Un sistema di additive manufacturing di materiali compositi che deposita rinforzo continuo e matrice lungo i carichi del componente, in modo ottimizzato. L'evoluzione naturale dell'AFP per i componenti strutturali piccoli e medi che finora era impossibile automatizzare.
LOOP deposita un nastro di fibra continua pre-impregnata e lo segue lungo il percorso dei carichi, su piano o su mandrino rotante, fino a sei assi. È un unico sistema di deposizione automatica per i pezzi piccoli e medi che finora richiedevano la laminazione manuale.
La fibra distribuisce il carico finché è continua, quindi non la interrompiamo se non serve. Si ferma solo dove lo chiede il pezzo, per un foro, un cambio di geometria o un ingombro e riparte nel punto esatto. In curva il nastro mantiene larghezza e spessore: niente grinze, niente vuoti. Il centesimo pezzo è uguale al primo.
Aziende con pezzi strutturali di piccole e medie dimensioni da alleggerire senza perdere rigidezza, in aerospazio, droni e automotive. Spesso hanno raggi stretti e forme chiuse e devono uscire tutti uguali. È il lavoro per cui è nata la piattaforma Spherecube FACTORY.
Una piattaforma end-to-end: macchina, software e materiali li sviluppiamo noi, uno accanto all'altro. Il programma che esce da LACE è scritto per LOOP e LOOP lavora con il towpreg preparato dalla nostra macchina LOOM.
Il nostro sistema di additive manufacturing di materiali compositi, l'evoluzione naturale dell'AFP. Lavora fino a 6 assi, su piano basculante o mandrino rotante. Il nastro prende qualsiasi direzione e curva senza grinze o capovolgimenti.
Scopri LOOP →Il nostro software. Gli dai un modello 3D in STL e ti restituisce i percorsi della fibra e il programma per LOOP. Provi più varianti e le confronti per peso, costo e tempo prima di produrre.
Scopri LACE →Il towpreg lo impregniamo noi, con LOOM, il nostro sistema proprietario interno di impregnazione. Carbonio, vetro, quarzo, aramidica, lino e canapa, con resine termoindurenti anche bio-based e ignifughe. I nastri UD termoplastici sono in sviluppo.
Scopri i materiali →Seguiamo il pezzo dall'inizio alla fine, così nessun passaggio si decide senza sapere cosa succede in quello dopo.
Partiamo da carichi, vincoli e ingombri reali, non dalla forma che il pezzo aveva in metallo. Ridisegniamo la geometria e decidiamo dove far correre la fibra: materiale solo dove lavora, orientato come le forze.
In LACE il modello 3D diventa percorsi di fibra e codice macchina. Si provano più varianti e si confrontano a schermo per peso, materiale e tempo, prima che la macchina faccia un solo movimento.
LOOP deposita il towpreg LOOM su stampo, attrezzatura o mandrino. La fibra resta continua e si interrompe solo dove lo chiede il pezzo. Il programma non cambia e quindi nemmeno il pezzo.
Il pezzo appena deposto si può indurire così com'è e mantiene forma e tolleranze. Per un componente strutturale conviene compattarlo in pressa, in autoclave o sotto vuoto. In pressa la cura è rapida. Scegliamo insieme a te in base a tempi, costi e prestazioni.
Abbiamo prodotto lo stesso componente a mano e con Spherecube. I numeri sono qui sotto. Quello che non mostrano è che il pezzo successivo sarà uguale a questo.
Valori da casi studio Spherecube.
Il filament winding avvolge tubi e serbatoi, ma è il processo a decidere dove va la fibra. L'AFP stende pannelli, purché grandi e semplici. In mezzo c'è tutto il resto: componenti piccoli e medi, curvi, chiusi, con raggi stretti, che oggi si laminano a mano o non si riescono a fare affatto. È lì che entra LOOP, che porta la produzione automatizzata di materiali compositi anche su questi pezzi.
Eliche continue su un mandrino, sempre allo stesso angolo. Perfetto per tubi e serbatoi. Però la fibra non si ferma mai, non va a 0° e sulle estremità fa fatica.
Nastri larghi su superfici grandi: è nato per ali e fusoliere. Le celle sono enormi e sotto un certo raggio il nastro fa grinze. Sui pezzi piccoli è poco agile.
Il nastro curva senza grinze, si ferma e riparte dove serve, su piano o mandrino, fino a 6 assi. Pezzi piccoli e medi, anche complessi, in una cella compatta.
| Filament winding | AFP tradizionale | LOOP | |
|---|---|---|---|
| Fibre a 0° su pezzi rotanti | |||
| Interruzione e ripartenza della fibra | |||
| Curve strette senza grinze | |||
| Geometrie chiuse e rastremate | |||
| Pezzi piccoli e medi complessi | |||
| Piano e mandrino nella stessa cella | |||
| Investimento della cella | Medio | Molto alto | Contenuto |
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LOOP è un sistema di additive manufacturing per compositi a fibra continua, sviluppato e brevettato da Spherecube, azienda italiana. Deposita un nastro di fibra continua pre-impregnata (carbonio, vetro, quarzo, aramidica, lino o canapa) fino a sei assi, lo orienta in qualsiasi direzione e lo porta in curva a larghezza costante. È la naturale evoluzione dell'AFP tradizionale (deposizione automatica di fibra) e porta la produzione automatizzata di materiali compositi sui componenti strutturali piccoli e medi con geometria complessa.
