高通量、低成本…這一融資3.4億的連續纖維增強復合材料3D打印技術有什么特點?
魔猴君 行業資訊 1603天前
從事連續纖維復合材料3D打印生產級應用的創業企業Arris Composites 在今年4月獲得了4850萬美金（約人民幣3.4億）的B輪融資，其目的是實現下一代大眾市場的連續纖維復合材料3D打印生產級應用。
Arris Composites通過其專有的Additive Molding? 制造技術，將增材制造工藝與模具工藝相結合，實現了高強度和輕量化復合零件的批量生產。這種新工藝以與塑料成型產品相同的速度生產高級碳纖維材料。
Arris Composites 創始團隊近日揭示了有關Additive Molding? 技術的部分細節，本期魔猴網將對該技術做進一步的分享。
復雜形狀的定向纖維。來源：CW
當高性能遇到高通量
實現連續纖維增強復合材料復雜零件“批量生產”通常是難以做到的，這也是復合材料領域一直在追求的目標。尤其在汽車制造行業，經濟高效、高通量、高性能復合材料組件制造的市場潛力很大。
在這個市場上更常見的情況是，將復合材料拉伸為非常簡單的輪廓，或者能夠實現短切纖維復合材料復雜組件的大量生產，以及實現連續定向纖維增強復雜組件的低通量生產。盡管相對成熟的自動纖維鋪放（AFP）、連續纖維3D打印等技術正在加快生產周期，但這些技術也尚未達到復雜高性能復合材料組件的批量生產水平。
Arris Composites的Additive Molding（增材成型）技術在高通量和高性能相結合方面的努力，顯示出了彌合連續纖維復合材料零件批量生產市場差距的希望。
Arris來源：Arris
根據Arris Composites的創始人Escowitz ，受限于材料和加工成本、速度，3D打印技術難以實現大批量生產，他們希望找到一種能夠將3D打印連續纖維增強復合材料的性能優勢與速度、成本優勢相結合的方式，開發出一種混合技術來實現定向、連續纖維增強部件的高速成型。預計這項技術將為汽車、消費品等市場廣泛采用復雜的高性能復合材料打開大門。
工藝具有制造小型復雜部件的能力。來源：CW
Additive Molding 的關鍵特點是，從原材料進入到填充模具準備好進行加工的過程再到成品零件脫模是一個一體化的過程。
該過程從干燥的碳纖維絲束開始，纖維束通過浸漬過程預浸成膠帶和絲束形式。預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 具有預浸料帶的生產能力，未來該技術的一項發展是將料帶（和絲束）直接送入下一生產步驟。目前，該公司提供的預浸帶寬度為1到24英寸（約2.5-61厘米）。
接下來，專有的機器人設備將預浸料坯進行成型、切割并將其放入模腔內的最終位置。規定的預浸料準備就緒后，模具將合上并向復合材料施加熱量和壓力以進行固結和固化。
在該技術中，放置材料的機制與自動膠帶鋪放和通常意義上的3D打印過程有所不同，Arris 的技術是對預浸料進行成型，而不是在原地進行固結和粘結。這種方式可以提高預成型過的速度。
3D打印的主要優勢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能夠將三種不同技術的優勢結合在一起，即3D打印的設計范圍、纖維增強復合材料的性能以及模具技術的成本和速度。
關于Additive Molding 與市場上其他高通量纖維增強復合材料制造方式相比的競爭優勢，創始人Escowitz認為，Additive Molding 能夠以高通量的方式將纖維沿著所需的機械加載路徑運行，并在需要的地方增強性能。市場上比較新的快速預成型方法，需要更多的設備投資以及更多切割和固結時間，并且難以達到Additive Molding工藝所能夠達到的纖維排列水平。Additive Molding 工藝中的增材制造步驟，與其他高通量纖維復合材料技術相比，后續所產生的廢料更少，從而極大地促進大批量生產應用中的經濟性。
纖維增強復合材料桁架樣件。來源：CW
Arris展示的桁架展示了定向纖維增強的附加價值。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工藝制造的整個桁架中的材料都得到了優化的定向。兩種方式所用的材料量相同，但增材制造工藝所實現的復雜性釋放了更優性能。
Arris Composites 公司希望顯著降低纖維增強復合材料的制造成本，使之比現有技術低一個數量級。目前，在Additive Molding工藝中模具成型步驟是比較耗時間的，增材制造步驟能夠在模具周期時間的最佳時刻提供鋪層。此外，他們還希望在2020年內開始進行批量生產。
Review
Arris Composites 的B輪融資由臺灣資本（Taiwania Capital）牽頭，來自NEA、Valo Ventures、美國校友投資集團Alumni Ventures Group（AVG）共同投資。
根據NEA，自從NEA于2018年開始與Arris Composites合作以來，NEA見證了Arris Composites制造技術的成熟，并意識到Arris Composites的技術在消費電子、汽車、航空航天和其他行業領域的應用前景。面向下一代產品制造，Arris Composites制造技術可以以新方式大量生產高性能復合材料，為各種產品帶來新的希望。具體來說Arris Composites在以下兩個方面具顛覆潛力：
l 大眾碳纖維產品
Arris Composites通過其專有的Additive Molding?制造技術實現了高強度和輕量化復合零件的批量生產。通過這種新工藝，可以以與塑料成型產品相同的速度生產高級碳纖維材料。為了釋放應用端的潛力，Arris Composites為企業內部設計協作和應用工程團隊開發了獨特的軟件工具。現在，應用端可以通過Arris Composites的設備和軟件設計和生產以前不可能的產品，這些產品具有高度集成性，比金屬更堅固、更輕。
l 跨界的設計革命
Arris Composites的技術已在多個市場上獲得了應用，利用革命性的連續碳纖維增強功能使得產品更輕、更堅固、更智能。一方面，Arris Composites的解決方案滿足了工業和汽車制造領域對尋求耐腐蝕，高強度和耐用的玻璃纖維和碳纖維結構零件制造的需求。另一方面，Arris Composites的解決方案釋放了消費品和體育用品品牌的創新潛力，使得消費領域可以通過提高產品性能和差異化來尋求新的商業優勢。
目前，消費類電子產品是Arris Composites增長最快的市場，其下一代消費類電子設備被設計為更輕、更小、更智能。3D打印技術使得產品更新周期短、創新步伐快，便攜式電子設備很可能是Arris首次向公眾提供的制造產品。
