FAQ sull'evoluzione dell'AFP

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.

No, non è stampa 3D nel senso comune. È un sistema di additive manufacturing, ma non estrude plastica strato per strato come una stampante 3D da banco. LOOP posa fibra strutturale continua, pre-impregnata con resina termoindurente, lungo le linee di carico su stampi, attrezzature o mandrini. Poi il pezzo viene curato sotto pressione. Ne esce un componente strutturale in composito paragonabile a un laminato industriale, non un prototipo stampato.

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.

Sì. Con il mandrino rotante LOOP deposita sullo stesso pezzo fibra circonferenziale (90°), assiale (0°) e a qualsiasi angolo ±θ, con rinforzi locali e terminazioni dove servono. Rispetto al filament winding l'orientazione della fibra è più precisa e le fibre a 0° arrivano anche su estremità rastremate, coni, ogive, ugelli, flange e transizioni di diametro.

No, la cura avviene fuori dalla macchina. LOOP deposita la fibra pre-impregnata, poi il pezzo va in pressa, in autoclave o in forno sotto pressione, a seconda della resina e della qualità richiesta. Il rapporto fibra/resina lo fissa già LOOM, quindi la cura parte sempre da un laminato costante. In pressa, con resina epossidica, la cura è rapida.

LOOP posiziona la fibra entro ±0,2 mm e i pezzi finiti raggiungono tolleranze geometriche fino a ±0,2 mm direttamente dal processo. Quando il disegno richiede valori più stretti, Spherecube rifinisce il pezzo con lavorazione CNC.

Il volume di lavoro di LOOP 00 è di 400 × 400 × 350 mm. È adatto a componenti strutturali piccoli e medi con geometria complessa: staffe, alloggiamenti, bracci, scocche, molle, manicotti e pezzi assialsimmetrici.

LACE è il software CAD/CAM proprietario di Spherecube per LOOP. Dal modello 3D ricava i percorsi della fibra orientati lungo i carichi e scrive il programma multi-asse che LOOP esegue: orientamento della testa, punti in cui la fibra si interrompe e riparte, velocità di deposizione.

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.

Sì. LOOM dosa la resina sulla fibra invece di stenderla a mano: meno solventi, meno scarti. LOOP poi posa fibra solo dove serve. Insieme, secondo un'analisi del ciclo di vita pubblicata su rivista peer-reviewed, il processo Spherecube riduce le emissioni di CO₂ dell'80% rispetto alla produzione tradizionale. Fonte: Procedia CIRP, 2024 · DOI 10.1016/j.procir.2024.01.143

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.

Sì. LOOP deposita la fibra su uno stampo, un'attrezzatura 3D o un mandrino rotante e il pezzo viene curato sotto pressione. Quello che sparisce è la laminazione manuale: la fibra la posa la macchina lungo le linee di carico, con un programma ripetibile.

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 93% 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.

Nella laminazione manuale tutto dipende dall'operatore: contenuto di resina, compattazione e angolo della fibra cambiano da un pezzo all'altro. Da noi il rapporto fibra/resina lo fissa LOOM e il percorso della fibra il programma LACE, quindi LOOP depone ogni pezzo allo stesso modo. Su un componente aeronautico il ciclo completo è sceso da 125 a 51 ore; i casi studio riportano fino al 90% di difetti in meno, l'80% di scarti in meno e il 75% di tempo di processo in meno.

Il filament winding avvolge un'elica continua in tensione su un mandrino rotante: è ottimo per tubi e serbatoi, ma non posa fibre a 0°, non interrompe la fibra e fatica sulle estremità rastremate o chiuse. LOOP usa lo stesso tipo di mandrino ma combina 0°, 90° e qualsiasi angolo ±θ, interrompe la fibra dove il pezzo lo richiede e aggiunge rinforzi locali, con un'orientazione più precisa.

La maggior parte delle stampanti 3D a fibra continua annega la fibra in un filamento termoplastico e costruisce strati piani, con poca fibra e porosità. LOOP posa fibra continua pre-impregnata con resina termoindurente, con rapporto fibra/resina fissato, fino a sei assi e su superfici curve. Poi il pezzo si cura sotto pressione. L'obiettivo sono componenti strutturali di produzione.

Sì, la produzione automatizzata ad alta cadenza è l'obiettivo. Il processo è un programma, il rapporto fibra/resina è fissato e la macchina ripete gli stessi percorsi pezzo dopo pezzo. Si parte dal primo pezzo validato, si passa a una cella produttiva e poi a linee con più macchine.

Mandaci un disegno o un modello 3D dalla pagina contatti. In 10 giorni lavorativi il team Spherecube ti consegna uno studio di fattibilità: disposizione della fibra, peso atteso e percorso verso la produzione. Poi si riprogetta il pezzo in LACE, si valida un prototipo e si industrializza fino alla produzione ad alta cadenza.

Per i team di R&D c'è una release ad accesso anticipato di LOOP: una macchina aperta, con parametri di processo, percorsi di deposizione e materiali accessibili. Nel lungo periodo l'offerta è la piattaforma in casa vostra: LOOP, LACE e i materiali LOOM. Per disponibilità e condizioni scrivi al team Spherecube.

Sì. Il sistema di additive manufacturing di Spherecube è protetto da un brevetto concesso in Italia, con estensione in Europa e negli Stati Uniti. È brevettato anche il processo con cui LOOM prepara il materiale.

La fibra continua di Spherecube serve dove contano leggerezza, rigidezza e ripetibilità: aerospazio, spazio, difesa, droni e UAV, motorsport, automotive ed e-mobility, robotica e automazione, macchine industriali e packaging, energia, navale, ferroviario, biomedicale e ortopedia, sport.

Spherecube ha sede nelle Marche, in Italia e lavora con clienti in tutta Europa. Il team porta LOOP anche a fiere, contest, esibizioni e workshop con dimostrazioni dal vivo.

Sì. Portiamo LOOP, LACE e LOOM a fiere, contest di innovazione ed eventi tecnici e teniamo workshop per uffici tecnici sulla progettazione con fibra continua. Scrivi a info@spherecube.eu o usa il modulo contatti.