Didirikan pada tahun 2014 oleh CEO Fedor Antonov, Anisoprint (Esch-sur-Alzette, Luksemburg) adalah salah satu dari semakin banyak perusahaan teknologi yang memajukan pencetakan 3D komposit dengan serat kontinu . Namun, ia lebih suka dikenal sebagai pelopor dalam memindahkan manufaktur aditif (AM) dari logam untuk komposit.
"Sifat terarah komposit adalah keuntungan, bukan kelemahan," kata Antonov. “Komposit serat karbon searah lebih kuat dan lebih ringan dari logam. Manufaktur konvensional dan AM berbasis logam menganggap anisotropi terarah komposit sebagai kelemahan yang perlu dikurangi. Namun pendekatan Anisoprint memanfaatkan anisotropi ini, mengarahkan dan menempatkan serat untuk memenuhi beban struktural secara tepat, secara signifikan mengurangi berat bagian sambil mempertahankan kekuatan dan kekakuan yang tinggi.”
Antonov menunjukkan bahwa manufaktur komposit konvensional biasanya menggunakan praktik dari industri logam, termasuk laminasi kuasi-isotropik, lubang pengeboran dan pengencang mekanis. “Ini membatalkan keunggulan bobot dan kinerja komposit,” kata Antonov. “Teknologi Anisoprinting menyediakan metode produksi otomatis yang jauh lebih cepat dan lebih fleksibel.” Ini juga menawarkan cara untuk mencapai struktur yang lebih efisien yang sekarang dihasilkan oleh optimasi topologi dan desain generatif perangkat lunak.
“Struktur alam yang paling efisien, seperti pohon dan tulang, memanfaatkan sifat terarah, mengarahkan material pembawa beban terutama di sepanjang jalur beban,” tegas Antonov. Namun, jenis struktur yang dioptimalkan topologi ini sulit untuk diproduksi. Misalnya, struktur kisi yang memungkinkan adaptor fairing muatan yang kuat dan ringan untuk pesawat ruang angkasa, biasanya diproduksi menggunakan gulungan filamen. Namun, versi yang dioptimalkan topologi , menawarkan tambahan 30% penghematan berat , tidak lagi mudah diproduksi dengan proses komposit konvensional, atau dengan penempatan serat otomatis (AFP) yang lebih baru.
“Struktur luka filamen anisogrid konvensional dicapai dengan menggunakan alur di perkakas, dan fraksi volume serat yang relatif rendah di tulang rusuk memungkinkan mereka berpotongan,” kata Antonov. “Jenis struktur anisogrid ini adalah tujuan awal kami. Tetapi ini tidak berhasil menggunakan AFP karena kandungan volume serat Anda selalu konstan, dan perpotongan rusuk tanpa memotong serat atau variasi ketebalan lokal tidak mungkin dilakukan.”
(Catatan:Untuk studi lebih lanjut tentang ini, lihat https://www.researchgate.net/publication/321081593_Anisogrid_Payload_Adaptor_Structure_for_Vega_Launcher)
Pengarah serat adalah teknik yang saat ini diterapkan pada produksi komposit menggunakan AFP yang memungkinkan serat diterapkan pada jalur lengkung — AFP secara tradisional menggunakan jalur linier lurus. Kemudi serat memungkinkan jalur serat, dan dengan demikian respons mekanis panel komposit, dioptimalkan untuk menunjukkan kinerja yang lebih tinggi dibandingkan dengan laminasi konvensional. Dalam satu contoh, pendekatan ini menghasilkan panel substrat komposit untuk susunan surya pesawat ruang angkasa yang memiliki frekuensi alami pertama 44% lebih tinggi (meminimalkan amplitudo getaran dan memungkinkan redaman lebih cepat) daripada panel konvensional yang setara dengan jalur serat lurus dan massa yang sama. Atau, panel bobot yang lebih rendah dapat dicapai untuk kinerja frekuensi yang sama.
