Arris Composites adotta un nuovo approccio alla stampa 3D in fibra di carbonio
I compositi sono sempre stati una tecnologia magica che può alleggerire le cose e dare loro un’eccellente resistenza al peso. Ampiamente utilizzati in applicazioni di nicchia, i compositi, inclusi i materiali rinforzati con fibra di carbonio , sono entrambi estremamente interessanti ed esclusivi. Non sono facili da realizzare, né sono stati particolarmente adatti per la produzione di massa.
Ethan Escowitz vorrebbe cambiare la situazione. In qualità di CEO di Arris Composites , lui e il suo team hanno sviluppato una tecnica che consiste in un mash-up stampa-stampaggio 3D, automatizzando la produzione o parti con buone finiture consentendo agli utenti di posizionare e cambiare materiale in posizioni specifiche. Attraverso il controllo anche dell’allineamento delle fibre nelle aree ad alto stress, le parti possono essere ottimizzate. Il processo automatizzato fornirà quindi, si spera, una buona economia, una buona finitura superficiale e la resistenza, le tolleranze e la ripetibilità adeguate. Se il processo può anche utilizzare molte resine e materiali in fibra, potrebbero essere in grado di soddisfare il mercato in cui il mercato ha bisogno e può permetterselo.
La tecnologia di Additive Molding di Arris funziona attraverso l’estrusione di fibre continue che vengono poi ricoperte di resina durante la forma. Queste fibre sono allineate e depositate lungo i “vettori di sollecitazione 3D” della parte stessa. Il pezzo viene quindi stampato, compresa la possibilità di inserire lamine metalliche , e quindi riscaldato selettivamente per induzione.
L’azienda spera di poter realizzare parti ottimizzate che possono essere più sottili, più leggere, più resistenti grazie a specifici rinforzi in fibra. Inoltre, è anche possibile incorporare l’elettronica durante il processo di produzione. Arris desidera anche combinare più materiali in fibra all’interno della stessa parte, inclusi inserti e simili. E l’azienda spera di fare tutto questo con una filiera localizzata.
Escowitz mi ha spiegato il mercato dei compositi in questo modo: “Immagina di poter costruire una casa con compensato e due per quattro e, sul mercato, tutte le aziende produttrici utilizzano solo compensato o due per quattro. È così che va l’attuale mercato dei compositi, ma possiamo usare sia il compensato che il doppio per quattro, non solo l’uno o l’altro “.
Escowitz è arrivato ad Arris attraverso periodi a Fathom e Arevo, dove ha incontrato la co-fondatrice Riley Reese. Quest’ultimo lavorava anche all’istituto di ricerca olandese TNO dopo un periodo ad Arevo. I due hanno esaminato fondamentalmente il funzionamento dei compositi e hanno scoperto che il layup manuale era costoso e richiedeva molta manodopera, mentre i processi automatizzati richiedevano un enorme investimento iniziale ed erano limitati nelle geometrie che potevano affrontare.
Il processo di Arris, tuttavia, può realizzare in modo efficiente parti ben rifinite in modo relativamente economico. Attraverso la posa selettiva di fibre continue, l’azienda può anche rinforzare alcune aree di una parte e modificare le proprietà a livello locale. Il team spera che la sua tecnologia porterà nuovi tipi di parti e nuove tecnologie non solo nel settore aerospaziale e in altre applicazioni di fascia alta, ma anche nelle aree dei tamburi.
Lo sviluppo dell’azienda è stato accelerato quando hanno incontrato l’ex CEO di Autodesk Carl Bass, che ha contribuito all’incubazione dell’azienda. Bass è un fan, così come l’ex CEO di GE Jeff Immelt, che li ha visitati per eseguire la due diligence per l’investitore NEA e ne è rimasto impressionato. Ho dovuto scoppiare a ridere all’idea di mandare Jeff Immelt a fare due diligence su una startup perché l’idea di qualcuno con quel curriculum che osservava il tuo processo mi suonava così lontano. In gran parte sconosciuto, il riconoscimento di Arris proviene da nerd della produzione di dadi e bulloni come Immelt.
