意大利初創(chuàng)公司SphereCube：熱激光固化生產(chǎn)工藝，全自動(dòng)制造高性能復(fù)合材料產(chǎn)品

意大利初創(chuàng)公司 SphereCube 因2022年Formnext 初創(chuàng)公司挑戰(zhàn)賽而名聲大噪。Spherecube 誕生于馬爾凱理工大學(xué)的一個(gè)項(xiàng)目，是一家創(chuàng)新型初創(chuàng)公司，致力于使復(fù)合材料 3D 打印更具可持續(xù)性。其團(tuán)隊(duì)開發(fā)的激光熱固化系統(tǒng)能夠自動(dòng)制造高性能復(fù)合材料產(chǎn)品，且不受幾何限制。因此，SphereCube 滿足了增材制造以及更廣泛的復(fù)合材料市場(chǎng)的兩種需求：對(duì)更高效、同時(shí)更可持續(xù)的生產(chǎn)過程的需求。



技術(shù)優(yōu)勢(shì)簡(jiǎn)述
團(tuán)隊(duì)成員開發(fā)的熱激光固化生產(chǎn)工藝允許以全自動(dòng)方式制造高性能復(fù)合材料產(chǎn)品，沒有幾何限制。目前，高性能復(fù)合材料的生產(chǎn)是人工完成的，這導(dǎo)致了可重復(fù)性和靈活性方面的問題。此外，由于工藝步驟多且使用模具（即使是單元生產(chǎn)），整個(gè)生產(chǎn)過程速度慢、成本高且設(shè)計(jì)約束高。通過Spherecube的技術(shù)，能夠解決與復(fù)合材料生產(chǎn)相關(guān)的問題，并提高材料的生產(chǎn)率。


△SphereCube一部分團(tuán)隊(duì)成員

創(chuàng)立過程
Valerio Di Pompeo 和專業(yè)課程教授Alessio Vita一致認(rèn)為，目前沒有使用復(fù)合材料生產(chǎn)最常見原材料（例如熱固性環(huán)氧樹脂和長纖維增強(qiáng)材料）的經(jīng)過工業(yè)驗(yàn)證的技術(shù)。當(dāng)他們開始討論可能的解決方案時(shí)，SphereCube 3D 打印機(jī)核心部分的第一個(gè)草圖誕生了：擠出頭。Valerio和Alessio隨后逐步壯大。

復(fù)合擠壓技術(shù)
SphereCube開發(fā)的技術(shù)圍繞兩種不同物理狀態(tài)的原材料的擠出，即粘性流體狀態(tài)的熱固性聚合物基體和連續(xù)纖維形式的增強(qiáng)材料。目前使用雙組分環(huán)氧樹脂（樹脂+硬化劑）和碳纖維作為增強(qiáng)材料。SphereCube 的專利擠出頭有效地混合基體和增強(qiáng)材料，可以有效地混合基體和增強(qiáng)材料，從而在制造過程中實(shí)現(xiàn)兩者的完美粘合，然后使用熱源，在擠出后根據(jù)需要部分或完全固化（固化）復(fù)合材料。同時(shí)，用于切割纖維和壓實(shí)沉積材料的系統(tǒng)完善了該系統(tǒng)。該技術(shù)允許加工不同類型的熱固性基體并使用任何類型的連續(xù)增強(qiáng)纖維。


△SphereCube

除了開發(fā)擠出系統(tǒng)外，SphereCube還申請(qǐng)了有關(guān)增強(qiáng)纖維制備的專利。通過使用粘合劑機(jī)，該技術(shù)能夠使用溶劑較少的粘合劑，以比目前使用的傳統(tǒng)工藝更可持續(xù)的方式提高增強(qiáng)材料的加工性能。

其他相似技術(shù)通過紫外線固化的熱固性樹脂，SphereCube則使用熱源多材料進(jìn)行固化。主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手使用基于笨重機(jī)械臂的3D打印系統(tǒng)，但SphereCube開發(fā)的3D打印機(jī)基于5軸系統(tǒng)，平均打印體積為400 x 400 x 400毫米，具有高精度的特點(diǎn)。

目標(biāo)市場(chǎng)
3D打印技術(shù)使我們能夠生產(chǎn)高性能復(fù)合材料部件，確保獨(dú)特性、定制性、提高部件性能并減輕重量，目前正在研究的主要應(yīng)用是航空航天、生物醫(yī)學(xué)、體育和海事領(lǐng)域。


△SphereCube 是 2022 年 Formnext 創(chuàng)業(yè)挑戰(zhàn)賽的獲勝者之一

SphereCube 正在參與 Takeoff 加速計(jì)劃，該計(jì)劃涉及 CDP、Plug and Play、Leonardo、Avio、CRT 基金會(huì)和 Unicredit，能夠開始與潛在客戶進(jìn)行產(chǎn)品驗(yàn)證，并加速高附加值制造的活動(dòng)。此外，SphereCube與馬爾凱理工大學(xué)和 Cariverona 啟動(dòng)了一個(gè)為期三年的項(xiàng)目，開發(fā)生物基材料。SphereCube希望將我3D 打印機(jī)帶入太空，未來我們計(jì)劃在軌道上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以在微重力下驗(yàn)證該技術(shù)。