Wawancara Pakar:Co-Founder Arevo Wiener Mondesir Tentang Memproduksi Rangka Sepeda Serat Karbon Cetak 3D Pertama di Dunia

Perusahaan yang berbasis di Silicon Valley, Arevo, menjadi berita utama pada tahun 2018 setelah meluncurkan apa yang disebutnya sebagai kerangka sepeda serat karbon cetak 3D pertama di dunia. Kasus penggunaan memamerkan kemampuan unik dari teknologi pencetakan 3D komposit milik Arevo, yang menggabungkan robotika dan perangkat lunak untuk menghasilkan komponen komposit yang ringan dan dapat disesuaikan.

Sejak itu, Arevo bermitra dengan pabrikan sepeda, Franco Bicycles, untuk menghadirkan rangka unibody serat karbon cetak 3D untuk merek eBikes baru.

Minggu ini, kami senang berbicara dengan Wiener Mondesir, Co-Founder dan Chief Technology Officer Arevo, tentang teknologi milik Arevo, manfaat pencetakan 3D komposit, dan masa depan manufaktur komposit.

Bisakah Anda memberi tahu kami sedikit tentang Arevo?

Di Arevo, tujuan kami adalah memungkinkan pembuatan suku cadang komposit dalam skala besar. Kami melakukan ini dengan perpaduan robotika, material, dan perangkat lunak.

Jika Anda melihat industri komposit, manufaktur suku cadang komposit merupakan peluang yang sangat besar. Serat karbon bisa lebih kuat dari beberapa logam dan ringan, sehingga memiliki daya tarik yang luas di banyak industri.

Namun karena beberapa alasan, adopsi manufaktur komposit telah terhambat, sehingga peluang tersebut tidak ditangani. Salah satu alasannya adalah karena proses manufaktur yang tidak efisien.

Manufaktur komposit saat ini sangat padat karya, sumber daya dan modal, yang berarti tidak benar-benar berskala ke volume besar. Industri yang benar-benar mampu memanfaatkan manufaktur komposit adalah industri yang mampu membayar kasus bisnis, seperti industri kedirgantaraan dan otomotif kelas atas.

Selain itu, ada siklus desain yang panjang karena perangkat lunak yang tidak memadai dan simulasi yang tidak efisien. Alasan lain yang sering diabaikan adalah kurangnya pemahaman tentang komposit di industri lain.

Arevo menangani semua masalah ini. Kami memikirkan kembali manufaktur komposit dengan menggunakan apa yang kami sebut digitalisasi komposit.

Kami telah memilih untuk memecahkan masalah ini dengan mengembangkan perangkat lunak yang menghapus kesenjangan pengetahuan.

Anda memulai dengan model 3D dan perangkat lunak kami melakukan analisis, menghasilkan orientasi akhir yang optimal, jumlah material yang tepat, dan menghasilkan instruksi untuk membuat komponen menggunakan teknologi fabrikasi kami.

Mari kita ambil contoh jaring laba-laba. Ketika Anda melihat jaring laba-laba, itu adalah struktur 3D yang memiliki jumlah material yang tepat untuk tujuannya.

Serat, atau sutra dalam hal jaring laba-laba, hanya menggunakan bahan dalam jumlah yang tepat dan ditempatkan dengan sempurna di tempat yang diperlukan. Kami mengambil inspirasi dari hal itu ketika menemukan cara optimal untuk komponen komposit pencetakan 3D.

Jadi itulah misi kami sebagai perusahaan:memungkinkan pembuatan komposit dalam skala besar.

Apa manfaat pencetakan 3D komposit?

Komposit serat karbon menawarkan rasio kekuatan-terhadap-berat yang hebat, sehingga Anda mendapatkan bahan yang sangat kuat namun ringan.

Jika Anda melihat tren dalam pencetakan 3D, banyak teknik yang berbeda menggunakan struktur kisi untuk logam ringan, yang secara alami padat dan berat.

