イタリアのスタートアップ SphereCube: 熱レーザー硬化生産プロセス、高性能複合製品の完全自動製造

イタリアのスタートアップ企業 SphereCube は、Formnext Startup Challenge 2022 で名を馳せました。 Spherecube は、マルケ工科大学のプロジェクトから生まれた、複合 3D プリントをより持続可能なものにすることに専念する革新的なスタートアップ企業です。彼のチームが開発したレーザー熱硬化システムは、幾何学的制約なしに高性能複合製品を自動的に製造することができます。したがって、SphereCube は、積層造形とより広範な複合材料市場における 2 つの要求、つまり、より効率的であると同時により持続可能な生産プロセスのニーズを満たします。

技術的利点の簡単な説明<br /> チームメンバーが開発した熱レーザー硬化製造プロセスにより、幾何学的制約なしに高性能複合製品を完全に自動化した方法で製造することが可能になります。現在、高性能複合材料の製造は手作業で行われており、再現性と柔軟性に問題が生じています。さらに、プロセスステップが多く、金型を使用するため（ユニット生産の場合でも）、生産プロセス全体が遅く、コストがかかり、設計上の制約が高くなります。 Spherecube のテクノロジーは、複合材料の生産に関連する問題を解決し、材料の生産性を向上させることができます。

△SphereCubeチームメンバー

作成プロセス
ヴァレリオ・ディ・ポンペオ氏と専門コースの教授であるアレッシオ・ヴィータ氏は、熱硬化性エポキシ樹脂や長繊維強化材などの最も一般的な原材料を使用して複合材料を製造するための、工業的に実証された技術が現在存在しないことに同意しています。彼らが可能な解決策について議論し始めると、SphereCube 3D プリンターのコア部分である押し出しヘッドの最初のスケッチが生まれました。その後、ヴァレリオとアレッシオは徐々に力をつけました。

複合押出技術
SphereCube が開発した技術は、異なる物理的状態の 2 つの原材料、つまり粘性流体状態の熱硬化性ポリマーマトリックスと連続繊維の形態の強化材の押し出しを中心に展開されます。現在は2成分エポキシ樹脂（樹脂＋硬化剤）と炭素繊維が補強材として使用されています。 SphereCube の特許取得済み押し出しヘッドは、製造プロセス中にマトリックスと強化材を効果的に混合して両者の完璧な結合を実現し、必要に応じて押し出し後に熱源を使用して複合材を部分的または完全に硬化 (固化) します。同時に、繊維を切断し、堆積した材料を圧縮するシステムによってシステムが完成します。この技術により、さまざまな種類の熱硬化性マトリックスを処理し、あらゆる種類の連続強化繊維を使用できるようになります。

△スフィアキューブ

SphereCube は、押し出しシステムの開発に加えて、強化繊維の製造方法に関する特許も申請しています。この技術では、バインダーマシンを使用することで、溶剤を使用しないバインダーの使用が可能になり、現在使用されている従来のプロセスよりも持続可能な方法で強化材料の処理特性が向上します。

他の同様の技術では UV 硬化熱硬化性樹脂を使用しますが、SphereCube では熱を使用して複数の材料を硬化します。主な競合他社は大型のロボットアームをベースにした 3D プリントシステムを使用していますが、SphereCube が開発した 3D プリンターは 5 軸システムをベースにしており、平均印刷体積は 400 x 400 x 400 mm で、高精度を特徴としています。

ターゲット市場
3D プリント技術により、独自性、カスタマイズ性、部品性能の向上、重量の削減を実現した高性能複合部品の製造が可能になります。現在研究されている主な用途は、航空宇宙、生物医学、スポーツ、海洋分野です。

△SphereCubeはFormnext Startup Challenge 2022の優勝者の1つです

SphereCube は、CDP、Plug and Play、Leonardo、Avio、CRT Foundation、Unicredit が参加する Takeoff アクセラレーションプログラムに参加しており、潜在顧客との製品検証を開始し、高付加価値製造に向けた活動を加速することができます。さらに、SphereCube は、マルケ工科大学および Cariverona と共同でバイオベースの材料を開発する 3 年間のプロジェクトを開始しました。 SphereCube は 3D プリンターを宇宙に持ち込むことを望んでおり、将来的には軌道上で実験を行い、微小重力下での技術を検証する予定です。

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