Kemudi fiber memungkinkan desain dan pembuatan suku cadang seperti panel struktural untuk satelit atau komponen alat berat berkecepatan tinggi dengan kinerja yang sangat tinggi. Ini adalah proses berulang, mencapai kualitas tinggi dan konsisten dan memungkinkan desain baru yang inovatif. Ini juga dapat digunakan untuk mengurangi berat untuk desain geometris yang sama. SUMBER | “Teknologi Fiber-Steering untuk panel komposit canggih” (tautan asli diberikan di sini tetapi tidak lagi tersedia melalui server esa-tec:http://www.esa-tec.eu/space-technologies/from-space/fibre-steering -technology-for-advanced-composite-panels/)
“Anisoprinting adalah kombinasi struktur kisi dan kemudi serat yang digunakan untuk mencapai bagian yang dioptimalkan topologi,” kata Antonov. “Ini adalah teknologi kunci untuk komposit cetak. Misalnya, Bagaimana Anda membuat panel badan pesawat untuk pesawat komersial yang memiliki potongan atau lubang?
Dia memberikan tiga teknik berbeda, yang digunakan untuk menghasilkan sampel komposit dengan ketebalan dan berat yang sama, masing-masing dengan lubang mesin CNC (lihat tabel di bawah). Dia mencatat bahwa dalam pengujian kompresi, sampel yang dibuat dengan kemudi serat memiliki beban kompresi ultimit dua kali lipat dari komposit kuasi-isotropik (“aluminium hitam”) dan 30% lebih tinggi dibandingkan dengan laminasi UD dengan kekakuan konstan. “Jadi, kemudi fiber adalah alat yang ampuh,” kata Antonov. “Anisoprinting akan bergerak ke arah kemudi serat AFP saat kami meningkatkan volume dan produktivitas serat, dan AFP akan bergerak ke arah kami dengan lebih banyak fleksibilitas.
"Fleksibilitas" yang dimaksud Anotov adalah ukuran seberapa besar kemungkinan untuk menempatkan serat di sepanjang jalur apa pun dalam ruang tiga dimensi. Arevo, perusahaan lain yang mengkomersialkan pencetakan serat 3D berkelanjutan, mengklaim memiliki jenis fleksibilitas ini. “Teknologi Arevo tidak jauh berbeda dibandingkan dengan perusahaan AFP seperti Coriolis, Automated Dynamics, Electroimpact, dll,” kata Antonov. “Mereka hanya mengecilkannya dan alih-alih menggunakan pita tipis dan lebar, mereka menggunakan yang tebal dan sempit dengan kepala laser AFP. Semuanya sama." Perhatikan bahwa teknologi pencetakan 3D Arevo telah berbasis robot sejak awal. Bagaimana teknologi Anisoprint akan berubah saat beralih ke platform robot?
Contoh sampel komposit cetak 3D Anisoprint menggunakan kemudi serat.
Antonov dan rekan pendirinya (Andrey Azarov, Alexey Khaziev, Mikhail Golubev, dan Zafer Gürdal) berada di universitas baru di bagian barat Moskow yang disebut Institut Sains dan Teknologi Skolkovo (Skoltech), yang didirikan pada 2011. Pada 2014, Antonov sedang bekerja untuk membangun pusat baru Skoltech untuk teknologi komposit dan mulai mengembangkan pencetakan 3D. Direktur pusat komposit pada waktu itu adalah Zafer Gürdal, yang pergi pada tahun 2015, kembali ke McNair Center di University of South Carolina. Yang terakhir sekarang dikenal dengan R&D dalam komposit dan pencetakan 3D serat berkelanjutan.
“Kami memutuskan untuk memisahkan diri dari Skoltech ketika Zafer Gürdal pergi,” Antonov menjelaskan. “Kami telah mengembangkan prototipe print head CFC pada musim panas 2015. Tujuan kami berikutnya adalah mengembangkan printer desktop.”
Anisoprint memperkenalkan printer desktop Composer pada tahun 2017. Mirip dengan printer serat kontinu Markforged, Komposer Anisoprint menggunakan dua nozel cetak:satu untuk penguatan serat kontinu dan satu untuk matriks plastik. Bertempat di dalam ruang cetak kaca, tempat tidur cetak kaca Composer dapat dipanaskan hingga 120 ° C, yang memungkinkan meminimalkan efek dari penyusutan. Saat ini tersedia dalam dua ukuran:
Dengan diameter nozzle standar 0,4 milimeter, kecepatan cetak Composer disebut sebagai 10-80 milimeter/detik tanpa perkuatan dan 1-20 milimeter/detik dengan penguatan serat kontinu. Anisoprint dapat mengekstrusi banyak plastik termasuk PLA, PETG, ABS, nilon dan PC. Ini dapat memperkuat ini dengan bahan serat karbon komposit (CCF) dan baru-baru ini meluncurkan bahan cetak serat basal komposit (CBF).
