Manufatura de Fibra Contínua: Unindo Impressão 3D com Processamento Avançado de Fibra

Manufatura de fibra contínua (CFM) é o processo de impressão 3D/deposição de fibra contínua patenteado pela moi composites (Milão, Itália). A empresa foi estabelecida em fevereiro de 2018 pela engenheira de materiais e professora Marinella Levi, engenheiro de design Gabriele Natale e arquiteto Michele Tonizzo. Foi derivada do +LAB, um hub colaborativo de impressão 3D que Levi fundou no Politecnico di Milano.

CFM foi patenteado em 2015 e demonstrado em 2016 através do projeto Atropos, que envolveu impressão de uma pá de hélice de fibra de vidro/epóxi contínua usando robô industrial Kuka. A pá apresentava treliça interna e casca externa demonstrando tanto um laminado multiaxial (0°, 45°, etc.) quanto colocação de fibra ao longo de eixo não linear. A moi composites desenvolveu um sistema de segunda geração usando robô Comau com envelope de construção de 1,0 x 0,5 x 0,8m de altura. "Também usamos robôs maiores com mesas rotativas e volumes de construção maiores, demonstrando que nossa tecnologia é facilmente escalável", diz co-fundador Tonizzo. "Atualmente podemos imprimir com cura UV em epóxi, acrílico e éster vinílico", ele diz, "mas não estamos presos a cura UV." Fibra de vidro até 2400 tex e fibra de basalto imprimiram muito bem e a moi composites está agora trabalhando com carbono, embora não com resinas de cura UV. A empresa também pode imprimir com fibras condutoras elétricas e está produzindo peças para aplicações biomédicas, marítimas, óleo e gás, e aeroespaciais, principalmente usando fibra de vidro. Também está desenvolvendo uma cabeça de impressão all-in-one de terceira geração com sistema para aplicar pressão nas fibras, sensores, mecanismos de corte e ferramenta de fresamento. Tonizzo diz que isso fechará a lacuna entre impressão 3D e colocação automatizada de fibra (AFP). "Impressão 3D não alcança o desempenho de AFP, mas CFM oferece mais flexibilidade. Já podemos imprimir com fibras de 0,25 mm de espessura e temos a capacidade de criar curvas e colocar fibras contínuas na posição ideal", ele adiciona.

Processamento híbrido é um conceito que a moi composites já explorou, um de seus sucessos sendo a prótese de membro inferior leve, baixo desvio Superior. A prótese é feita com núcleo interno de fibra de vidro contínua impressa que é então revestida com pele de tecido de fibra de carbono hand-layup, cura apenas com bolsa de vácuo e epóxi. "Todo o design reduz desvio e aumenta personalização enquanto reduz significativamente custo e tempo de produção", diz Tonizzo.

Parte desta otimização é produzida através do design digital e fluxo de trabalho, que usa software Autodesk com algoritmos da moi composites para otimização de tensão e caminho. É isso que produz o caminho de fibra otimizado para tanto as cargas estruturais quanto o processo de deposição de fibra.

CFM está aberto a uma variedade de materiais e inovações de design exploradas pelo +LAB, incluindo padrões de preenchimento 3D impressos com resposta elástica ajustável, e impressão com matrizes inovadoras como geopolímeros, que se comportam como concreto. À medida que a moi composites continua avançando sua tecnologia CFM, ela venderá cabeças de impressão e máquinas? "Sim, mas no futuro", diz Tonizzo. "Por enquanto, estamos produzindo peças e levando a tecnologia à instalação do cliente, usando nosso know-how, cabeça de impressão e software para realizar soluções de peças sob demanda. Também estamos buscando investidores para escalar ainda mais máquinas e processos CFM para oportunidades de mercado comercial."

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