把碳纖維從六個月縮到兩週 Helicon 用機器人改寫複合材料製造

從航太到自駕車的技術養成

Helicon 共同創辦人暨技術長 Edmundo Sanz-Gadea 在馬德里長大，年少時就打造火箭與無人機。這份興趣讓他高中時前往巴黎的歐洲太空總署實習，之後在荷蘭台夫特理工大學攻讀航太。

Sanz-Gadea 向 The Robot Report 表示，傳統航太領域感覺像是在已經高度最佳化的系統中，再硬擠出最後 1% 的效率。若看噴射引擎設計或商用飛機空氣動力學，它們其實已經相當接近最佳狀態。他說，自己對新一波機器人與自主系統產生濃厚興趣，因此花了一年時間參加 Formula Student 自駕車團隊，學生們設計並打造賽車，在世界各地競賽。

他回憶，台夫特理工大學與麻省理工學院合作，硬體大多在台夫特完成，許多自主演算法則在麻省理工開發，他負責銜接兩邊。當時有 10 人全職投入，管理超過 100 名兼職工程師。Sanz-Gadea 說，那是很棒的經驗，讓他對自主系統與快節奏團隊大開眼界，也很幸運有 Google、Uber 與福斯等贊助商。

之後他進入荷蘭一家新創公司，開發用於基礎設施巡檢的自主無人機，接著在蘇黎世聯邦理工學院待了一年。在創立 Helicon 之前，Sanz-Gadea 開發了一套擴散策略，讓 ANYbotics 的四足機器人能完成機器人對人類的遞交任務。

為何從碳纖維製造切入

Sanz-Gadea 與共同創辦人暨執行長 Alex Niehaus 一起創立 Helicon，共同願景是為複合材料打造新世代的高度自動化製造。至於為何選擇從碳纖維製造開始，Sanz-Gadea 解釋，複合材料製造仍是非常人工的流程，難以自動化，尤其是碳纖維織物這類柔性材料的操作。再加上有人航空與國防計畫的高度監管，讓難度更高。

他補充，傳統做法是先為想製造的零件開模，再把碳纖維材料放入模具。依製程不同，材料可能已經含樹脂，例如預浸材；也可能之後才透過真空灌注或樹脂轉注成型等程序導入樹脂。Sanz-Gadea 表示，這種勞力密集做法對洛克希德或波音等大廠行得通，因為產量低、每個零件成本高。但新一代無人機、機器人與航太公司，正希望在不放棄複合材料性能優勢的前提下，建立更大的產量。

Sanz-Gadea 說，心態正在改變，從打造少量極度最佳化的系統，轉向以更大規模打造夠好的系統。這在無人機上看得非常清楚，但機器人和其他產業也正在發生。挑戰在於，如何製造數十萬件、而非數百件的輕量高效能結構。

他指出，多數公司仍從海外購買平面碳纖維板材，裁切成形後再用緊固件組裝。這是非常沒有效率的結構製造方式，會產生大量組裝工作，也讓美國更難在規模化下具備競爭力。

自動化產線與 15 分鐘週期目標

Helicon 正準備進入生產，將遷入加州托倫斯約 3,600 平方英尺、也就是 3,344.5 平方公尺的空間。Sanz-Gadea 表示，從使用的材料到工廠現場的設備與流程，公司一切都圍繞自動化與大量生產來打造。

他說，公司聚焦在易於自動化與大量製造的方法。目標是採用更容易自動化、週期時間更快的製程，低於 15 分鐘，相較傳統疊層與熱壓釜製程需要數小時。Sanz-Gadea 表示，他們使用的材料與製程也更容易自動化，可以設計流程讓機器人可靠地取料、放置、取出成品，並處理裁切與品質控制等下游步驟。

他說，需求很大。企業面臨的挑戰是，通常能在內部手動完成一定數量的原型，也就是 10 到 100 件的小批量生產，但當贏得數千件的合約時，就找不到足夠的人力。Sanz-Gadea 表示，對機器人應用來說，他們不需要巨大的工業機械臂，重要的是圍繞可重複性與速度來設計整個工作單元。

該公司也正與多家材料供應商密切合作，以支援更大規模的生產。Sanz-Gadea 說，碳纖維本身其實並不短缺，瓶頸在於能否在美國國內把材料大規模轉化為成品零件。

航太認證與機器人市場機會

Helicon 正努力取得服務高要求航太與國防計畫所需的認證，同時也看到機器人、物流、海事等產業的興趣，這些領域都重視輕量高效能結構。Sanz-Gadea 說，目前多數機器人系統以鋁製成，而他們的材料能在重量減少 40% 的情況下提供更高剛性，這代表更長電池續航、更小致動器或更高負載能力。他認為，隨著機器人走向人形與移動機器人的更大規模生產，機會很大。

碳纖維的剛性重量比明顯優於金屬與塑膠，但大規模製造仍然困難。Sanz-Gadea 說，今日的複合材料有點像現代工業化之前的金屬。材料特性卓越，但製造基礎設施還沒跟上。鋼鐵是在卡內基與伯利恆鋼鐵等公司找出可靠且大規模生產方式後，才真正帶來變革。

他解釋，碳纖維已在 F1、戰鬥機與太空船等頂尖應用中證明自己，現在的挑戰是把同樣的性能優勢帶進更大批量生產的產品，這正是他們專注的方向。

再工業化西方的創業與募資布局

Sanz-Gadea 與共同創辦人暨執行長 Alex Niehaus 創立 Helicon，背後更大的目標是「再工業化西方」。公司最初在倫敦成立，專注開發技術、建立供應商關係，並與潛在客戶建立連結。

他們後來在舊金山待了一段時間，會見投資人、客戶與先進製造生態系中的各方人士，最後選擇洛杉磯作為 Helicon 製造營運的基地。Sanz-Gadea 說，早期很多工作是在公司周邊建立正確的關係。他們花時間與客戶、材料供應商、製造商，以及航太、國防、機器人與先進製造領域的人交流，了解需求最強的地方在哪裡。

Helicon 最初向天使投資人募資，之後才引入機構投資人。這輪超額認購讓創辦人能對加入資本表的合作夥伴有所選擇。Sanz-Gadea 表示，AlleyCorp 深度科技團隊的負責人 Brannon Jones 因為在 SpaceX 與先進製造的背景而格外突出。Sanz-Gadea 說，他立刻理解他們想打造的東西，隔天就從紐約飛到舊金山與他們見面。

如今，Helicon 正在洛杉磯建構製造能力，並在機械與結構工程、軟體、機器人、製造與營運等領域招聘人才。Sanz-Gadea 說，野心遠大於只做一種碳纖維零件，他們想建立能以真正工業規模生產先進複合材料的製造能力。