Tetapi jika Anda memulai dengan bahan yang ringan dan kuat seperti serat karbon sejak awal, Anda akan mendapatkan hasil akhir lebih cepat. Jadi komposit jauh lebih cocok untuk aplikasi tertentu daripada jenis produk struktur kisi logam, yang terlihat bagus tetapi tidak selalu sesuai dengan tujuannya.

Komplikasi dengan serat karbon adalah sifatnya yang anisotropik, artinya kuat dalam satu arah. Itulah yang membuatnya sedikit lebih sulit untuk ditangani tanpa alat khusus.

Di Arevo, kami telah mengembangkan perangkat untuk desainer, jadi Anda tidak perlu memiliki gelar PhD untuk memproduksi dengan komposit serat karbon. Perangkat lunak kami menangani itu.

Rangka sepeda yang dicetak dengan serat karbon 3D dipublikasikan secara luas saat diluncurkan. Bagaimana proses pembuatan rangka sepeda, dari desain hingga produksi?

Aplikasi khusus itu dimulai sebagai cara untuk menunjukkan apa yang mungkin dengan teknologi.

Rangka sepeda sangat mudah diakses, tetapi memiliki bentuk yang sangat kompleks dan merupakan struktur besar yang membutuhkan beban, torsi, dan kemampuan untuk menahan beban. Jadi itu adalah aplikasi yang sempurna untuk mendemonstrasikan teknologi kami.

Jika Anda melihat ke belakang dan melihat sepeda komposit tradisional hari ini, mereka melalui desain untuk membuat prototipe, dan kemudian sampai ke produksi. Proses itu memakan waktu hampir satu tahun.

Selanjutnya, sepeda komposit tradisional diproduksi dengan menggunakan proses yang sangat manual. Bingkai diikat bersama dari 20 hingga 30 bagian dan sebanyak 40 orang menyentuh setiap bingkai. Ini adalah proses yang sangat padat karya dan Anda berakhir dengan produk berbiaya sangat tinggi yang belum tentu berskala.

Desainnya juga sangat mirip, jadi Anda tidak bisa mendapatkan banyak penyesuaian.

Dengan teknologi kami, kami mempersingkat proses ini dari hampir satu tahun menjadi hanya beberapa hari. Perangkat lunak Arevo mengambil desain CAD dan melakukan desain generatif isotropik pada bingkai yang dibuat oleh seorang desainer. Ini juga mengoptimalkan orientasi dan melakukan analisis prediktif.

Langkah selanjutnya terjadi di fasilitas manufaktur kami. Kami membangun fasilitas manufaktur di California yang dapat memproduksi rangka sepeda khusus sesuai permintaan dengan memanfaatkan teknologi robotik dan deposisi kami.

Ketika kami meluncurkan sepeda, kami didekati oleh semua produsen sepeda besar karena mereka tertarik dengan kebebasan desain teknologi yang ditawarkan.

Jika melihat desain rangka sepeda Arevo, sebenarnya mengambil jalan memutar dari desain sepeda konvensional. Tidak memiliki tempat duduk, misalnya, dan terlihat sangat berbeda dari sepeda tradisional.

Sepeda Arevo adalah sepeda unibody yang dibuat dengan serat karbon yang sangat kuat yang berorientasi pada orientasi optimal dalam ruang 3D. Kami dapat mencapai desain dalam struktur unibody yang membuatnya sangat kokoh dan ringan.

Kita dapat menyetel pengendaraan sepeda yang sebenarnya menggunakan perangkat lunak. Kami dapat menyesuaikan kekakuan di bagian tertentu dari sepeda dan memungkinkan pengendaraan yang lebih goyang jika diinginkan, sesuai permintaan. Dengan sepeda tradisional, pada dasarnya Anda selalu mencoba membuat rangka yang sama berulang kali.

Bingkai cetak 3D, di sisi lain, membuka model bisnis baru untuk industri yang terbiasa dengan proses panjang memperkenalkan sepeda baru ke pasar. Saat ini ada sekitar satu juta bingkai komposit yang dibuat setahun. Dan sekarang Anda benar-benar dapat memperkenalkan bingkai yang sangat disesuaikan sesuai permintaan dengan teknologi kami.

