Arevo 2018: Meluncurkan Cetak 3D Serat Kontinu untuk Produksi Industri

SUMBER untuk semua gambar: Arevo.  

CW telah membahas Arevo (Santa Clara, CA, AS) sejak 2014. Dikenal karena penggunaan polimer termoplastik berkinerja tinggi, termasuk polyetheretherketone (PEEK), polyaryletherketone (PAEK), polyetherimide (PEI) dan polisulfen fenilena (PPS), perusahaan juga merupakan pemimpin dalam mengembangkan kontrol robotik tertutup untuk cetak 3D, yang memungkinkan penempatan serat dalam arah z dan di sepanjang kurva 3D. Perusahaan memiliki daftar perkembangan baru, termasuk proses deposisi energi langsung (DED)nya menggunakan pemanasan laser untuk peningkatan kecepatan produksi 100 kali lipat.

CEO baru dan pendanaan Seri B

Jim Miller bergabung dengan Arevo sebagai CEO tiga bulan yang lalu. Ia adalah karyawan awal Amazon dan menghabiskan delapan tahun di Google, terbaru sebagai VP operasi dunia. “Saya sebenarnya telah menghabiskan sebagian besar karir saya membantu perusahaan muda berkembang,” kata Miller, “Saya tertarik dengan pendekatan Arevo terhadap cetak 3D komposit dan melihat peluang besar untuk mengubah cara dunia merancang dan memproduksi struktur rumit di berbagai aplikasi.”

 

Perusahaan juga baru saja menyelesaikan pendanaan Seri Bnya, mengumpulkan $12,5 juta dengan Asahi Glass Co. (AGC, Tokyo, Jepang) memimpin putaran. “Mereka adalah produsen kaca otomotif terbesar di dunia,” kata Miller. “Mereka memiliki hubungan yang baik di industri otomotif dan melihat peluang besar untuk new teknologi komposit dalam aplikasi otomotif.” Investor lainnya termasuk In-Q-Tel (Arlington, VA, AS), Sumitomo Corporation (Tokyo, Jepang) dan Leslie Ventures. Miller mengatakan bahwa Sumitomo, salah satu konglomerat Jepang terbesar dan pemimpin dalam teknologi minyak & gas, tertarik menerapkan teknologi cetak 3D Arevo meliputi aktivitas industri mereka, yang mencakup konstruksi, transportasi, infrastruktur dan energi.

 

Sel manufaktur deposisi energi langsung (DED) Arevo terdiri dari robot industri, printhead dengan pemanasan laser dan platform pembuatan berputar. Printhead (terlihat di kanan selama pemotongan otomatis dan memulai ulang) includes alat manajemen termal dan sistem pengawasan untuk inspeksi in-situ. SUMBER: Arevo.

Produksi industri komposit termoplastik

“Sel manufaktur baru kami menggunakan robot industri standar, platform pembuatan berputar dan laser untuk pemanasan,” Miller menjelaskan. “Kami menyebut proses ini deposisi energi langsung (DED).” Dalam sel manufaktur yang aman laser, robot memiliki printhead end effector dengan alat manajemen termal miliknya, elektronik yang disesuaikan dan sistem pengawasan yang memungkinkan inspeksi in-situ. “Proses sebagian besar hands-off/lights-out,” kata Miller. “Sel baru ini menghasilkan peningkatan kecepatan produksi lebih dari 100 kali lipat.” Direktur teknis utama Wiener Mondesir menambahkan, “Laser menyediakan energi tanpa terbatas. Kami dapat mengontrol itu dan pergi lebih cepat untuk mencapai tarif produksi industri.” Namun Miller menegaskan, “Ini bukan masalah seberapa cepat mesin dapat bergerak atau seberapa banyak bahan dapat diterapkan karena kami membangun komposit struktural kompleks pada satu-empatian biaya komposit tradisional.”

Manufaktur Komposit Non-Tradisional —Proses DED Arevo reportedly memungkinkan produksi bagian komposit termoplastik terpelapis serat kontinu pada ¼ biaya komposit tradisional. (Perhitungan berdasarkan bagian berukuran 1m.) 

“Kami mengejar pembuatan bagian komposit termoplastik skala besar yang ekonomis,” kata Miller. “Kami mendekati manufaktur ini dari perspektif komposit non-tradisional.” Namun, printhead memadukan kemampuan komaksi dan bagian masih mematuhi persyaratan kualitas komposit tradisional. “Kami dapat mencapai bagian komposit termoplastik dengan konten void jauh kurang dari 1%,” Miller mengakui. “Arevo terus meningkatkan prosesnya dan akan memenuhi properti mekanis untuk persyaratan struktur primer di masa depan yang dekat.”

Perangkat lunak Pathfinder

Sebagian dari “perspektif komposit non-tradisional” yang disebutkan Miller di atas adalah investasi Arevo dalam perangkat lunak desain dan proses digital. “Kami telah mengintegrasikan seluruh alur kerja ke dalam perangkat lunak,” kata Miller. “Ia dapat memberikan analisis 3D lengkap dari bagian dan mengembangkan orientasi serat yang dioptimalkan menggunakan modul Additive FEA (AFEA). Banyak kesuksesan kami didorong oleh perangkat lunak dan simulasi produksi bagian. Kami menjalankan desain yang dihasilkan komputer melalui perangkat lunak simulasi proses kami dan ia menunjukkan parameter proses termasuk suhu, jalur cetak, penyimpangan dan penyusutan bahan yang dicetak, serta stres residual. Ini memungkinkan kami untuk benar-benar memahami dan mengoptimalkan proses untuk menghasilkan bagian berkualitas sangat tinggi.”

