CarbonForm développe la technologie 3D Fiber Tethering pour les composites à fibre continue
Une startup du Delaware amène la fabrication additive de composites thermodurcissables au-delà des limites des techniques traditionnelles, en visant les cadres de drones et les composants aérospatiaux haute performance.
CarbonForm, spin-off de l'Université du Delaware, a développé un processus de fabrication additive appelé 3D Fiber Tethering (3DFiT) qui permet de déposer des matériaux composites thermodurcissables à fibre continue sur des structures tridimensionnelles. La technologie, actuellement en phase de commercialisation, vise à produire des composants complexes et haute performance pour des applications comme les cadres de drones.
La startup, fondée par le professeur universitaire Kelvin Fu avec Ismail Mujtaba Khan, Md. Habib Ullah Khan et Kaiyue Deng, est actuellement hébergée au Center for Composite Materials de l'université. L'objectif est de déménager dans une structure dédiée à mesure que l'entreprise grandit.
Le processus 3DFiT : dépôt sur échafaudage
Le 3D Fiber Tethering utilise des structures de support tridimensionnelles pour déposer un matériau composite, dépassant les limites des couches bidimensionnelles typiques de l'impression 3D traditionnelle.
Le processus 3DFiT prévoit le dépôt de fibres continues dans une matrice thermodurcissable sur un échafaudage tridimensionnel. La tête d'impression est montée sur un robot, permettant une liberté de mouvement dans l'espace.
“Ce processus nous donne un positionnement spatial 3D pour réaliser des structures monolithiques tridimensionnelles à haute résistance… en quelques minutes”, explique l'équipe de CarbonForm.
- Dépôt de fibre continue sur échafaudage 3D
- Matériaux composites thermodurcissables
- Tête d'impression montée sur robot
- Production de structures monolithiques en minutes
- Optimisation topologique de la conception
Selon Ismail Khan, la technologie est née du besoin de combiner les hautes performances mécaniques des composites thermodurcissables à fibre continue avec la vitesse et l'automatisation de la fabrication additive. L'objectif était d'éliminer les limitations à travers l'épaisseur qui compromettent les stratifiés imprimés en 3D conventionnels.
Cadres de drones : première application commerciale
CarbonForm mise sur le marché des drones, où la demande de composants complexes et hautes performances est en forte croissance.
La première application commerciale de la technologie 3DFiT concerne des composants petits, complexes et hautes performances comme les cadres de drones. Avec la croissance du marché des drones, augmente le besoin de technologies capables de produire des composants répétables, évolutifs et performants.
La startup du Delaware se positionne dans ce segment en offrant une solution pour la production à faible volume, à la demande, de pièces complexes. Le processus exploite à la fois la conception optimisée topologiquement et les propriétés intrinsèques du matériau composite à fibre continue.
Le processus 3DFiT se rapproche conceptuellement de l'impression 3D avec des structures de support sacrificielles ou de l'utilisation de “raft” dans le frittage de pièces métalliques produites par binder jetting, mais applique ces principes aux composites à fibre continue.
Soutien gouvernemental et développement technologique
Le processus a été co-développé avec le soutien du programme ARPA-E du Département de l'Énergie des États-Unis.
La technologie 3DFiT a été développée par l'équipe de CarbonForm avec le soutien du programme ARPA-E OPEN’21 du Département de l'Énergie des États-Unis (DOE). Ce financement a permis de poursuivre la recherche et le développement du processus breveté.
La technologie représente une extension des frontières traditionnelles de la fabrication additive. Comme le note Stephanie Hendrixson, le processus “repousse les limites de ce que nous pourrions typiquement considérer comme la fabrication additive‘.
Le positionnement de CarbonForm sur le marché des composites haute performance pourrait ouvrir de nouvelles opportunités pour des applications nécessitant des géométries complexes, une résistance mécanique élevée et des temps de production réduits. La capacité à produire des structures monolithiques tridimensionnelles en quelques minutes représente un avantage concurrentiel potentiel par rapport aux méthodes de stratification traditionnelles.
article écrit à l'aide de systèmes d'intelligence artificielle
Questions & Réponses
Qu'est-ce que la technologie 3D Fiber Tethering (3DFiT) ?
Le 3DFiT est un procédé de fabrication additive développé par CarbonForm qui dépose des matériaux composites thermodurcissables à fibres continues sur des échafaudages tridimensionnels. Il utilise une tête d'impression montée sur robot pour créer des structures monolithiques complexes, dépassant les limites des couches bidimensionnelles.
Quels sont les principaux avantages du procédé 3DFiT par rapport à l'impression 3D traditionnelle ?
La technologie permet un positionnement spatial 3D réel, éliminant les limitations dans l'épaisseur typiques des stratifiés conventionnels. Cela permet de produire en quelques minutes des structures monolithiques haute résistance avec une optimisation topologique de la conception.
Qui a fondé la startup CarbonForm et où est-elle basée ?
CarbonForm est une spin-off de l'Université du Delaware fondée par le professeur Kelvin Fu, ainsi que par Ismail Mujtaba Khan, Md. Habib Ullah Khan et Kaiyue Deng. Actuellement, la startup est hébergée au Center for Composite Materials de l'université.
Quelle est la première application commerciale prévue pour la technologie 3DFiT ?
La première application commerciale concerne la production de cadres pour drones, des composants petits, complexes et hautes performances. La solution vise à répondre à la demande croissante de production à faible volume et à la demande dans le secteur des drones.
Quels types de matériaux utilise le système d'impression robotisé de CarbonForm ?
Le système utilise des matériaux composites thermodurcissables renforcés de fibres continues déposés sur des structures de support tridimensionnelles. Cette combinaison associe les performances mécaniques élevées des composites à la vitesse et à l'automatisation de la fabrication additive.
