高通量、低成本…這一融資3.4億的連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料3D打印技術(shù)有什么特點(diǎn)?
魔猴君 行業(yè)資訊 1633天前
從事連續(xù)纖維復(fù)合材料3D打印生產(chǎn)級(jí)應(yīng)用的創(chuàng)業(yè)企業(yè)Arris Composites 在今年4月獲得了4850萬(wàn)美金（約人民幣3.4億）的B輪融資，其目的是實(shí)現(xiàn)下一代大眾市場(chǎng)的連續(xù)纖維復(fù)合材料3D打印生產(chǎn)級(jí)應(yīng)用。
Arris Composites通過其專有的Additive Molding? 制造技術(shù)，將增材制造工藝與模具工藝相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度和輕量化復(fù)合零件的批量生產(chǎn)。這種新工藝以與塑料成型產(chǎn)品相同的速度生產(chǎn)高級(jí)碳纖維材料。
Arris Composites 創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)近日揭示了有關(guān)Additive Molding? 技術(shù)的部分細(xì)節(jié)，本期魔猴網(wǎng)將對(duì)該技術(shù)做進(jìn)一步的分享。
復(fù)雜形狀的定向纖維。來源：CW
當(dāng)高性能遇到高通量
實(shí)現(xiàn)連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料復(fù)雜零件“批量生產(chǎn)”通常是難以做到的，這也是復(fù)合材料領(lǐng)域一直在追求的目標(biāo)。尤其在汽車制造行業(yè)，經(jīng)濟(jì)高效、高通量、高性能復(fù)合材料組件制造的市場(chǎng)潛力很大。
在這個(gè)市場(chǎng)上更常見的情況是，將復(fù)合材料拉伸為非常簡(jiǎn)單的輪廓，或者能夠?qū)崿F(xiàn)短切纖維復(fù)合材料復(fù)雜組件的大量生產(chǎn)，以及實(shí)現(xiàn)連續(xù)定向纖維增強(qiáng)復(fù)雜組件的低通量生產(chǎn)。盡管相對(duì)成熟的自動(dòng)纖維鋪放（AFP）、連續(xù)纖維3D打印等技術(shù)正在加快生產(chǎn)周期，但這些技術(shù)也尚未達(dá)到復(fù)雜高性能復(fù)合材料組件的批量生產(chǎn)水平。
Arris Composites的Additive Molding（增材成型）技術(shù)在高通量和高性能相結(jié)合方面的努力，顯示出了彌合連續(xù)纖維復(fù)合材料零件批量生產(chǎn)市場(chǎng)差距的希望。
Arris來源：Arris
根據(jù)Arris Composites的創(chuàng)始人Escowitz ，受限于材料和加工成本、速度，3D打印技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，他們希望找到一種能夠?qū)?D打印連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的性能優(yōu)勢(shì)與速度、成本優(yōu)勢(shì)相結(jié)合的方式，開發(fā)出一種混合技術(shù)來實(shí)現(xiàn)定向、連續(xù)纖維增強(qiáng)部件的高速成型。預(yù)計(jì)這項(xiàng)技術(shù)將為汽車、消費(fèi)品等市場(chǎng)廣泛采用復(fù)雜的高性能復(fù)合材料打開大門。
工藝具有制造小型復(fù)雜部件的能力。來源：CW
Additive Molding 的關(guān)鍵特點(diǎn)是，從原材料進(jìn)入到填充模具準(zhǔn)備好進(jìn)行加工的過程再到成品零件脫模是一個(gè)一體化的過程。
該過程從干燥的碳纖維絲束開始，纖維束通過浸漬過程預(yù)浸成膠帶和絲束形式。預(yù)浸料帶可以是平坦的，或者可以直接形成所需的輪廓形狀。Arris Composites 具有預(yù)浸料帶的生產(chǎn)能力，未來該技術(shù)的一項(xiàng)發(fā)展是將料帶（和絲束）直接送入下一生產(chǎn)步驟。目前，該公司提供的預(yù)浸帶寬度為1到24英寸（約2.5-61厘米）。
接下來，專有的機(jī)器人設(shè)備將預(yù)浸料坯進(jìn)行成型、切割并將其放入模腔內(nèi)的最終位置。規(guī)定的預(yù)浸料準(zhǔn)備就緒后，模具將合上并向復(fù)合材料施加熱量和壓力以進(jìn)行固結(jié)和固化。
在該技術(shù)中，放置材料的機(jī)制與自動(dòng)膠帶鋪放和通常意義上的3D打印過程有所不同，Arris 的技術(shù)是對(duì)預(yù)浸料進(jìn)行成型，而不是在原地進(jìn)行固結(jié)和粘結(jié)。這種方式可以提高預(yù)成型過的速度。
3D打印的主要優(yōu)勢(shì)之一是能夠在三維空間中以任何方向放置纖維，Arris Composites的Additive Molding 也是如此。Arris Composites能夠?qū)⑷N不同技術(shù)的優(yōu)勢(shì)結(jié)合在一起，即3D打印的設(shè)計(jì)范圍、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的性能以及模具技術(shù)的成本和速度。
