CarbonForm sviluppa tecnologia 3D Fiber Tethering per compositi a fibra continua
Una startup del Delaware porta la manifattura additiva di compositi termoindurenti oltre i limiti delle tecniche tradizionali, puntando su telai per droni e componenti aerospaziali ad alte prestazioni.
CarbonForm, spin-off dell’Università del Delaware, ha sviluppato un processo di fabbricazione additiva chiamato 3D Fiber Tethering (3DFiT) che permette di depositare materiali compositi termoindurenti a fibra continua su strutture tridimensionali. La tecnologia, attualmente in fase di commercializzazione, mira a produrre componenti complessi e ad alte prestazioni per applicazioni come telai per droni.
La startup, fondata dal docente universitario Kelvin Fu insieme a Ismail Mujtaba Khan, Md. Habib Ullah Khan e Kaiyue Deng, è attualmente ospitata presso il Center for Composite Materials dell’università. L’obiettivo è trasferirsi in una struttura dedicata man mano che il business cresce.
Il processo 3DFiT: deposizione su scaffold
Il 3D Fiber Tethering utilizza strutture di supporto tridimensionali per depositare materiale composito, superando i limiti degli strati bidimensionali tipici della stampa 3D tradizionale.
Il processo 3DFiT prevede la deposizione di fibre continue in matrice termoindurente su uno scaffold tridimensionale. La testina di stampa è montata su robot, consentendo libertà di movimento nello spazio.
“Questo processo ci dà un posizionamento spaziale 3D per realizzare strutture monolitiche tridimensionali ad alta resistenza… in pochi minuti”, spiega il team di CarbonForm.
- Deposizione di fibra continua su scaffold 3D
- Materiali compositi termoindurenti
- Testina di stampa montata su robot
- Produzione di strutture monolitiche in minuti
- Ottimizzazione topologica del design
Secondo Ismail Khan, la tecnologia nasce dall’esigenza di combinare le elevate prestazioni meccaniche dei compositi termoindurenti a fibra continua con la velocità e l’automazione della manifattura additiva. L’obiettivo era eliminare le limitazioni attraverso lo spessore che compromettono i laminati stampati in 3D convenzionali.
Telai per droni: prima applicazione commerciale
CarbonForm punta sul mercato dei droni, dove la domanda di componenti complessi e ad alte prestazioni è in rapida crescita.
La prima applicazione commerciale della tecnologia 3DFiT riguarda componenti piccoli, complessi e ad alte prestazioni come i telai per droni. Con la crescita del mercato dei droni, aumenta la necessità di tecnologie capaci di produrre componenti ripetibili, scalabili e performanti.
La startup del Delaware si posiziona in questo segmento offrendo una soluzione per la produzione a basso volume, on-demand, di parti complesse. Il processo sfrutta sia il design ottimizzato topologicamente sia le proprietà intrinseche del materiale composito a fibra continua.
Il processo 3DFiT si avvicina concettualmente alla stampa 3D con strutture di supporto sacrificali o all’uso di “raft” nella sinterizzazione di parti metalliche prodotte con binder jetting, ma applica questi principi ai compositi a fibra continua.
Supporto governativo e sviluppo tecnologico
Il processo è stato co-sviluppato con il sostegno del programma ARPA-E del Dipartimento dell’Energia statunitense.
La tecnologia 3DFiT è stata sviluppata dal team di CarbonForm con il supporto del programma ARPA-E OPEN’21 del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti (DOE). Questo finanziamento ha permesso di portare avanti la ricerca e lo sviluppo del processo brevettato.
La tecnologia rappresenta un’estensione dei confini tradizionali della manifattura additiva. Come osserva Stephanie Hendrixson, il processo “allunga i confini di ciò che potremmo tipicamente considerare ‘manifattura additiva’”.
Il posizionamento di CarbonForm nel mercato dei compositi ad alte prestazioni potrebbe aprire nuove opportunità per applicazioni che richiedono geometrie complesse, resistenza meccanica elevata e tempi di produzione ridotti. La capacità di produrre strutture monolitiche tridimensionali in pochi minuti rappresenta un potenziale vantaggio competitivo rispetto ai metodi di laminazione tradizionali.
articolo scritto con l'ausilio di sistemi di intelligenza artificiale
Q&A
Cos'è la tecnologia 3D Fiber Tethering (3DFiT)?
Il 3DFiT è un processo di fabbricazione additiva sviluppato da CarbonForm che deposita materiali compositi termoindurenti a fibra continua su scaffold tridimensionali. Utilizza una testina di stampa montata su robot per creare strutture monolitiche complesse superando i limiti degli strati bidimensionali.
Quali sono i vantaggi principali del processo 3DFiT rispetto alla stampa 3D tradizionale?
La tecnologia permette un posizionamento spaziale 3D reale, eliminando le limitazioni attraverso lo spessore tipiche dei laminati convenzionali. Questo consente di produrre strutture monolitiche ad alta resistenza in pochi minuti con ottimizzazione topologica del design.
Chi ha fondato la startup CarbonForm e dove ha sede?
CarbonForm è uno spin-off dell'Università del Delaware fondato dal docente Kelvin Fu insieme a Ismail Mujtaba Khan, Md. Habib Ullah Khan e Kaiyue Deng. Attualmente la startup è ospitata presso il Center for Composite Materials dell'università.
Qual è la prima applicazione commerciale prevista per la tecnologia 3DFiT?
La prima applicazione commerciale riguarda la produzione di telai per droni, componenti piccoli, complessi e ad alte prestazioni. La soluzione mira a soddisfare la crescente domanda di produzione a basso volume e on-demand nel settore dei droni.
Che tipo di materiali utilizza il sistema di stampa robotizzato di CarbonForm?
Il sistema utilizza materiali compositi termoindurenti rinforzati con fibra continua depositati su strutture di supporto tridimensionali. Questa combinazione unisce le elevate prestazioni meccaniche dei compositi con la velocità e l'automazione della manifattura additiva.
