Nel 2016, il premiato progetto di ricerca sulla stampa 3D di Atropos sulla stampa 3D di materiali compositi fibrosi continui termoindurenti è nato da una collaborazione tra KUKA , Owens Corning e + Lab , gestita dalla Professoressa Marinella Levi del Politecnico di Milano . L’esclusiva tecnologia brevettata utilizza compositi in fibra continua fotopolimerizzabili tramite un braccio robotico a sei assi.
Lo scorso inverno, la Professoressa Marinella Levi , Michele Tonizzo e Gabriele Natale hanno creato una propria startup, chiamata moi composites , che credono sarà, come dice il professor Levi “una soluzione rivoluzionaria per componenti su misura per il mercato dei compositi “.
Il sito web recita: “A moi progettiamo, progettiamo e costruiamo piccole serie e oggetti su misura.
“A moi forgiamo materiali compositi termoindurenti in parti ad alte prestazioni.”
La startup si è naturalmente evoluta dal progetto Atropos come società spin-off dell’università. Moi utilizza una tecnologia proprietaria dirompente chiamata Continuous Fiber Manufacturing (CFM) in grado di stampare in 3D parti composte termoindurenti ad alte prestazioni che combinano la fabbricazione digitale con l’intelligenza robotica.
CFM non utilizza costosi stampi, che riducono i limiti formali costrittivi e utilizza algoritmi intelligenti per digitalizzare le parti composite. La tecnologia può produrre forme complesse e ad alte prestazioni che altrimenti sarebbero quasi impossibili da creare, e può creare piccole serie e oggetti su misura senza bisogno di attrezzature aggiuntive, risparmiando energia e costi. CFM ottimizza anche la direzione e la posizione delle fibre lungo l’asse principale di sollecitazione dell’oggetto stampato 3D finale in relazione alle sollecitazioni previste che devono resistere, il che rende un’ottima soluzione strutturale che riduce gli scarti e fino al 70% del peso superfluo.
Il processo, che si concentra su matrici termoindurenti con tempi di polimerizzazione più brevi di un secondo, è personalizzabile e scalabile. Le fibre continue possono essere depositate rapidamente, creando prodotti con temperature di lavoro più elevate. La combinazione di queste caratteristiche con le normali funzionalità delle stampanti 3D rende la tecnologia unica e consente al settore dei compositi di creare nuove soluzioni che prima non erano possibili.
L’avvio sta collaborando con molte aziende leader, tra cui Autodesk , KUKA e Owens Corning, e ha integrato il software Netfabb Ultimate di Autodesk nel suo flusso di lavoro. Moi ha anche condiviso i risultati di alcuni dei più recenti casi di studio giunti dalla collaborazione con Autodesk.
Dettaglio della connessione tra telaio e forcella anteriore. I fori per le viti sono descritti dall’intersezione di più linee anziché da un foro praticato, rafforzando la struttura.
Il primo di questi è un telaio per bici BMX, che è stato progettato da moi utilizzando un algoritmo di ottimizzazione basato su voxel e stampato in 3D in tre parti con materiale composito continuo in fibra di vetro. L’algoritmo è stato in grado di generare la soluzione desiderata e il software comprende come stress, forze di compressione e forze di tensione saranno distribuite teoricamente, quindi il progetto è stato creato per essere il più efficiente dal punto di vista strutturale.
In definitiva, utilizzando la tecnologia CFM per creare il telaio consentito per una riduzione del peso del 40% dal telaio in acciaio originale. Non depositando le fibre nella parte posteriore del telaio in modo parallelo al piano, la soluzione strutturale è stata in grado, come detto, di “sfruttare l’anisotropia del materiale”. Il percorso utensile è stato anche in grado di distribuire meglio il carico, poiché gli algoritmi nel processo hanno permesso di ridurre le interruzioni della fibra. La moto e il suo telaio stampato in 3D sono stati presentati per la prima volta a formnext 2017, e sono anche andati in Texas per il recente RAPID + TCT.
È possibile ottenere diversi comportamenti elastici modificando la posizione e l’orientamento delle fibre per soddisfare al meglio le esigenze dell’atleta.
La Superior, una protesi da corsa per arti inferiori, è stata creata da moi durante il lavoro di tesi presso + Lab.
Gli algoritmi di ottimizzazione delle fibre utilizzati per realizzare questa protesi sono stati in grado di ottenere il comportamento elastico desiderato e il progetto definitivo ha dimostrato la sua resistenza con un carico massimo di 150 kg.
Questo case study ha anche dimostrato che è possibile combinare la produzione tradizionale con la tecnologia digitale di moi: un nucleo stampato in 3D ottimizzato in fibra di vetro non ha reso necessario l’uso di uno stampo costoso.
Il processo CFM di Moi è stato applicato anche in un case study riguardante uno skateboard, che è un perfetto esempio del tipo di componenti on demand, personalizzati e ad alte prestazioni che moi può creare con la sua tecnologia innovativa.
CFM ha reso possibile per lo skateboard essere reso rigido dove si trovano i camion, ma flessibile nella sua parte centrale. Inoltre, moi predisse le cavità per le viti dello skateboard e progettò un rinforzo speciale per le sollecitazioni più elevate.
I soggetti di questi ultimi due casi di studio – la protesi e lo skateboard – sono stati anche stampati in 3D durante la notte da un robot autonomo, che è dotato di sensori per fornire feedback in tempo reale e utilizza la piattaforma software di slicing di Autodesk.
Ora, moi ha dimostrato la scalabilità del suo processo robotico autonomo aggiungendo un secondo sistema robotico più grande, grazie alla collaborazione con COMAU . Il nuovo sistema è in grado di stampare oggetti fino a 0,8 mx 1 x 1,2 m, e ha anche migliorato la precisione e la qualità della stampa, che ha “superato i limiti attuali delle dimensioni delle macchine”. Ciò rende possibile post-processare parti con più metodi tradizionali, come la laminazione, una volta montati tutti i pezzi.
La tecnologia della startup è stata testata con le resine fotopolizzabili e le fibre di vetro di Owens Corning e tutti i suoi compositi mostrano comportamenti meccanici coerenti con le previsioni. Per ora, moi sta anche studiando come applicare le fibre di carbonio durante il processo, oltre a migliorare la sua qualità generale con nuove attrezzature e strumenti e sensori aggiuntivi.
