Стихийные бедствия, военные вторжения, затонувшие корабли и разбившиеся самолеты... Кадры этих событий приковывают внимание всего мира. Велика вероятность, что сами эти кадры сняты относительно новой технологией — дронами, или беспилотными летательными аппаратами (БПЛА). По мере развития технологий производители дронов постоянно расширяют границы возможностей этих машин по дальности, скорости и грузоподъемности.
Компания Nextech, производитель дронов из Южной Африки, использует 3D-принтеры Formlabs для селективного лазерного спекания (SLS) для производства высокопроизводительных кастомизированных БПЛА для своих клиентов из самых разных отраслей. Прочные качества деталей SLS, пригодные для конечного использования, позволяют Nextech проектировать, создавать прототипы и производить с помощью одного оптимизированного рабочего процесса.
Инженер-конструктор Лиам Кроун рассказал нам о преимуществах их гибридного рабочего процесса и о том, как внутренняя SLS 3D-печать помогла им занять место в высококонкурентной отрасли. «Рабочий процесс 3D-печати позволяет нам решать уникальные требования клиентов, разрабатывать новые продукты и улучшать дизайн гораздо быстрее», — говорит Кроун.
В этой статье вы узнаете, как Nextech использует SLS 3D-печать для:
- Замены миллионов долларов на фрезерные работы с ЧПУ с помощью одного принтера Fuse 1+ 30W.
- Создания карбоновых законцовок крыла дрона с помощью 3D-печатных форм.
- Комбинирования механической обработки, углепластика и SLS 3D-печати для оптимального веса и прочности.
Задача в производстве дронов
Беспилотные летательные аппараты используются десятилетиями, в основном для наблюдения и тактических миссий военных организаций. Для таких отраслей, как сельское хозяйство, управление дикой природой или климатология, широкое использование дронов ограничивалось высокими затратами. У каждого клиента есть особые требования — это могут быть ожидаемая температура воздуха и погодные условия, тип камеры или другой полезной нагрузки, или расстояние между источником топлива и целевым диапазоном. В компонентах большинства моделей дронов используются серийные детали, но различные детали неизбежно приводят к некоторой степени кастомизации.
Традиционные производственные методы затрудняют эту настройку — изготовление пресс-форм, механическая обработка или методы гидроабразивной и лазерной резки дороги, особенно для требуемых сложных геометрий. 3D-печать открыла двери для производителей дронов, позволяя экономично изготавливать сложные геометрии и индивидуальные продукты, но поиск правильной технологии и материала ограничивал ее внедрение. Рабочий процесс SLS на Fuse 1+ 30W позволяет Nextech быстро создавать прототипы, повышать свои итерационные возможности благодаря обратной связи с клиентами и экономично производить кастомные компоненты серийно.
Внедрение SLS в собственном производстве
До добавления SLS-принтера Fuse 1+ 30W к своим производственным возможностям Nextech отдавала 3D-печать на аутсорсинг или изготавливала компоненты механическим способом на этапе прототипирования. «У нас были партии небольших 3D-печатных компонентов, напечатанных на больших промышленных машинах EOS в местном университете, но их возврат занимал недели», — говорит Кроун.
Внедрение принтера внутри компании ускорило сроки разработки, позволив команде работать с клиентами более тесно. «Вы выполняете уникальные проекты для клиентов, поэтому вам нужно быстро создавать прототипы, но для сложных, замысловатых деталей с высококачественной отделкой», — говорит Кроун, добавляя: «Мы добавляем кронштейны и тестируем прочность, ощущения и вес, или добавляем прокладку для большей изоляции и проверяем посадку и удобство использования, чтобы убедиться, что окончательное решение, которое мы отправляем клиентам, высокого качества».
Такой итерационный ритм было невозможно поддерживать при аутсорсинге деталей. Ожидание дней или недель для работы над итерацией приближало их к сроку и ограничивало объем возможного функционального тестирования. «Когда у вас есть собственный внутренний принтер, вы действительно можете увеличить объем и оптимизировать использование материала. Мы можем производить наши пластиковые детали без необходимости изготовления литьевых форм, которые очень дороги и требуют много времени», — говорит Кроун.
Сложные детали благодаря дополняющим технологиям
Уникальные полезные нагрузки клиентов, такие как различные типы камер или датчиков для сельскохозяйственных, экологических или зоологических обследований, требуют индивидуальных кронштейнов для крепления к раме дрона. Эти кронштейны меняются для каждого проекта, иногда размещая полезную нагрузку дальше от источника топлива, который может нагреваться на больших расстояниях, или удерживая ее под другим углом. Для проектирования и изготовления этих кронштейнов, которые должны быть прочными и долговечными, Nextech использует комбинацию SLS 3D-печати, композитов и механической обработки. Их сила — в оптимизации технологий как дополнений, а не замен.
«Сочетание традиционной механической обработки и SLS 3D-печати создало, как я чувствую, следующее поколение того, как мы будем производить всё».
