2020年11月，美國初創(chuàng)企業(yè)WEAV3D迎來了成立以來的首個商業(yè)訂單。從航空航天輾轉(zhuǎn)至汽車制造，最后以建筑市場作為技術落地的第一站，WEAV3D的創(chuàng)業(yè)之路頗有一番波折。
盡管如此，公司創(chuàng)始人Oberste和他的團隊仍然看好復合材料在汽車行業(yè)的發(fā)展。在執(zhí)行訂單的同時，他們更加積極地與歐美各大主機廠及一級供應商頻繁接觸，尋找用WEAV3D技術生產(chǎn)汽車內(nèi)飾件、皮卡尾門等汽車面板的商業(yè)機會。
“我們的技術將改變汽車行業(yè)的量產(chǎn)規(guī)則。”Oberste表示，“它每年能夠生產(chǎn)20萬-50萬塊汽車面板，質(zhì)量可與金屬面板比肩、但重量更輕。更關鍵的是，與有機板、ATL等工藝相比，它的生產(chǎn)成本下降了30%-75%。”
WEAV3D技術
該技術本質(zhì)上是一種以市場現(xiàn)有的熱塑性單向預浸帶為原料的編織技術，對纖維和樹脂的種類沒有特殊要求，且不同種類的單向帶可以混用。在前期實驗中，技術人員多采用PP、PC、PET、PA等熱塑性樹脂以及玻纖、碳纖兩種增強材料，還研究了金屬帶材和光纖帶材的編織可行性。
經(jīng)過設備的牽引，預浸帶被編織形成經(jīng)緯網(wǎng)格結構，再通過紅外線的照射和輥軸的壓實，最后以片材或卷材的形式交付給客戶。根據(jù)需求，WEAV3D還可提供結構剪修和預制件加工等服務。
圖中的網(wǎng)格結構混用了碳纖維/PP、玻纖/PP和銅帶三種帶材
目前，WEAV3D的全尺寸試驗機主要加工25毫米幅寬的帶材，加裝配適器后可加工幅寬可降至5毫米，整體改裝后可提升至25毫米以上。
成品復合材料網(wǎng)格結構可寬至1.5米，厚至5層、長度不受限制。
Oberste表示，該技術最大的優(yōu)勢是高度的靈活性和適應性，能根據(jù)不同行業(yè)的差異化需求，調(diào)整預浸帶的種類和網(wǎng)格的編織密度。
客戶可根據(jù)最終產(chǎn)品的要求，用不同的后續(xù)工藝對網(wǎng)格結構進行再加工。如果部件形狀相對簡單，可以直接鋪層熱成型；如果稍有難度，可以模壓成型；如果高度復雜，可以先做成預制件，然后復合模塑成型。
“用網(wǎng)格結構增強的短切纖維/長纖維復合材料，其強度、硬度和剛度都將得到顯著提升，這有助于降低部件厚度、減少加強筋用量，最終實現(xiàn)進一步減重。”
目前，WEAV3D已經(jīng)開始著手研發(fā)下一代編織設備，目標直指汽車市場，預計將于2022年問世，生產(chǎn)效率有望提高至現(xiàn)有三倍，紅外加熱及輥軸系統(tǒng)也將被更高效的超聲焊接系統(tǒng)所取代。
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