Fabricación con fibra continua: Fusionando impresión 3D con procesamiento avanzado de fibras

La fabricación con fibra continua (CFM) es el proceso de impresión 3D/deposición de fibra continua patentado por moi composites (Milán, Italia). La empresa se estableció en febrero de 2018 por la ingeniera de materiales y profesora Marinella Levi, el ingeniero de diseño Gabriele Natale y el arquitecto Michele Tonizzo. Se escindió del +LAB, un centro colaborativo de impresión 3D que Levi fundó en el Politécnico de Milán.

CFM fue patentado en 2015 y demostrado en 2016 a través del proyecto Atropos, que implicaba imprimir una pala de hélice de fibra de vidrio/epoxi continua usando un robot industrial Kuka. La pala presentaba una celosía interna y una carcasa exterior demostrando tanto un laminado multiaxial (0°, 45°, etc.) como colocación de fibra a lo largo de un eje no lineal. Moi composites ha desarrollado un sistema de segunda generación usando un robot Comau con envolvente de construcción de 1,0 x 0,5 x 0,8 m de altura. "También hemos usado robots más grandes con mesas rotativas y volúmenes de construcción mayores, demostrando que nuestra tecnología es fácilmente escalable", dice el cofundador Tonizzo. "Actualmente podemos imprimir con curado UV en epoxi, acrílico y éster vinílico", dice, "pero no estamos atados al curado UV". Fibra de vidrio hasta 2400 tex y fibra de basalto han impreso muy bien y moi composites está trabajando ahora con carbono, aunque no con resinas de curado UV. La empresa también puede imprimir con fibras eléctricamente conductoras y está produciendo piezas para aplicaciones biomédicas, marinas, petróleo y gas, y aeroespaciales, principalmente usando fibra de vidrio. También está desarrollando una cabeza de impresión todo-en-uno de tercera generación con un sistema para aplicar presión a las fibras, sensores, mecanismos de corte y una herramienta de fresado. Tonizzo dice que esto cerrará la brecha entre impresión 3D y colocación automática de fibras (AFP). "La impresión 3D no logra el rendimiento de AFP, pero CFM ofrece más flexibilidad. Ya podemos imprimir con fibras de 0,25 mm de espesor y tenemos la capacidad de crear curvas y colocar fibras continuas en la posición ideal", añade.

Procesamiento híbrido

El procesamiento híbrido es un concepto que moi composites ya ha explorado, uno de sus éxitos siendo la prótesis de miembro inferior ligera y de baja deflexión Superior. La prótesis se hace con un núcleo interno de fibra de vidrio continua impresa que luego se recubre con una piel de tejido de fibra de carbono y epoxi curada solo con bolsa de vacío y colocación manual. "Todo el diseño reduce la deflexión y aumenta la personalización mientras reduce significativamente coste y tiempo de producción", dice Tonizzo.

Parte de esta optimización se produce a través del diseño digital y flujo de trabajo, que usa software de Autodesk con los algoritmos de moi composites para optimización de tensiones y trayectorias. Esto es lo que produce la trayectoria de fibra optimizada tanto para las cargas estructurales como para el proceso de deposición de fibra.

CFM está abierto a una variedad de materiales e innovaciones de diseño exploradas por +LAB, incluyendo patrones de relleno 3D impresos con respuesta elástica ajustable, e impresión con matrices novedosas como geopolímeros, que se comportan como hormigón. A medida que moi composites continúa avanzando su tecnología CFM, ¿venderá cabezales de impresión y máquinas? "Sí, pero en el futuro", dice Tonizzo. "Por ahora, estamos produciendo piezas y llevando la tecnología a la instalación del cliente, usando nuestro know-how, cabeza de impresión y software para realizar soluciones de piezas a demanda. También buscamos inversores para escalar aún más máquinas y procesos CFM para oportunidades de mercado comercial".

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