Dia mengatakan bukti pada perangkat lunak Arevo adalah bahwa properti bagian yang diproduksi berada dalam 5% dari properti simulasi, yang menurut Miller pada dasarnya berada pada tingkat margin kesalahan pengukuran pengujian. Dia menambahkan bahwa Arevo juga menggunakan machine learning dengan cara yang unik.

 

Mengembangkan kemungkinan

Sekitar satu bulan yang lalu, Arevo menunjukkan apa yang menurutnya adalah sepeda pertama yang dicetak 3D di dunia di acara Sea Otter (April 19-22, Monterey, CA, AS). “Tujuan kami adalah untuk menunjukkan apa yang dapat dicapai perangkat lunak dan proses kami,” Miller menjelaskan. “Kami bekerja sama dengan perusahaan desain industri berbasis Colorado Studio West untuk mengembangkan desain kerangka sepeda cantilever.” Dia mencatat bahwa Studio West terkenal di industri sepeda, bekerja sama dengan beberapa produsen terdepan. “Awalnya mereka memberikan desain kerangka yang sangat tradisional,” kata Miller. “Namun kami ingin menunjukkan bagaimana Arevo dapat menerapkan serat kontinu dengan cara baru, jadi kami terus bekerja sama dengan mereka melalui berbagai iterasi.” Dia menambahkan tim Arevo ingin mengoptimalkan kekakuan dan fleksibilitas kerangka sepeda, tetapi juga untuk menunjukkan estetika baru yang mungkin dengan teknologi manufaktur tambahnya. “Kami akhirnya dengan desain sepeda yang sangat unik,” kata Miller. Kerangka sepeda dibuat dengan serat karbon kontinu 12K dan PEEK namun Miller mengatakan juga memungkinkan untuk menggunakan nylon.

 

Kerangka komposit CF dicetak 3D Arevo dapat dengan mudah disesuaikan untuk berbagai produk untuk pasar sepeda termasuk e-bike, sepeda muatan, recumbent, 3-roda, sepeda anak, sepeda lebar, BMX, cruiser dan lebih banyak. SUMBER: Arevo.

Kerangka sepeda bukanlah satu-satunya contoh dari apa yang dicapai Arevo dalam manufaktur tambah komposit. “Perusahaan robotik kecil sedang membangun robot frame besar yang kami bantu untuk meringankan beban pada sebagian kecil biaya bahan tradisional,” kata Mondesir. Arevo juga menyoroti aplikasi impeller dan propeller, di mana manfaat yang dilaporkan mencakup:

• Produksi on-demand untuk mengelola biaya inventori
• Efisiensi lebih tinggi dibanding konstruksi logam
• Tahan terhadap lingkungan pelayanan
• Geometri kompleks yang tidak mungkin dengan manufaktur lama.

Jalur menuju produksi industri

Miller mengatakan tujuan pertama untuk 2018 adalah memasang sel manufaktur DED delapan dan membangun kapasitas untuk menanggulangi backlog bagian produksi mereka. “Kami akan mulai mengirimkan produk dalam jumlah besar tahun ini,” katanya. Perusahaan juga bekerja sama dengan pelanggan strategis pada aplikasi kunci dan pengembangan produk. “Fokus utama ketiga kami adalah untuk melanjutkan penyempurnaan proses deposisi untuk meningkatkan kecepatan sambil mempertahankan kualitas dan hasil,” kata Miller. “Kami juga akan menunjukkan bagian dengan serat dan ukuran tow yang berbeda.” Dia mengatakan proses DED dapat menangani bentuk dan diameter tow yang bervariasi, hingga 24K tow. “Kami dapat mencetak dengan PEKK, PAEK, PPS dan juga dengan serat kontinu kaca dan aramid,” tambah Miller.

Bagaimana dengan mencetak dengan kabel dan serat optik untuk struktur komposit multifungsi? “Itu pada dasarnya hanya serat lain untuk kami,” kata Miller. Demonstrasi kemampuan ini sejauh ini telah di laboratorium. “Kami sedang melihat kekayaan intelektual dan memiliki R&D berlangsung di bidang ini,” tambahnya.

 

 

 

“Tidak ada yang mencegah kami menggunakan beberapa tow dan/atau tape,” berpendapat Miller. “Dan benar-benar tidak ada batas pada ukuran apa yang dapat kita cetak. Kami sedang membuat bagian 2.5m x 1.5m untuk perusahaan penerbangan dan juga mempertimbangkan menggunakan beberapa robot bersama-sama. Perusahaan telah mengembangkan sel manufaktur DEDnya untuk modular, mampu mengintegrasikan operasi sekunder seperti finishing untuk menghasilkan permukaan berkualitas tinggi. 

Kami juga dapat menempatkan printhead kami pada robot industri mana pun, jadi teknologi kami dapat diintegrasikan ke dalam proses yang ada atau proses yang sepenuhnya baru.” Dia menegaskan bahwa Arevo “tidak dalam bisnis printer, namun adaptabilitas ini membuka beberapa peluang. Perusahaan memiliki 55 paten yang diterbitkan, menunggu atau dalam proses pengajuan.

Bagaimana dengan desain generatif? Apakah Arevo melihat dirinya sebagai pemain yang membantu mewujudkan pendekatan baru ini ke desain dan manufaktur? “Desain generatif sangat berbeda dari apa yang kami lakukan karena dapat menghasilkan desain yang sulit diproduksi, yang mendorong biaya,” jawab Miller. “Pendekatan kami adalah untuk menyertakan optimasi untuk manufaktur sejak awal.”