Tujuan kami adalah terus membuat aplikasi baru yang memanfaatkan kemampuan ini.

Apakah pendekatan khusus untuk produksi merupakan model bisnis yang skalabel?

Ada nilai besar dalam kustomisasi dalam hal sepeda. Setiap orang itu unik. Anda menjadi lebih lelah ketika Anda tidak mengendarai sepeda yang dirancang atau diatur atau disesuaikan dengan rangka Anda. Jadi sepeda sebenarnya adalah kendaraan yang baik untuk menunjukkan nilai kustomisasi.

Ada keseluruhan tren seputar mobilitas mikro dan kemampuan untuk berjalan-jalan dengan kendaraan yang sangat nyaman. Sepeda mewakili itu. Di banyak negara yang berbeda, ini adalah bentuk transportasi yang dominan.

Saat Anda membutuhkan kustomisasi untuk bentuk dan fungsi, Anda tidak dapat melakukannya dengan cara pasar massal. Namun dengan teknologi kami, konsumen dapat mendesain bingkai dan perangkat lunak kami dapat menjamin bahwa bingkai yang mereka rancang secara struktural baik.

Kemudian mereka dapat mengirimkannya ke sel pencetakan 3D kami untuk membuat sepeda itu sesuai permintaan. Jadi proses dari konsep hingga produksi sangat disederhanakan.

Aplikasi lain apa yang Anda bayangkan dengan teknologi Anda?

Hari ini kami fokus pada aplikasi sepeda dan mobilitas. Ini adalah aplikasi yang dapat memanfaatkan proposisi nilai yang kami tawarkan, yang sangat ringan, rasio kekuatan-terhadap-berat yang tinggi, dan produk yang disesuaikan.

Jika Anda melihat seluruh industri, sangat penting untuk meningkatkan kinerja di sektor olahraga, serta di industri otomotif, energi dan kedirgantaraan.

Kami memiliki banyak aplikasi berbeda yang sedang kami kerjakan yang memerlukan ringan, kinerja tinggi, dan penyesuaian tinggi. Dan itulah area utama di mana teknologi kami dapat digunakan.

Bagaimana robotika cocok dengan teknologi Anda?

Saat Anda melihat pencetakan 3D, sebagian besar pencetakan 3D berbasis lapisan, dan lapisan disimpan dalam bidang X dan Y. Ketika Anda melihat sifat bagian yang dibuat dengan proses itu, mereka cenderung menderita di arah Z.

Kami menggunakan robot enam sumbu yang sepenuhnya diartikulasikan untuk menyimpan serat karbon kami di arah X, Y dan Z. Kami telah menghilangkan masalah kekuatan Z yang mengganggu teknologi berbasis lapisan lainnya karena kami dapat berbaring di arah Z. Itulah salah satu kemampuan unik dari teknologi deposisi kami. Robotika memainkan peran besar dalam hal itu.

Aspek kedua adalah skala bagian yang dapat dicetak. Saat ini, sebagian besar sistem diturunkan ke amplop build tertentu, artinya Anda hanya dapat membuat bagian dengan ukuran tertentu. Jika Anda melampaui ukuran tertentu, bagian tersebut perlu dipotong menjadi sub-rakitan untuk membuat struktur yang lebih besar.

Robot kami menyediakan kemampuan build envelope yang tak terbatas karena kami dapat menempatkan robot kami di gantry untuk membuat suku cadang dirgantara. Pada saat yang sama, robot yang sama dapat membuat sepeda. Jangkauan robot kami adalah volume setinggi empat meter. Pada dasarnya, ini sangat skalabel dalam hal memberi kami amplop cetak besar itu.

Bagaimana Anda menggambarkan keadaan pasar pencetakan 3D komposit saat ini? Seberapa canggih teknologinya?

Industri komposit sudah cukup lama melakukan aditif. Hanya saja kerumitan geometrinya sangat terbatas pada apa yang bisa Anda muat pada cetakan, seperti bagian dengan kelengkungan yang sangat kecil. Selain itu, lapisan biasanya diletakkan secara manual, menghasilkan bagian yang cukup terbatas dalam kerumitannya.

