Continuous Composites 社が米国空軍と航空会社の翼向けに連続繊維印刷 CF3D 技術を実証

この投稿は Spectacled Bear によって 2021-4-8 09:19 に最後に編集されました。

概要: CF3D 技術は、米国の Continuous Composites 社が開発した複合材料技術です。高性能連続繊維と速硬化性熱硬化性樹脂を組み合わせて、複雑な複合構造を経済的に製造します。この技術は発売以来、多くの関係者から支持されています（先駆的技術：連続繊維複合材3DプリントContinuous CompositesはArkemaから投資を受け、連続繊維複合材3DプリントメーカーContinuous CompositesはSaint-Gobainから戦略的投資を受けました）。

△ 動画：サポートなしの連続繊維3Dプリント Antarctic Bearは、米国のContinuous Compositesが2021年4月7日、世界的な安全保障・航空宇宙企業であるロッキード・マーティン（NYSE：LMT）を通じて、空軍研究所（AFRL）の2年間の翼構造設計（WiSDM）契約を成功裏に完了し、低コストのウェアラブル航空機（LCAA）の翼を製造したと発表したことを知りました。このプロジェクトは、ウェアラブル機体構造のコストとリードタイムを削減するために、適切な材料と製造を組み合わせた新しい構造設計パラダイムに重点を置いています。 Continuous Composites 社の Continuous Fiber 3D Printing (CF3D ®) テクノロジーにより、翼のコンポーネント構造であるカーボンファイバースパーの印刷に成功しました。静的テストでは、3D プリントされた梁は、圧縮座屈前に設計極限荷重 (DLL) の 160% を達成しました。
△Continuous Composites社の炭素繊維製翼桁の構造性能は、設計限界荷重の160%に達することが証明されました。
このプロジェクトは、CF3D® プリントのスパー、長繊維射出成形リブ、3D プリントのツール、自動ファイバー配置スキン、自動掘削、ロボット組み立てなど、さまざまな革新的な材料と製造プロセスに依存しています。具体的には、Continuous Composites 社は、長さ 8 フィート、重さ 4 ポンドのカーボンファイバー製テーパー C チャネルビームを 2 本印刷しました。
△ 翼構造図この新しい複合材料製造方法は、ツールパス生成ソフトウェアによって駆動されるモーションプラットフォームに基づいており、高速切断熱硬化性樹脂に連続乾燥繊維をその場で含浸させることができます。この技術は、モジュール化によってエンドエフェクタを改善し、切断および再供給機能を備えた完全自動化プロセスを利用して、オーバーハング印刷と構造内の可変部品厚さを可能にします。コストとリードタイムを大幅に削減し、金属よりも優れた強度対重量比を備えた高品質の複合部品の製造を可能にします。
△連続繊維3Dプリント
翼アセンブリは静的荷重テストのために米国空軍に引き渡され、テスト結果では、完全に組み立てられた翼が設計限界荷重の160%の荷重を受けた一方で、CF3Dプリントされた翼桁には明らかな損傷が見られなかったことが示されました。印刷されたスパーの繊維体積率は 60% に達し、空隙は約 1% ～ 2% でした。
△CF3D技術米空軍研究所のプロジェクトマネージャー、レイ・フィッシャー氏は、CF3Dは低コストと生産スピード、そして応答性と柔軟性に優れたウェアラブル胴体構造を実現する革新的な製造技術であると考えています。 Continuous Composites 社の CEO である Tyler Alvarado 氏は、CF3D はコストを大幅に削減すると同時に、航空宇宙産業で設定された基準を超える機械的特性の設計の自由度を提供すると述べています。また、同社は国防総省の長期的な主要パートナーを選定するための次のステップを踏んでいると述べた。
△連続繊維
CF3Dテクノロジー
CF3D® は、高性能連続繊維と高速硬化熱硬化性樹脂を組み合わせて複雑な複合構造を経済的に製造する特許技術です。 CF3D® は、構成可能なハードウェア、独自のソフトウェア、およびカスタマイズ可能な材料で構成されており、強力で軽量なアプリケーションを実現します。この技術は、エンドエフェクタを使用してその場で熱硬化性樹脂を同時に含浸させた連続乾燥繊維から始まります。繊維＋樹脂混合材料は押し出し後すぐに固まります。エンドエフェクタは、専用ソフトウェアによって駆動されるモーションプラットフォームによって移動されます。部品は連続繊維を使用して正確に印刷され、最適化され、最高のパフォーマンスを実現します。テクノロジー全体には、必要なハードウェア、材料、ソフトウェア、モーションプラットフォームが含まれます。
△CF3Dテクノロジーの詳細ビデオでは、先進の複合材料を使用して、積層造形の性能と機能を向上させます。構造繊維（カーボン、ガラス、アラミドなど）と機能繊維（光学、金属など）が 1 ステップのプロセスで印刷されます。 CF3D で使用されるポリマーマトリックス材料は、さまざまな顧客仕様を満たすために、機械的特性、熱伝達、環境耐久性に合わせて調整できます。素材の柔軟性により、ユーザーは無制限の素材の組み合わせを実現できます。
△サポートなしで印刷可能
CF3D は、荷重条件の方向に個別に印刷することで、連続繊維の真の異方性特性を活用する自動化プロセスです。連続複合技術は、金型、オーブン、高圧殺菌工程を必要とせず、直接端末生産を実現します。 CF3D は、複数のコンポーネントを 1 つの印刷部品に組み合わせ、機能をすべて 1 つの製造プロセスで組み込むことができます。 CF3D の利点は、完成した複合部品のコストが飛躍的に削減され、大きさに関係なくあらゆる部品に適用できることです。
△プリントヘッドが繊維をその場で含浸させ、押し出し直後に繊維＋樹脂混合物を固化させます。
Antarctic Bear は、CF3D テクノロジーが AutoDesk の AI 駆動型設計ソフトウェアを使用して複雑な設計を開発し、連続繊維材料の異方性特性を最大限に活用して荷重経路を最適化できることを知りました。 Comau ロボットの優れた軌道制御と高い再現性、そして CF3D で使用される熱硬化性樹脂の即時硬化機能により、システムは、連続繊維材料を使用した自由空間、チューブ、多層カーボンファイバーパネル、自由空間ブリッジを介して、サポートなしで大規模で複雑な構造を迅速に印刷できます。
△制限なし
連続複合材について
2015 年に設立され、アイダホ州コー・ダレーンに本社を置く Continuous Composites は、世界初の連続繊維 3D プリント (CF3D®) の特許を保有しています。 CF3D® は最先端の複合材および付加製造ソリューションを提供し、主流の製造業を再定義します。 CF3D® プロセスは、3D プリントを活用して複合材料の機能を解き放ち、従来の製造における高コスト、長いリードタイム、設計上の制約を削減します。 CF3D® は、カスタマイズ可能な高速硬化熱硬化性材料ソリューションを提供し、複合材料の利用率を高めます。

参考文献: 1. 先駆的技術: アルケマの投資による連続複合材 3D 印刷
2. 連続繊維複合材3DプリントメーカーのContinuous Compositesがサンゴバンから戦略的投資を受ける
3. Continuous Composites 社がロッキードマーティンと空軍研究所の主翼構造製造設計 (WiSDM) プロジェクト向けに CF3D 技術を実証

Continuous Composites 社が米国空軍と航空会社の翼向けに連続繊維印刷 CF3D 技術を実証

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