L’azienda si concentra sul rendere i compositi una tecnologia conveniente per molte applicazioni di produzione. Proprio il genere di cose per far correre le menti manifatturiere ma annoiare tutti gli altri. Escowitz afferma che il loro obiettivo è portare i materiali compositi “a una soglia di prestazioni e con le latitudini di progettazione, ma entro i vincoli di costo delle industrie potrebbe avere un impatto in modo che le aziende che potrebbero trarre vantaggio da queste nuove forme e nuove tecnologie possano effettivamente adottarli . “
Ha contrastato questo approccio con la stampa 3D, dove “gran parte dell’additivo è disaccoppiato dalla realtà, con prestazioni e prezzo delle parti che non corrispondono mai e pochissima idoneità all’applicazione”. Ha continuato: “Quello che speriamo di avere è l’uso di fibre allineate, nuove funzionalità, multi-materiali, consolidamento delle parti” nella produzione scalabile. Arris è completamente integrato verticalmente, il che fornisce all’azienda il giusto “rapporto qualità-prezzo e una reale sensibilità ai costi” per rendere i compositi onnipresenti.
Un esempio che può indicare è un documento fatto insieme alla società aerospaziale Northrop Grumman , dove hanno preso una staffa aerospaziale in titanio da 76 grammi che è stata stampata in 3D ma non ottimizzata per topologia, rispetto a una topologia del 30% più leggera, 56 grammi. staffa ottimizzata in titanio stampato in 3D. Il team ha quindi realizzato una staffa Arris Composites più leggera del 71% con un peso di soli 16 grammi. Se l’azienda potesse qualificare e realizzare questo tipo di componenti con prestazioni di lunga durata simili a quelle delle parti in titanio, Arris avrebbe reali opportunità nel settore aerospaziale e altrove.
Escowitz ha anche sottolineato: “La rigidità aumenta in modo esponenziale, mentre il peso e l’uso di materiale aumentano come frazioni di percentuale. Quando si ottimizzano le strutture per la rigidità, gli spessori delle pareti delle strutture chiuse diventano molto sottili, ed è per questo che il nucleo a nido d’ape, i tubolari, le travi e le strutture simili sono ideali. Arris è ideale per realizzare strutture reticolari aperte, dove non riduciamo la tenacità ma possiamo aumentare la rigidità e lo spessore, senza sprecare materiale nella produzione. Con altri processi, dovremmo tagliare tutte queste aree aperte “.
Quindi, attraverso gli occhi di Arris, tutto è un traliccio o tutto potrebbe essere. E le staffe sono solo blocchi LEGO per tralicci più grandi. Oltre alla possibilità di realizzare strutture più grandi da queste capriate, le applicazioni aerospaziali e dei droni sono ovvie (come l’interesse di Northrop). Insieme alla produzione locale, le applicazioni militari sono infinite. Per il drone Skydio , Arris ha trasformato 17 parti in una. Inoltre, la parte poteva essere ottimizzata dove contava e anche la schermatura RF e i materiali abilitanti venivano posati dove contavano, il tutto utilizzando una tecnologia di produzione locale con sede negli Stati Uniti.
Escowitz indica parti che hanno pareti e giunzioni sottili, come custodie per telefoni cellulari, attrezzature sportive, dispositivi indossabili, custodie elettroniche, fili conduttivi realizzati all’interno di parti, nonché riduzione delle dimensioni delle parti, maggiore integrazione e parti più sottili come altre potenziali applicazioni. Oltre a “puntellare la produzione di droni”, ha una visione più ampia di come, poiché l’ingegneria “mette più funzionalità in ogni parte, utilizza più materiali e utilizza più parti, abbiamo finito con più complessità, ma ora possiamo diminuire contare aumentando le prestazioni. E possiamo farlo in modo conveniente in una catena di approvvigionamento più semplice, creando una parte geometricamente ideale senza scarti. “
Ci sono, ovviamente, problemi con i compositi in termini di fragilità e riciclabilità , che Escowitz spera di soddisfare tramite rinforzo, così come caratteristiche che saranno annunciate nei prossimi mesi. Tutto sommato, la loro attenzione all’efficienza in termini di costi in particolare mi ha entusiasmato. Dubito ancora che i compositi siano una soluzione reale per milioni di parti, ma sono diventato più convinto che Arris potrebbe portare molta innovazione nel mercato della stampa 3D in molte applicazioni.