Namun, Anisoprint sangat berbeda dari teknologi pencetakan 3D serat kontinu lainnya karena pertama menanamkan penguatan serat kontinu dengan termoset polimer dan kemudian mengekstrusi ini ke dalam filamen termoplastik yang meleleh selama pencetakan. “Pendekatan dua matriks ini memastikan porositas rendah, adhesi serat yang baik ke polimer, dan sifat mekanik yang sangat baik,” Antonov menegaskan.
Dia melanjutkan, “Penemu anisogrid luka filamen untuk adaptor muatan peluncur Proton M, V.V. Vasiliev, yang berada di dewan penasihat kami, benar-benar menunjukkan bahwa ide menggunakan matriks ganda termoset-termoplastik (TS-TP) bahan memiliki keunggulan dibandingkan menggunakan termoset tunggal atau matriks termoplastik. Bahan matriks termoset memiliki masalah dengan kerapuhan, sehingga matriks mulai retak jauh lebih awal daripada kegagalan serat. Vasiliev membuktikan bahwa dia bisa mengurangi ini dengan pendekatan matriks ganda.”
Termoset yang digunakan Anisoprint adalah epoksi multi-komponen dan laminasi cetak akhir memiliki kandungan serat hingga 45% sebagaimana diuji oleh Technical University of Munich (TUM).
Penawaran yang dipatenkan Anisoprint meliputi:
Teknologi Komposit Fiber Co-extrusion (CFC) untuk pembuatan aditif menggunakan polimer termoplastik berbeda yang diperkuat dengan serat kontinu (mis., karbon, basal) yang dikonsolidasikan dan diawetkan dalam proses satu tahap otomatis yang tidak memerlukan perkakas atau pasca-pemrosesan.
Perangkat lunak pengiris aura yang menyiapkan model 3D untuk membuat suku cadang menggunakan printer CFC Composer serta printer FFF konvensional.
Printer 3D desktop Composer tersedia dalam tiga ukuran (A4, A3, A2).
PROM keluarga sistem cetak industri dengan opsi robot dan gantry, tersedia secara komersial mulai tahun 2020.
“Robot memiliki kepala cetak yang berbeda karena Anda perlu menggerakkan kepala agar pas dan menjangkau ruang terbatas selama pencetakan,” Antonov menjelaskan. “Dalam pesawat 2D, ini bukan masalah. Tetapi di ruang 3D, Anda perlu meletakkan serat di tempat yang sudah ada beberapa strukturnya. Aksesibilitas yang ideal dicapai dengan jarum. Jadi, kita perlu kompromi, print head yang lebih mirip jarum.”
Dia mencatat perbedaan lain, seperti kontrol industri. “Printer desktop berbasis elektronik konsumen, seperti Arduino. Tetapi untuk sistem robot yang lebih besar, Anda memerlukan kontrol dan antarmuka gerakan industri dan semua jenis jaminan kualitas in-situ, seperti pengukuran laser, yang dimiliki Markforged pada mesin mereka yang lebih besar. Anda juga perlu memodifikasi sensor dan kontrol pemanas/pendingin.” Dia menambahkan bahwa semua ini membutuhkan waktu dan sumber daya, dan prioritas mereka selama dua tahun terakhir adalah mengembangkan mesin desktop, tetapi sekarang mereka juga mengerjakan sistem robotik.”
Antonov menggambarkan perangkat lunak Anisoprint sebagai perangkat lunak yang fleksibel, memungkinkan pengguna pemula dan lanjutan. “Perangkat lunak ini mudah digunakan, tetapi penting bahwa lab R&D memiliki kemampuan untuk mengubah parameter cetak,” jelasnya. Memang, pelanggan termasuk lembaga penelitian MFPA (Weimar, Jerman), Brightlands Materials Center (Geleen, Belanda) dan Technical University of Munich serta produsen termasuk Schunk Carbon Technology, Airbus dan BMW.
Anisoprint memiliki komponen mikrosatelit komposit cetak 3D dengan pengurangan berat hingga 45% vs. logam ringan.