Лиам Кроун, инженер-механик в Nextech
Измерение таяния
Одна из моделей Nextech — это дрон с фиксированным крылом, с размахом крыла 3,2 метра и дальностью полета 100 километров. В рамках проекта с французским правительством дрон летал для сканирования и обследования разрушающихся ледяных шапок в Арктике. Дрон нес мультиспектральные изображения и пользовательские тепловизионные устройства для измерения того, как океан влияет на скорость таяния ледяных шапок. Команде Nextech пришлось проектировать кастомизированные кронштейны и компоненты корпуса для дрона, чтобы нести чувствительную полезную нагрузку, а также законцовки крыла, которые работали бы в экстремальных условиях.
Окончательные законцовки крыла будут изготовлены из углепластикового композита, но создание форм для этих композитов требует много времени, а механическая обработка слишком дорога. Использование порошка Nylon 12 на Fuse 1+ 30W позволяет команде экспериментировать со сложными формами при весе, сопоставимом с конечными деталями из углепластика.
100 штук за раз: Серийное производство деталей для конечного использования
Для модели Atlas T, мультикоптерного стиля дрона, команда работала над несколькими конструкциями для удержания технологии передачи под определенными углами и расстояниями. Способ удержания устройства влияет на его производительность, а доведение GPS и антенны до правильных позиций означает большую дальность и более высокое качество передачи. Технология отслеживания антенны дальнего действия не может быть заблокирована проводящими, громоздкими материалами, поэтому возможность настройки как креплений полезной нагрузки, так и антенны требует сложной геометрии и многих итерационных раундов тестирования с непроводящим материалом.
Кроун использовал Fuse 1+ 30W для разработки умных локаторов батарей, которые имели функцию защелкивания. Были как внешние, так и внутренние компоненты, напечатанные из порошка Nylon 12 для дрона конечного использования. Размер внутренних компонентов и большой объем затрудняли эффективное программирование на их станке с ЧПУ. «Это были мелкие детали, и их настройка на станке с ЧПУ заняла бы много времени, но мы можем напечатать 100 штук одновременно на Fuse 1+ 30W», — говорит Кроун.
Соответствие результата оборудованию за миллионы долларов
Сочетание технологий SLS и ЧПУ дает Nextech больше гибкости в процессе проектирования и производства. Они могут осуществлять серийное производство и сложные геометрии с помощью Fuse 1+ 30W, одновременно обрабатывая детали из высокопрочного алюминия для других компонентов. Когда они оценивали машины SLS, было важно найти ту, которая могла бы соответствовать качеству их станков с ЧПУ. В Fuse 1+ 30W они нашли ее. «Это действительно замечательный образец технологий. Мы потратили миллионы долларов на станки с ЧПУ, и производственная мощность [Fuse 1+ 30W] такая же, как у них, но это оборудование стоимостью 60 000 долларов», — говорит Кроун.
С каждым успешным развертыванием дрона Nextech растет известность и увеличивается спрос клиентов. Nextech должна быть в состоянии полагаться на Fuse 1+ 30W, чтобы он работал стабильно и бесперебойно. «Повторяемость и надежность очень важны для обеспечения производства высококачественных дронов в короткие сроки. Многие SLS-принтеры известны тем, что дают много ошибок печати и неудачных отпечатков, в то время как Fuse 1+ 30W — это высококачественная машина с отличной поддержкой», — говорит Кроун. Надежность самой машины в сочетании с приверженностью Formlabs поддержке высшего уровня по всему миру помогает поддерживать производство в рабочем состоянии.
Индустрия дронов невероятно конкурентна, компании борются за крупные контракты, поступающие от государственного, исследовательского и сельскохозяйственного секторов. Чтобы оставаться на вершине, производители дронов должны постоянно обновлять свои технологии, а также предлагать настраиваемые варианты для каждого проекта. 3D-технологии и, в частности, внутренние производственные возможности SLS и обработки с ЧПУ — это то, что отличает Nextech.
«Я бы сказал, что любая компания, у которой нет такого оборудования, занимающаяся серийным производством, действительно не знает, что они будут делать в будущем — они создают себе препятствие, не имея при необходимости внутренних производственных рабочих процессов».
Лиам Кроун, инженер-механик в Nextech
Сочетание традиционных производственных технологий с передовыми аддитивными рабочими процессами внутри компании позволило Nextech взлететь на вершину индустрии дронов. Надежность SLS-принтеров Formlabs Fuse Series означает, что они могут оставаться гибкими, реагировать на изменения поставщиков и требования клиентов и продолжать улучшать свой продукт.
О нашей компании
TITAN 3D - поставщик и системный интегратор оборудования для 3D-печати, 3D-сканирования и автоматизированного контроля в промышленности, машиностроении, медицине.
Готовы ответить на все Ваши вопросы, проконсультировать по оборудованию, и подобрать лучшее оборудование для решения Ваших задач.
Каталог 3D-принтеров мировых производителей - проработку технологии, подбор оборудования, внедрение, пусконаладку и обучение берем на себя!
+7 (952) 243-77-75 I 01@titan-3d.ru I www.titan-3d.ru