意大利初創(chuàng)公司SphereCube：熱激光固化生產(chǎn)工藝，全自動制造高性能復合材料產(chǎn)品

意大利初創(chuàng)公司 SphereCube 因2022年Formnext 初創(chuàng)公司挑戰(zhàn)賽而名聲大噪。Spherecube 誕生于馬爾凱理工大學的一個項目，是一家創(chuàng)新型初創(chuàng)公司，致力于使復合材料 3D 打印更具可持續(xù)性。其團隊開發(fā)的激光熱固化系統(tǒng)能夠自動制造高性能復合材料產(chǎn)品，且不受幾何限制。因此，SphereCube 滿足了增材制造以及更廣泛的復合材料市場的兩種需求：對更高效、同時更可持續(xù)的生產(chǎn)過程的需求。



技術(shù)優(yōu)勢簡述
團隊成員開發(fā)的熱激光固化生產(chǎn)工藝允許以全自動方式制造高性能復合材料產(chǎn)品，沒有幾何限制。目前，高性能復合材料的生產(chǎn)是人工完成的，這導致了可重復性和靈活性方面的問題。此外，由于工藝步驟多且使用模具（即使是單元生產(chǎn)），整個生產(chǎn)過程速度慢、成本高且設計約束高。通過Spherecube的技術(shù)，能夠解決與復合材料生產(chǎn)相關(guān)的問題，并提高材料的生產(chǎn)率。


△SphereCube一部分團隊成員

創(chuàng)立過程
Valerio Di Pompeo 和專業(yè)課程教授Alessio Vita一致認為，目前沒有使用復合材料生產(chǎn)最常見原材料（例如熱固性環(huán)氧樹脂和長纖維增強材料）的經(jīng)過工業(yè)驗證的技術(shù)。當他們開始討論可能的解決方案時，SphereCube 3D 打印機核心部分的第一個草圖誕生了：擠出頭。Valerio和Alessio隨后逐步壯大。

復合擠壓技術(shù)
SphereCube開發(fā)的技術(shù)圍繞兩種不同物理狀態(tài)的原材料的擠出，即粘性流體狀態(tài)的熱固性聚合物基體和連續(xù)纖維形式的增強材料。目前使用雙組分環(huán)氧樹脂（樹脂+硬化劑）和碳纖維作為增強材料。SphereCube 的專利擠出頭有效地混合基體和增強材料，可以有效地混合基體和增強材料，從而在制造過程中實現(xiàn)兩者的完美粘合，然后使用熱源，在擠出后根據(jù)需要部分或完全固化（固化）復合材料。同時，用于切割纖維和壓實沉積材料的系統(tǒng)完善了該系統(tǒng)。該技術(shù)允許加工不同類型的熱固性基體并使用任何類型的連續(xù)增強纖維。


△SphereCube

除了開發(fā)擠出系統(tǒng)外，SphereCube還申請了有關(guān)增強纖維制備的專利。通過使用粘合劑機，該技術(shù)能夠使用溶劑較少的粘合劑，以比目前使用的傳統(tǒng)工藝更可持續(xù)的方式提高增強材料的加工性能。

其他相似技術(shù)通過紫外線固化的熱固性樹脂，SphereCube則使用熱源多材料進行固化。主要競爭對手使用基于笨重機械臂的3D打印系統(tǒng)，但SphereCube開發(fā)的3D打印機基于5軸系統(tǒng)，平均打印體積為400 x 400 x 400毫米，具有高精度的特點。

目標市場
3D打印技術(shù)使我們能夠生產(chǎn)高性能復合材料部件，確保獨特性、定制性、提高部件性能并減輕重量，目前正在研究的主要應用是航空航天、生物醫(yī)學、體育和海事領(lǐng)域。


△SphereCube 是 2022 年 Formnext 創(chuàng)業(yè)挑戰(zhàn)賽的獲勝者之一

SphereCube 正在參與 Takeoff 加速計劃，該計劃涉及 CDP、Plug and Play、Leonardo、Avio、CRT 基金會和 Unicredit，能夠開始與潛在客戶進行產(chǎn)品驗證，并加速高附加值制造的活動。此外，SphereCube與馬爾凱理工大學和 Cariverona 啟動了一個為期三年的項目，開發(fā)生物基材料。SphereCube希望將我3D 打印機帶入太空，未來我們計劃在軌道上進行實驗，以在微重力下驗證該技術(shù)。