Anisoprint, yang menggembar-gemborkan dirinya sebagai platform bahan terbuka, juga ingin mengembangkan lebih banyak kemitraan untuk bahan dan suku cadang cetak baru. Pada bulan Juni, ia mengumumkan kesepakatan dengan Thought3D yang berbasis di Malta untuk menggunakan perekat Magigoo yang terakhir. Ini menempelkan lapisan cetak pertama ke alas cetak, mencegah bagian terkelupas. “Adhesi lapisan pertama yang buruk adalah salah satu masalah paling umum yang dapat merusak bagian yang dicetak, dan belum tentu pada awal pembuatannya,” Antonov menjelaskan. “Ini sangat penting untuk sistem material terbuka kami, di mana pelanggan dapat memilih dari berbagai jenis termoplastik. Masing-masing memerlukan parameter cetak yang berbeda dan itulah sebabnya kami memperkenalkan beberapa pengaturan lapisan pertama dalam perangkat lunak pengiris Aura kami. Ini juga mengapa kami akan menyertakan tongkat Magigoo di setiap kotak Komposer untuk memastikan pelanggan kami memiliki solusi yang tepat untuk daya rekat lapisan pertama yang baik.”
Anisoprint mengatakan teknologinya dapat diterapkan di banyak bidang, mulai dari dirgantara hingga produk konsumen dan perawatan kesehatan. Salah satu contohnya adalah penyangga kursi pesawat yang menahan beban 1,5 ton dengan pengurangan berat 40% dibandingkan aluminium. Dengan 100 perlengkapan seperti itu di rata-rata pesawat penumpang lorong tunggal, pengurangan berat ini dapat menghemat bahan bakar dan biaya operasional secara keseluruhan secara signifikan.
Dukungan kursi pesawat komposit cetak 3D Anisoprint mencapai penghematan berat 40% vs. aluminium.
Kasus lain adalah piston untuk membentuk pot yogurt, yang digunakan dalam lini produksi susu. Piston semacam itu biasanya dibuat dari poliamida yang digiling, tetapi mengganti bagian tersebut ketika rusak membutuhkan waktu tiga bulan, dengan jalur produksi ditutup selama jangka waktu tersebut. Bagian yang dicetak oleh Anisoprint Composer dilaporkan memiliki masa pakai yang lebih lama dan mengurangi waktu henti lini produksi dari 3 bulan menjadi 24 jam.
Anisoprint memenuhi persyaratan untuk komponen lini produksi susu dengan piston komposit cetak 3D, tetapi dengan waktu penggantian yang berkurang secara drastis.
“Anisoprinting memungkinkan desain dan produksi struktur komposit yang optimal melalui ko-ekstrusi serat komposit,” kata Antonov. “Polimer termoplastik diperkuat dengan serat kontinu, dikonsolidasikan dan diawetkan dalam satu tahap, proses yang sepenuhnya otomatis, tanpa memerlukan pasca-pemrosesan. Hasilnya, kami mendapatkan suku cadang yang beberapa kali lebih kuat, lebih ringan, dan lebih murah daripada logam dan plastik tradisional, serta lebih unggul dari komposit konvensional.”
Pembuluh darah
Di bidang pencetakan 3d sering melihat kata yang disebut “manufaktur aditif .” Manufaktur aditif berarti menciptakan produk baru dari awal . Namun di media sosial, banyak pesan yang tidak jelas, dan pencetakan 3D serta manufaktur aditif sering membingungkan. Banyak orang berpikir pencetakan 3D =manu
Penggunaan komponen perangkat lunak manufaktur aditif berkembang di industri teknologi tinggi. Menurut firma riset pasar MarketsandMarkets (M&M), produksi printer 3D dan output manufaktur aditif tumbuh nilainya menjadi $3,5 miliar pada tahun 2017. Pengadopsi utama manufaktur aditif adalah peralatan
Dengan manufaktur aditif - seperti pencetakan 3D - yang semakin diadopsi, terutama di industri teknologi tinggi seperti aerospace, kami berbicara dengan Ray Bagley, Director of Product Management at Spatial untuk membangun pemahaman tentang tren yang menarik. Dalam wawancara ini Ray meneliti bagai
Sejak revolusi industri, teknologi manufaktur tidak pernah berhenti berkembang. Perusahaan selalu mencari metode produksi yang lebih cepat, lebih murah atau lebih baik. Dalam beberapa dekade terakhir, beberapa proses yang paling dapat diandalkan untuk pembuatan suku cadang kustom termasuk dalam dua
