CarbonForm desarrolla tecnología 3D Fiber Tethering para compuestos de fibra continua
Una startup de Delaware lleva la fabricación aditiva de compuestos termoendurecibles más allá de los límites de las técnicas tradicionales, apuntando a marcos para drones y componentes aeroespaciales de alto rendimiento.
CarbonForm, spin-off de la Universidad de Delaware, ha desarrollado un proceso de fabricación aditiva llamado 3D Fiber Tethering (3DFiT) que permite depositar materiales compuestos termoendurecibles de fibra continua sobre estructuras tridimensionales. La tecnología, actualmente en fase de comercialización, tiene como objetivo producir componentes complejos y de alto rendimiento para aplicaciones como marcos para drones.
La startup, fundada por el profesor universitario Kelvin Fu junto con Ismail Mujtaba Khan, Md. Habib Ullah Khan y Kaiyue Deng, está actualmente alojada en el Center for Composite Materials de la universidad. El objetivo es trasladarse a una instalación dedicada a medida que el negocio crece.
El proceso 3DFiT: deposición sobre scaffold
El 3D Fiber Tethering utiliza estructuras de soporte tridimensionales para depositar material compuesto, superando los límites de las capas bidimensionales típicas de la impresión 3D tradicional.
El proceso 3DFiT implica la deposición de fibras continuas en matriz termoendurecible sobre un scaffold tridimensional. El cabezal de impresión está montado en un robot, permitiendo libertad de movimiento en el espacio.
“Este proceso nos da un posicionamiento espacial 3D para realizar estructuras monolíticas tridimensionales de alta resistencia… en pocos minutos”, explica el equipo de CarbonForm.
- Deposición de fibra continua sobre andamio 3D
- Materiales compuestos termoendurecibles
- Cabezal de impresión montado sobre robot
- Producción de estructuras monolíticas en minutos
- Optimización topológica del diseño
Según Ismail Khan, la tecnología nace de la necesidad de combinar las altas prestaciones mecánicas de los compuestos termoendurecibles de fibra continua con la velocidad y la automatización de la fabricación aditiva. El objetivo era eliminar las limitaciones a través del espesor que comprometen los laminados impresos en 3D convencionales.
Bastidores para drones: primera aplicación comercial
CarbonForm apunta al mercado de los drones, donde la demanda de componentes complejos y de alto rendimiento está creciendo rápidamente.
La primera aplicación comercial de la tecnología 3DFiT se refiere a componentes pequeños, complejos y de alto rendimiento como los bastidores para drones. Con el crecimiento del mercado de los drones, aumenta la necesidad de tecnologías capaces de producir componentes repetibles, escalables y de alto rendimiento.
La startup de Delaware se posiciona en este segmento ofreciendo una solución para la producción de bajo volumen, bajo demanda, de piezas complejas. El proceso aprovecha tanto el diseño optimizado topológicamente como las propiedades intrínsecas del material compuesto de fibra continua.
El proceso 3DFiT se acerca conceptualmente a la impresión 3D con estructuras de soporte sacrificiales o al uso de “raft” en la sinterización de piezas metálicas producidas con binder jetting, pero aplica estos principios a los compuestos de fibra continua.
Apoyo gubernamental y desarrollo tecnológico
El proceso fue co-desarrollado con el apoyo del programa ARPA-E del Departamento de Energía de Estados Unidos.
La tecnología 3DFiT fue desarrollada por el equipo de CarbonForm con el apoyo del programa ARPA-E OPEN’21 del Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE). Esta financiación permitió llevar a cabo la investigación y el desarrollo del proceso patentado.
La tecnología representa una extensión de los límites tradicionales de la fabricación aditiva. Como observa Stephanie Hendrixson, el proceso “allunga los límites de lo que típicamente podríamos considerar ‘fabricación aditiva’”.
El posicionamiento de CarbonForm en el mercado de los compuestos de alto rendimiento podría abrir nuevas oportunidades para aplicaciones que requieren geometrías complejas, alta resistencia mecánica y tiempos de producción reducidos. La capacidad de producir estructuras monolíticas tridimensionales en pocos minutos representa una potencial ventaja competitiva respecto a los métodos de laminación tradicionales.
articolo scritto con l'ausilio di sistemi di intelligenza artificiale
Preguntas y respuestas
¿Qué es la tecnología 3D Fiber Tethering (3DFiT)?
El 3DFiT es un proceso de fabricación aditiva desarrollado por CarbonForm que deposita materiales compuestos termoestables con fibra continua sobre andamios tridimensionales. Utiliza un cabezal de impresión montado en un robot para crear estructuras monolíticas complejas, superando las limitaciones de las capas bidimensionales.
¿Cuáles son las principales ventajas del proceso 3DFiT frente a la impresión 3D tradicional?
La tecnología permite un posicionamiento espacial 3D real, eliminando las limitaciones a través del espesor típicas de los laminados convencionales. Esto posibilita producir estructuras monolíticas de alta resistencia en pocos minutos con optimización topológica del diseño.
¿Quién fundó la startup CarbonForm y dónde tiene su sede?
CarbonForm es un spin-off de la Universidad de Delaware fundado por el profesor Kelvin Fu junto con Ismail Mujtaba Khan, Md. Habib Ullah Khan y Kaiyue Deng. Actualmente, la startup está alojada en el Center for Composite Materials de la universidad.
¿Cuál es la primera aplicación comercial prevista para la tecnología 3DFiT?
La primera aplicación comercial concerne a la producción de chasis para drones, componentes pequeños, complejos y de alto rendimiento. La solución busca satisfacer la creciente demanda de producción bajo pedido y de bajo volumen en el sector de los drones.
¿Qué tipo de materiales utiliza el sistema de impresión robotizado de CarbonForm?
El sistema emplea materiales compuestos termoestables reforzados con fibra continua depositados sobre estructuras de soporte tridimensionales. Esta combinación une las elevadas prestaciones mecánicas de los compuestos con la velocidad y la automatización de la fabricación aditiva.
