placement de fibres le long d'un axe non linéaire. Moi composites a développé un système de deuxième génération utilisant un robot Comau avec une enveloppe de construction de 1,0 × 0,5 × 0,8 m de hauteur. « Nous avons également utilisé des robots plus gros avec des tables rotatives et des volumes de construction plus importants, démontrant que notre technologie est facilement évolutive », explique le co-fondateur Tonizzo. « Nous pouvons actuellement imprimer avec un durcissement UV en époxy, acrylique et vinylester », dit-il, « mais nous ne sommes pas liés au durcissement UV. » La fibre de verre jusqu'à 2400 tex et la fibre de basalte se sont toutes deux très bien imprimées et les composites moi fonctionnent maintenant avec du carbone, mais pas avec des résines à séchage UV. L'entreprise peut également imprimer avec des fibres électriquement conductrices et produit des pièces pour des applications biomédicales, marines, pétrolières et gazières et aérospatiales, principalement en utilisant de la fibre de verre. Elle développe également une tête d'impression tout-en-un de troisième génération avec un système de pression sur les fibres, des capteurs, des mécanismes de coupe et un outil de fraisage. Tonizzo dit que cela comblera le fossé entre l'impression 3D et le placement automatisé des fibres (AFP). « L'impression 3D n'atteint pas les performances de l'AFP, mais CFM offre plus de flexibilité. Nous pouvons déjà imprimer avec des fibres de 0,25 mm d'épaisseur et avons la possibilité de créer des courbes et de placer des fibres continues dans la position idéale », ajoute-t-il.

Le traitement hybride est un concept que moi composites a déjà exploré, l'un de leurs succès étant la prothèse supérieure légère et à faible déflexion des membres inférieurs. La prothèse est constituée d'un noyau interne en fibre de verre continue imprimée qui est ensuite recouverte d'un tissu en fibre de carbone durci à la main, d'un sac sous vide et d'une peau époxy. "L'ensemble de la conception réduit la déflexion et augmente la personnalisation tout en réduisant considérablement les coûts et le temps de production", explique Tonizzo.

Une partie de cette optimisation est produite par la conception numérique et le flux de travail, qui utilisent le logiciel Autodesk avec les algorithmes de moi composites pour l'optimisation des contraintes et des trajectoires. C'est ce qui produit le chemin de fibre optimisé pour les charges structurelles et le processus de dépôt de fibre.

CFM est ouvert à une variété de matériaux et d'innovations de conception explorés par +LAB, y compris des motifs de remplissage imprimés en 3D avec une réponse élastique réglable, et l'impression avec de nouvelles matrices comme les géopolymères, qui se comportent comme du béton. Alors que moi composites continue de faire progresser sa technologie CFM, vendra-t-il des têtes d'impression et des machines ? "Oui, mais dans le futur", dit Tonizzo. « Pour l'instant, nous produisons des pièces et apportons la technologie à l'installation du client, en utilisant notre savoir-faire, notre tête d'impression et notre logiciel pour réaliser des solutions de pièces à la demande. Nous recherchons également des investisseurs pour faire évoluer davantage les machines et les processus CFM pour des opportunités de marché commercial. »

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