Jadi, pencetakan 3D komposit sudah ada sejak lama. Tapi sekarang hal-hal seperti robotika otomatis atau sistem mekatronik, yang mengotomatiskan penempatan serat, memungkinkan geometri yang lebih kompleks.

Ada banyak perusahaan yang mengambil pendekatan berbeda untuk mengotomatisasi manufaktur komposit, dari berbagai jenis sistem resin hingga menargetkan kasus penggunaan yang berbeda.

Dan itu sangat membantu.

Secara keseluruhan, saya pikir sektor pencetakan 3D komposit dalam keadaan sehat, dengan Arevo memimpin.

Apa saja tantangan yang dihadapi industri ini, baik pencetakan 3D secara umum atau pencetakan 3D komposit secara khusus?

Saya pikir tantangan terbesar berasal dari kurangnya alat perangkat lunak yang tersedia untuk mengeksplorasi apa yang mungkin dengan aditif. Anda memiliki pola pikir untuk melihat teknik manufaktur tradisional, dan kami dididik dengan teknik manufaktur tradisional.

Orang sering mulai dengan suku cadang yang dibuat dengan cara tradisional dan ingin memaksa aditif pas untuk bagian itu, tetapi yang tidak selalu cocok.

Tetapi ketika Anda benar-benar memanfaatkan apa yang dapat Anda lakukan dengan aditif, apakah itu berbasis logam atau komposit atau polimer, dalam hal keunikan dan kompleksitas, Anda benar-benar membutuhkan alat untuk memandu Anda melalui proses itu dan memberi tahu desainer dan insinyur.

Bagaimana Anda melihat industri ini berkembang selama lima tahun ke depan?

Ini sangat menggembirakan. Sejak awal Arevo, kami selalu fokus pada suku cadang produksi.

Saat Anda melihat industri saat ini, sangat menggembirakan melihat semua orang membicarakan tentang suku cadang produksi. Itu tema umum.

Ke depan, saya berharap industri mulai berbicara tentang kualitas dan skalabilitas juga. Saat Anda mulai membuat produk, produksi dalam skala besar dan dengan pengulangan yang lebih besar akan menjadi fokus utama industri ini.

Memastikan kualitas suku cadang dan proses adalah topik pembicaraan besar untuk manufaktur aditif saat ini. Apa pendekatan Arevo untuk ini?

Salah satu terobosan penting yang dapat dicapai Arevo adalah proses deposisi berbasis laser kami.

Selanjutnya, kami menggunakan algoritma pembelajaran mesin yang mampu melakukan inspeksi di tempat. Kami memiliki rangkaian sensor dan kami dapat melakukan inspeksi in situ pada bagian yang sedang diproduksi.

Hal ini memungkinkan kita untuk mendapatkan bahan cetakan yang sangat homogen dengan rongga kurang dari 1%. Anda dapat melakukan penampang melintang suatu bagian dan ketika Anda membawanya di bawah mikroskop, Anda dapat mengamati bahan cetakan yang sangat homogen.

Ini berarti suku cadang berkualitas tinggi saat Anda menggunakan aplikasi yang sangat menuntut seperti dirgantara. Kontrol kualitas in situ, dikombinasikan dengan pemantauan loop tertutup kami, memungkinkan kami memiliki kualitas yang dapat diulang dan diprediksi.

Apa 12 bulan ke depan untuk Arevo?

Dalam 12 bulan ke depan, kami akan fokus pada eksekusi manufaktur. Sejak kami meluncurkan sepeda, kami sebenarnya memiliki lebih banyak permintaan daripada yang dapat kami penuhi. Tujuan kami untuk tahun depan adalah untuk terus meluncurkan aplikasi baru, tetapi terutama untuk meningkatkan kapasitas kami untuk memenuhi permintaan saat ini.

Untuk mempelajari lebih lanjut tentang Arevo, kunjungi: https://arevo.com/