Gelişmiş kompozitler düşük ağırlıkta yüksek mukavemet ve rijitlik sunuyor, ancak büyük ölçekte üretimi yavaş, emek yoğun ve otomasyona uygun değil. Helicon Industries, kompozitleri yüksek hacimli üretime taşımak için tasarlanmış otomatik üretim sistemleri geliştiriyor ve başlangıç noktası karbon fiber.
Los Angeles merkezli girişim, AlleyCorp liderliğindeki 16 milyon dolar tohum yatırımıyla gizlilikten çıktı. Helicon, kompozit üretim teslim sürelerini altı aydan fazla süreden iki haftaya indirmeyi hedefliyor.
Kurucu ortak otonom sistemlerden otomatik üretime geçti
Helicon'un kurucu ortağı ve baş teknoloji sorumlusu Edmundo Sanz-Gadea, gençliğinde Madrid'de roket ve drone yaptı. Bu deneyim Paris'teki Avrupa Uzay Ajansı'nda lise stajına, ardından Hollanda'daki TU Delft'te havacılık eğitimi almasına yol açtı.
“Geleneksel havacılık, zaten son derece optimize edilmiş sistemlerden verimliliğin son yüzde birini sıkıştırmak gibiydi. Jet motoru tasarımı veya ticari uçak aerodinamiği gibi konulara bakarsanız, bunlar zaten optimuma oldukça yakın,” diye konuştu Sanz-Gadea The Robot Report'a. “Yeni nesil robotik ve otonom sistemler dalgasına çok ilgi duydum. Öğrencilerin yarış arabası tasarlayıp inşa ettiği ve dünyanın dört bir yanında yarıştığı Formula Student otonom takımında bir yıl geçirdim.”
“TU Delft ve MIT güçlerini birleştirdi,” diye hatırladı. “Donanımın çoğunu Delft'te yapıyor, otonom algoritmaların çoğunu ise MIT'te geliştiriyorduk. İki taraf arasında köprü görevi görüyordum. Tam zamanlı çalışan 10 kişiydik ve 100'den fazla yarı zamanlı mühendisten oluşan bir ekibi yönetiyorduk.”
“Hızlı tempolu bir ekipte çalışmak ve otonomiye dair bakış açısı kazanmak açısından harika bir deneyimdi,” dedi Sanz-Gadea. “Google, Uber ve Volkswagen gibi sponsorlara sahip olmamız şanslıydı.”
Daha sonra Hollanda'da altyapı denetimleri için otonom dronlar üzerinde çalışan bir girişimde görev aldı, ardından ETH Zürih'te bir yıl geçirdi. Sanz-Gadea, ANYbotics dört ayaklı robotun robot-insan nesne teslimi yapmasını sağlayan bir difüzyon politikası geliştirdi ve ardından Helicon'u kurdu.
Sanz-Gadea, kompozitler için yeni nesil yüksek derecede otomatik üretim kurma ortak vizyonuyla kurucu ortak ve CEO Alex Niehaus ile Helicon'u başlattı.
Otonom fabrikalar savunma zorluğuna odaklanıyor
Helicon neden karbon fiber üretimiyle başlamayı seçti?
“Kompozit üretim hâlâ çok manuel bir süreç, özellikle karbon fiber tekstilleri gibi esnek malzemelerin manipülasyonu otomasyona zor,” diye açıkladı Sanz-Gadea. “Bu durum, sivil havacılık ve savunma programlarındaki ağır düzenlemelerle birleşiyor.”
“Geleneksel olarak yapmak istediğiniz parça için bir kalıp oluşturup karbon fiber malzemeyi içine yerleştiriyorsunuz,” diye ekledi. “Sürece bağlı olarak malzeme reçineyi zaten içeriyor olabilir, prepreg gibi, ya da reçine vakum infüzyonu veya reçine transfer kalıplama gibi işlemlerle sonradan ekleniyor.”
Sanz-Gadea'ya göre bu emek yoğun yaklaşım, üretim hacimleri düşük ve her parçanın maliyeti yüksek olduğu için Lockheed veya Boeing gibi ana firmalar için işledi. Ancak dron, robotik ve havacılıkta yeni bir şirket kuşağı, kompozitlerin performans avantajlarından vazgeçmeden çok daha büyük hacimler üretmek istiyor.
“Bakış açısı, son derece optimize edilmiş çok az sayıda sistem inşa etmekten, çok daha büyük ölçekte iyi sistemler inşa etmeye kayıyor,” dedi Sanz-Gadea. “Bunu dronlarda çok net görüyorsunuz, ancak robotik ve diğer sektörlerde de yaşanıyor. Zorluk, hafif, yüksek performanslı yapıları yüzlerce değil, yüz binlerce adet üretmeyi başarmak.”
“Çoğu şirket hâlâ yurtdışından düz karbon fiber levhalar alıyor, şekline göre kesiyor ve bağlantı elemanlarıyla birleştiriyor,” dedi Sanz-Gadea. “Bu, bir yapı inşa etmenin çok verimsiz bir yolu, çok fazla montaj işi yaratıyor ve ABD'de rekabetçi ölçekte üretimi çok zorlaştırıyor.”
Helicon seri üretime hazırlanıyor
Helicon, Torrance, Kaliforniya'da 36.000 fit karelik 3.344,5 metrekarelik bir alana taşındıkça üretime hazırlanıyor. Sanz-Gadea'nın belirttiğine göre şirket, kullandığı malzemelerden fabrika katındaki ekipman ve süreçlere kadar her şeyi otomasyon ve yüksek hacimli üretim etrafında inşa ediyor.
