這家公司認為它的碳纖維3D打印技術可以做任何事情。

碳纖維復合材料以其重量而言非常堅固，這就是為什么它們是最新飛機設計的關鍵所在。然而，它們只有一個方向的強度，所以它們通常是分層的或編織成網格模式，然后再被塑造成結構。這意味著一組纖維在某些時候承載負荷，而另一組纖維在其他時候承載負荷，這不是材料最有效的使用方式。

2014年，Hemant Bheda擔任Quantum Polymers的首席執行官，Quantum Polymers是一家為機械加工零件制造擠壓塑料棒、板材和其他形狀的公司。該公司在一些材料中使用了切碎的碳纖維，但一位潛在客戶要求使用一種材料，這種材料需要將連續的碳纖維嵌入到一種聚合物材料中，這種聚合物材料的鋪設路徑非常仔細，這將使材料具有超高的機械性能。

“我說過我們做不到，”Bheda回憶說，但他也一直在考慮這個要求。正如他所說的，作為一個專注于軟件，特別是圖像壓縮和視頻的電子工程師，他一直在想問題是不是軟件問題，而不是硬件問題。

然后，他說，他看到一篇關于3D打印的論文。他想，“為什么我們不能提出一個三維空間中纖維最佳方向的算法，只在你需要的方向上使用纖維呢？”

Bheda與Wiener Mondesire聯合成立了一家公司來探索這種可能性。他們將公司命名為Arevo，意為“制造業革命”。

在一家飛機公司的支持下，他們花了兩年時間試圖建立一個3D打印系統和軟件，以生產符合航空航天要求的零部件。該系統是基于傳統的熔敷式3D打印機，這是人們在家使用的類型。用于熔化由聚合物和連續碳纖維組成的復合材料的導電加熱過程緩慢。而且它不符合航空航天工業的機械和質量要求，Bheda說。“我們知道我們需要轉移到一個基于激光的系統（它可以使我們更快、更無接觸的熱傳遞），而不會磨損纖維。”

然而，這需要更多的時間、更多的人和更多的錢。2016年底，Bheda和Mondesire就這一概念向風險投資家Vinod Khosla進行了演講。“他很快就給了回應，”Bheda說，甚至Bill Gates，Khosla他們一同見了Arevo的團隊。他們“立即理解了這種可能性，我們的方法與目前的纖維堆積方式大不相同，它將優化我們使用纖維的方式，從而減少所需的材料”，Bheda說。

Khosla風險投資公司向該公司投入了700萬美元。在從包括空客在內的投資者那里籌集到更多資金后，Arevo的融資總額現在達到3400萬美元。公司現有員工35人，工程團隊25人，其中工程師或科學家14人擁有博士學位。

Arevo公司的目標一直是使其生產過程運作良好，足以生產飛機零部件。這仍然在議事日程上。但和許多硅谷的初創企業一樣，Arevo并不反對在這條路上做一個小小的轉變。

2018年3月，團隊開始為公司的A系列投資者計劃演示。他們有一個軟件，該軟件利用特定零件上的應力方向計算，來確定碳纖維長絲的最佳布局，并建立了一個基于激光的3D打印機原型。當工程師們頭腦風暴著生產什么的可能性時，Bheda回憶道，“有人說，‘我們為什么不打印一輛自行車呢？’“

為什么不呢？但他們需要一個自行車設計。他們從經驗豐富的自行車設計公司Studiowest那里得到了，Bheda說，那里的設計師“對這項技術如何推動設計的極限感到興奮”。

打印自行車框架將大大簡化其結構。傳統的自行車車架包含許多必須手工裝配的零件，這是一個復雜的過程，有很大的誤差空間。

Bheda說，Studiowest的設計師“向我們發送了一個設計，為我們提供了包括負載在內的設計要求，我們通過我們的軟件運行它”。“軟件告訴我們如何調整纖維的方向。然后我們打印了自行車，并把它送到當地的一家自行車商店，“以增加諸如車輪、踏板和剎車等部件，”他說。

“然后我們都騎著它，”Bheda說。“它起作用了，感覺像一輛自行車，但看起來沒什么大不了的。”

然后，設計師們過來騎自行車。“他們非常驚訝這輛車是按照他們的規定行駛的，”Bheda說。“我們想知道為什么他們會感到驚訝；他們解釋說，他們通常會經歷多次設計、騎乘、做出一些改變、再次騎乘。這通常需要很長時間，長達18個月，但從他們發送設計后不到14天，我們就擁有了自行車。”

自行車設計師敦促Arevo向大型商業自行車公司的CEO展示該產品。他們是在2018年4月在Monterey的Sea Otter Classic舉行的北美最大自行車消費展上這樣做的。

“我們遇到的CEO們很好奇，但很懷疑，”Bheda說。“他們認為這太好了，不可能是真的。”但這次展覽，加上一些個人關系的幫助，使Arevo成為了電動自行車的初創企業Emery。今年4月，Arevolution又回到了Sea Otter秀，觀看了Emery電動自行車3D打印碳纖維復合框架的介紹。

Photo: Tekla S. PerryHemant Bheda of Arevo poses with one of the first carbon composite bike frames printed by his company.

自展會以來，Emery公司一直在接受Emery One電動自行車的訂單，并將于本季度開始向客戶發貨。當我（作者）6月份訪問Arevo時，公司的五臺打印機中有兩臺安裝了自行車框架；公司預計在幾周內就能全部安裝五臺自行車框架，這將使公司每周能夠制造10個自行車框架。然后，該公司預計將提高生產速度，直到每周生產達到75個。

該系統看起來像是一種以聚乳酸線圈為原料的臺式打印機，但有一些顯著的區別。Arevo的版本要大得多，它的核心是一個工業機器人手臂。還有一個額外的步驟，在優雅的編舞奠定了材料線切割，因為碳纖維在復合材料不只是整齊地斷裂時，打印頭停止加熱和拉走。最后是打印機床，而不是平板平臺，它是一個三維結構，由塑料打印而成，允許碳纖維以一定角度覆蓋，而不是要求這些角度由多層構成。這是確保纖維方向正確的一個重要部分。

新的自行車設計，進一步利用三維打印是在畫板上。Arevo已經在與另一家尚未宣布的自行車制造商合作，他們的設計完全不同，只有一個前叉用于前輪和其他不尋常的功能。在可預見的未來，Arevo將從事自行車制造業務，因為至少目前為止，該計劃不是向他人出售打印機，而是將其軟件和打印能力作為一項服務進行市場營銷，使任何產品的生產都保持在內部。它還擁有一個實驗室，在實驗室里，當碳纖維復合材料從供應商處進入時，它會經常檢查樣品，然后從打印機中出來，從而避免所謂的“空隙”，即材料層之間形成間隙的區域。

“這項技術是新的，”Bheda說，“所以我們不想失去與最終客戶的聯系；如果我們不自己制造零部件，我們就不會了解問題，也不會提高技術水平。”

最終，Bheda說，在自行車業務證明了其技術之后，公司將回到那些飛機部件上。Arevo還將風能和建筑業視為潛在的未來市場。

還有飛行汽車。這不是開玩笑的。Bheda說，飛行汽車市場可能是Arevo的最佳選擇。“它們將以比飛機更大的體積制造，目前飛機所用的制造技術不會擴大到這一規模，它們希望使用熱塑性塑料。我們的技術至少比其他熱塑性塑料技術領先三年，因此我們將做好準備。”