關(guān)于Additive Molding 與市場(chǎng)上其他高通量纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制造方式相比的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)始人Escowitz認(rèn)為，Additive Molding 能夠以高通量的方式將纖維沿著所需的機(jī)械加載路徑運(yùn)行，并在需要的地方增強(qiáng)性能。市場(chǎng)上比較新的快速預(yù)成型方法，需要更多的設(shè)備投資以及更多切割和固結(jié)時(shí)間，并且難以達(dá)到Additive Molding工藝所能夠達(dá)到的纖維排列水平。Additive Molding 工藝中的增材制造步驟，與其他高通量纖維復(fù)合材料技術(shù)相比，后續(xù)所產(chǎn)生的廢料更少，從而極大地促進(jìn)大批量生產(chǎn)應(yīng)用中的經(jīng)濟(jì)性。
纖維增強(qiáng)復(fù)合材料桁架樣件。來源：CW
Arris展示的桁架展示了定向纖維增強(qiáng)的附加價(jià)值。如果將桁架的橫截面與具有相同橫截面積拉擠而成的桁架相比，Additive Molding工藝制造的整個(gè)桁架中的材料都得到了優(yōu)化的定向。兩種方式所用的材料量相同，但增材制造工藝所實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性釋放了更優(yōu)性能。
Arris Composites 公司希望顯著降低纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制造成本，使之比現(xiàn)有技術(shù)低一個(gè)數(shù)量級(jí)。目前，在Additive Molding工藝中模具成型步驟是比較耗時(shí)間的，增材制造步驟能夠在模具周期時(shí)間的最佳時(shí)刻提供鋪層。此外，他們還希望在2020年內(nèi)開始進(jìn)行批量生產(chǎn)。
Review
Arris Composites 的B輪融資由臺(tái)灣資本（Taiwania Capital）牽頭，來自NEA、Valo Ventures、美國(guó)校友投資集團(tuán)Alumni Ventures Group（AVG）共同投資。
根據(jù)NEA，自從NEA于2018年開始與Arris Composites合作以來，NEA見證了Arris Composites制造技術(shù)的成熟，并意識(shí)到Arris Composites的技術(shù)在消費(fèi)電子、汽車、航空航天和其他行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景。面向下一代產(chǎn)品制造，Arris Composites制造技術(shù)可以以新方式大量生產(chǎn)高性能復(fù)合材料，為各種產(chǎn)品帶來新的希望。具體來說Arris Composites在以下兩個(gè)方面具顛覆潛力：
l 大眾碳纖維產(chǎn)品
Arris Composites通過其專有的Additive Molding?制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度和輕量化復(fù)合零件的批量生產(chǎn)。通過這種新工藝，可以以與塑料成型產(chǎn)品相同的速度生產(chǎn)高級(jí)碳纖維材料。為了釋放應(yīng)用端的潛力，Arris Composites為企業(yè)內(nèi)部設(shè)計(jì)協(xié)作和應(yīng)用工程團(tuán)隊(duì)開發(fā)了獨(dú)特的軟件工具?，F(xiàn)在，應(yīng)用端可以通過Arris Composites的設(shè)備和軟件設(shè)計(jì)和生產(chǎn)以前不可能的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品具有高度集成性，比金屬更堅(jiān)固、更輕。
l 跨界的設(shè)計(jì)革命
Arris Composites的技術(shù)已在多個(gè)市場(chǎng)上獲得了應(yīng)用，利用革命性的連續(xù)碳纖維增強(qiáng)功能使得產(chǎn)品更輕、更堅(jiān)固、更智能。一方面，Arris Composites的解決方案滿足了工業(yè)和汽車制造領(lǐng)域?qū)で竽透g，高強(qiáng)度和耐用的玻璃纖維和碳纖維結(jié)構(gòu)零件制造的需求。另一方面，Arris Composites的解決方案釋放了消費(fèi)品和體育用品品牌的創(chuàng)新潛力，使得消費(fèi)領(lǐng)域可以通過提高產(chǎn)品性能和差異化來尋求新的商業(yè)優(yōu)勢(shì)。
目前，消費(fèi)類電子產(chǎn)品是Arris Composites增長(zhǎng)最快的市場(chǎng)，其下一代消費(fèi)類電子設(shè)備被設(shè)計(jì)為更輕、更小、更智能。3D打印技術(shù)使得產(chǎn)品更新周期短、創(chuàng)新步伐快，便攜式電子設(shè)備很可能是Arris首次向公眾提供的制造產(chǎn)品。