“Kolay otomasyona uygun ve yüksek hacimli üretim yöntemlerine odaklanıyoruz,” dedi. “Hedef, geleneksel el ile yerleştirme ve otoklav süreçlerinin saatler sürmesine karşılık, 15 dakikanın altında döngü süreleriyle çalışabilen, çok daha kolay otomatikleştirilebilen süreçler kullanmak.”
“Kullandığımız malzemeler ve süreçler de otomasyon için çok daha kolay,” dedi Sanz-Gadea. “Süreci, bir robotun malzemeyi güvenilir şekilde alıp yerleştirebileceği, bitmiş parçayı çıkarabileceği ve ardından kesme ve kalite kontrol gibi sonraki adımları yönetebileceği şekilde tasarlayabiliyorsunuz.”
“Talep çok fazla,” dedi. “Şirketlerin karşılaştığı zorluk, genellikle küçük üretim serileri olan 10 ila 100 adetlik prototipleri içeride manuel olarak yapabilmeleri, ancak binlerce adetlik bir sözleşme kazandıklarında yeterli insanı işe alamamaları.”
“Robotik için devasa endüstriyel kollar gerekmez,” dedi Sanz-Gadea. “Önemli olan, tüm hücreyi tekrarlanabilirlik ve hız etrafında tasarlamak.”
Şirket ayrıca çok daha büyük hacimlerde üretimi desteklemek için birden fazla malzeme tedarikçisiyle yakın çalışıyor. “Aslında karbon fiberin kendisinde bir kıtlık yok,” dedi Sanz-Gadea. “Darboğaz, bu malzemeyi yurt içinde ölçekli olarak bitmiş parçalara dönüştürme yeteneği.”
Sanz-Gadea kompozitler için havacılık ötesi müşteri tabanı görüyor
Helicon, talepkar havacılık ve savunma programlarına hizmet etmek için gerekli sertifikasyonlara doğru ilerlerken, hafif ve yüksek performanslı yapıların önemli olduğu robotik, lojistik, denizcilik ve diğer sektörlerden de ilgi görüyor.
“Bugün çoğu robotik sistem alüminyumdan yapılıyor ve malzemelerimiz yüzde 40 daha düşük ağırlıkta daha yüksek rijitlik sunuyor,” dedi. “Bu, daha uzun pil ömrü, daha küçük aktüatörler veya daha yüksek taşıma kapasitesi anlamına geliyor. Robotik insan benzeri ve mobil robotlarda daha büyük ölçekli üretime geçerken büyük bir fırsat görüyoruz.”
Karbon fiberin rijitlik-ağırlık oranı metaller ve plastiklere göre önemli ölçüde daha iyi, ancak büyük ölçekte üretimi hâlâ zor.
“Bugün kompozitler, modern sanayileşmeden önceki metaller gibi bir şey,” dedi Sanz-Gadea. “Malzeme özellikleri olağanüstü, ancak üretim altyapısı yetişemedi. Çelik, Carnegie ve Bethlehem Steel gibi şirketler güvenilir ve kitlesel ölçekte üretmeyi başarınca dönüştürücü hale geldi.”
“Karbon fiber, Formula 1, savaş uçakları ve uzay araçları gibi seçkin uygulamalarda kendini kanıtladı,” diye açıkladı. “Şimdi aynı performans avantajlarını çok daha büyük hacimlerde üretilen ürünlere taşıma zorluğu var. Biz buna odaklanıyoruz.”
Helicon vizyonu ölçek için finansman çekiyor
Sanz-Gadea ve kurucu ortak CEO Alex Niehaus, Helicon'u daha geniş bir “Batı'yı yeniden sanayileştirme” hedefi etrafında başlattı. Şirket Londra'da başladı, burada teknolojiyi geliştirmeye, tedarikçi ilişkileri kurmaya ve potansiyel müşterilerle ilişkiler oluşturmaya odaklandı.
Daha sonra ileri imalat ekosistemindeki yatırımcılar, müşteriler ve diğer kişilerle görüşmek için San Francisco'da zaman geçirdiler ve Helicon'un üretim operasyonları için üs olarak Los Angeles'ı seçtiler.
“Erken dönemdeki çalışmaların çoğu şirket etrafında doğru ilişkileri kurmakla ilgiliydi,” dedi Sanz-Gadea. “En güçlü ihtiyaçların nerede olduğunu anlamak için müşteriler, malzeme tedarikçileri, üreticiler ve havacılık, savunma, robotik ve ileri imalat alanındaki kişilerle zaman geçirdik.”
Helicon başlangıçta melek yatırımcılardan sermaye topladı, ardından kurumsal yatırımcıları yanına aldı. Aşırı talep gören tur, kurucuların sermaye tablosuna kimin dahil edileceği konusunda seçici olmasını sağladı.
Sanz-Gadea, AlleyCorp'un derin teknoloji ekibinden bir prensipal olan Brannon Jones'un SpaceX ve ileri imalat geçmişi nedeniyle öne çıktığını söyledi. “Ne inşa etmeye çalıştığımızı hemen anladı,” dedi Sanz-Gadea. “Ertesi gün New York'tan San Francisco'ya uçup bizimle görüştü.”
Şimdi Helicon, Los Angeles'ta üretim kapasitesini genişletiyor ve mekanik ve yapısal mühendislik, yazılım, robotik, imalat ve operasyonlar alanlarında işe alım yapıyor.
“Hırs sadece bir tür karbon fiber parça yapmaktan çok daha büyük,” dedi Sanz-Gadea. “İleri kompozitleri gerçek endüstriyel ölçekte üretme kapasitesini inşa etmek istiyoruz.”