Entrambe le cose. Il principio è quello dell'AFP: una macchina posa fibra continua lungo un percorso programmato. Le celle AFP tradizionali però sono costruite per grandi aerostrutture, mentre LOOP è compatto, arriva fino a 6 assi su pezzi piccoli e medi, curva il nastro a larghezza costante e depone sia su piano sia su mandrino rotante. Per questo lo consideriamo insieme l'evoluzione dell'AFP e un sistema di additive manufacturing.
LOOP nasce con 4 assi ed è aggiornabile a 6, in due configurazioni: piano basculante o mandrino rotante. In entrambe ha tre traslazioni (X, Y, Z) e tre rotazioni e il nastro si posa sempre perpendicolare alla superficie, anche dove la forma curva, si stringe o si chiude.
Solo se serve. La fibra porta carico finché è continua, quindi in LOOP resta continua. LOOP la interrompe e la fa ripartire solo dove lo chiede il pezzo: un foro, un cambio di geometria, un ingombro. Ogni percorso inizia e finisce nel punto esatto e non restano ritagli di pelli da buttare. Con una fibra corta, invece, ogni estremità interrompe il percorso del carico.
LACE importa modelli nei formati STL e 3MF. Il pezzo si posiziona sullo stampo, sull'attrezzatura o sul mandrino, si sceglie il materiale e LACE calcola percorsi e programma macchina.
Sì. In LACE tieni aperte più versioni dello stesso pezzo e le confronti per peso, materiale e tempo di produzione. Una timeline mostra la deposizione passo per passo prima che la macchina si muova, così la scelta la fai a schermo e non con prove in officina.
Decidi tu, strato per strato. La fibra si orienta a 0°, 90°, ±θ o lungo percorsi curvi e l'interno del pezzo si riempie in modo continuo, a griglia o a isogrid con nervature regolabili. Così rigidezza e resistenza vanno dove il pezzo è caricato. Generative design e ottimizzazione topologica sono in sviluppo, in un software cloud a ciclo chiuso che controllerà anche il processo durante la deposizione.
LACE funziona su Windows, Mac e Linux e si collega via cloud o NAS, così progetti e programmi sono condivisi tra ufficio tecnico e produzione.
LOOM è la macchina con cui impregniamo la fibra continua. Dosa la resina con un rapporto fibra/resina controllato e produce il towpreg che LOOP deposita. Il materiale arriva in macchina pronto, con la stessa quantità di resina in ogni tratto di nastro.
Perché è il rapporto fibra/resina a decidere rigidezza, resistenza e porosità del pezzo. Con LOOM lo fissiamo prima della deposizione e resta uguale in ogni metro di nastro. Niente resina stesa a mano, meno variabilità, meno vuoti. Con carbonio 3K UD ed epossidica strutturale otteniamo oltre il 60% di fibra in volume e meno del 2% di vuoti.
Fibre continue di carbonio, vetro, quarzo, aramidica, lino e canapa, con resine termoindurenti: epossidiche strutturali, epossidiche bio-based e sistemi ad alta temperatura di transizione vetrosa, anche ignifughi. La condizione è che la resina rientri nella finestra di viscosità del processo. Il nastro unidirezionale con matrici termoplastiche strutturali è in sviluppo.
Sì. Partiamo dalla tua specifica e con LOOM prepariamo la combinazione fibra–resina su misura, purché la resina rientri nella finestra di viscosità del processo. Prima di passare al pezzo qualifichiamo il materiale su provini.
Lavoriamo fibre continue di carbonio, vetro, quarzo, aramidica, lino e canapa, che impregniamo noi con LOOM. Le resine sono termoindurenti: epossidiche strutturali, epossidiche bio-based e sistemi ad alta temperatura, anche ignifughi. Le fibre unidirezionali con matrici termoplastiche strutturali sono in sviluppo. Il materiale si sceglie in base a cosa chiede il pezzo: rigidezza e resistenza, trasparenza elettromagnetica, temperatura di esercizio o impatto ambientale.
Con carbonio continuo 3K unidirezionale ed epossidica strutturale, i provini Spherecube raggiungono 2800 MPa di resistenza a trazione, 151 GPa di modulo, 1100 MPa a flessione, 90 MPa di ILSS e una Tg di 130 °C, con oltre il 60% di fibra in volume e meno del 2% di vuoti verificati al microscopio elettronico. Sono i valori della scheda tecnica (TDS) di questo materiale: altre combinazioni fibra–resina hanno valori diversi.
QZ-400 FR è il nostro materiale in fibra di quarzo continua unidirezionale, con resina ignifuga ad altissima temperatura di transizione vetrosa. Il quarzo è trasparente alle onde elettromagnetiche e ha bassa costante dielettrica, per questo si usa in radome, coperture di antenne e sensori. La resina ha Tg oltre i 400 °C dopo post-cura, è classificata UL94 V-0, conforme a FAR 25.853 e a basso degassamento secondo ASTM E595. Il materiale è adatto a pezzi per aerospazio, spazio e difesa esposti ad alte temperature. Le prove meccaniche sui laminati UD Spherecube sono in corso.
Spesso sì, se il pezzo è caricato in direzioni note. In un nostro progetto aerospaziale, un componente strutturale in metallo riprogettato in carbonio continuo/epossidica e prodotto con LOOP è risultato più leggero del 92% e meno costoso da produrre del 50%, con le prestazioni richieste. Per capire se il tuo pezzo è un buon candidato si parte da uno studio di fattibilità.
Lace
Materials
