Чи можливо друкувати на 3D-принтері дрони для найскладніших завдань?

Компанія Angel Aerial Systems з м. Цинциннаті (штат Огайо, США) є успішним прикладом того, як інноваційне використання 3D-друку може сприяти запуску цілого бізнесу. Цей стартап, заснований в 2022 р., зумів створити революційні дрони, здатні перебувати в повітрі до 2 годин, що в 3 – 6 разів перевищує характеристики більшості комерційних квадрокоптерів.

Цей важливий проект не зміг би бути реалізованим без 3D-принтерів, зокрема без промислового флагмана бренду Prusa Pro HT90. «Ми спроектували безпілотник з урахування можливостей HT90, щоб мінімізувати витрати і максимізувати продуктивність. Перехід на лиття під тиском збільшив би вагу виробів та собівартість, що зробило б проект нерентабельним», – каже Вілл Гастінг, співзасновник і генеральний директор Angel Aerial Systems.

Зміст

• Подолання критичних обмежень часу польоту
• Роль 3D-друку у виробничому процесі
• Як 3D-принтери Prusa Pro HT90 дозволили виробнику досягти успіху
• Переваги Prusa Pro HT90 при виробництві дронів
• Підсумки: Цифри не брешуть

Подолання критичних обмежень часу польоту

Історія Angel Aerial Systems починається з конкретного завдання: знайти рішення проблеми короткої тривалості польоту безпілотників, що використовуються екстреними службами. У той час як тривалість польоту комерційних дронів зазвичай становить лише 20 – 40 хвилин, компанія розробила унікальну технологію пропелерів, яка дозволяє її дронам Trio перебувати в польоті до 2 годин на одному заряді батареї, що революціонізує роботу дронів з точки зору аеродинаміки.

За словами Вілла Гастінга,

«Наша місія полягає в тому, щоб забезпечити правоохоронні органи, пожежні служби та пошуково-рятувальні команди постійним повітряним спостереженням за допомогою безпілотних літальних апаратів, які можна розгортати в польових умовах і які здатні залишатися в повітрі безперервно впродовж тривалого часу».

Trio – це перший комерційний роторний БПЛА, здатний злітати та приземлятися вертикально, а також стабільно зависати в повітрі до 2 годин.

Роль 3D-друку у виробничому процесі

Для реалізації цієї ідеї було надзвичайно важливо вибрати правильну технологію виробництва. Компанія Angel Aerial Systems обрала 3D-друк з низки причин, які лежать в основі її співпраці з Prusa Research і використання парку принтерів Prusa Pro HT90.

Гендиректор Вілл Гастінг пояснює роль Prusa Pro HT90 у виробничому циклі компанії таким чином:

«Ми постійно балансуємо між розміром, вагою, міцністю та термодинамічними характеристиками в умовах жорстких термінів і високих вимог до надійності. Prusa HT90 дозволяє нам швидко просуватися в роботі без шкоди для властивостей матеріалів, виробляючи готові до польоту деталі, які витримують суворі умови експлуатації. Ми друкуємо на Prusa HT90 весь наш БПЛА, включаючи крила, конструкції маточин та багато іншого».

Як 3D-принтери Prusa Pro HT90 дозволили виробнику досягти успіху

• Дрони, які можуть перебувати в повітрі до 2 годин:

Час польоту БПЛА Trio від Angel Aerial Systems перевищує експлуатаційні показники стандартних комерційних квадрокоптерів у 3 – 6 разів.

• Скорочення виробничого циклу завдяки 3D-друку:

Принтер Prusa Pro HT90 дає змогу друкувати всі елементи конструкції БПЛА (крила, маточини, рами).

• Спроможність друкувати деталі аерокосмічного класу:

Камера з нагріванням до 90°C, можливість використання високопродуктивних матеріалів (PEEK-CF, ASA тощо) та стабільна надійність Prusa Pro HT90 гарантують ефективну роботу при виконанні критично важливих завдань.

• Швидкість і нижча собівартість порівняно з традиційною моделлю виробництва:

3D-принтери Prusa Pro HT90 працюють у 3 – 4 рази швидше у порівнянні з принтерами попереднього покоління, при цьому відсутня потреба в дорогому устаткуванні, а також забезпечується суттєва економія коштів на прототипуванні та виробництві.

• Якість, готова для експлуатації в польових умовах:

Точність розмірів, повторюваність та якість поверхонь, надрукованих на Prusa Pro HT90, часто не відрізняються від недрукованих деталей, вироблених на спеціалізованих виробництвах.

• Критичний фактор рентабельності бізнесу:

Без доступного та високопродуктивного 3D-друку компанія Angel Aerial Systems не могла б підтримувати рентабельну модель бізнесу.

Компанія розпочала роботу з попередників Prusa Pro HT90 – Trilab DeltiQ 2 Plus та AzteQ, враховуючи об’єм їхньої камери друку, але справжній прорив стався, коли вона стала бета-партнером Prusa Pro HT90.

Гендиректор Angel Aerial Systems описує переваги співпраці таким чином:

«Ми експлуатуємо п'ять Prusa Pro HT90 і використовуємо їх надзвичайно інтенсивно. Вони довели свою надійність протягом тисяч годин роботи. Прилади є передбачуваними та стабільними, що є вкрай важливим у виробничому середовищі. Для критично важливих компонентів дронів ми змогли досягти точності розмірів і повторюваності, необхідних для використання в польових умовах. Якість поверхні настільки висока, що замовники часто дивуються, дізнавшись, що вона надрукована на 3D-принтері».

Переваги Prusa Pro HT90 при виробництві дронів

Prusa Pro HT90 має низку ключових переваг, які роблять 3D-друк не лише конкурентоспроможним, але й, у цьому конкретному випадку, безумовно надійнішим за традиційні методи виробництва. Як пояснює пан Гастінг,

«Ми використовуємо гарячу камеру для друку кожної деталі, часто при температурі 90°C, що суттєво покращує міцність і жорсткість. Для нас це не просто питання температури плавлення пластику, адже фактично ми виробляємо несучі аерокосмічні конструкції. Швидкість друку – ще одна важлива перевага: Prusa Pro HT90 друкує в 3 – 4 рази швидше, ніж наші попередні 3D-принтери AzteQ».

Доступ до високоефективних матеріалів, таких як PEEK-CF, також надав Angel Aerial Systems додаткові можливості та зменшив залежність від зовнішніх підрядників. Це дозволило компанії уникнути аутсорсингу виробництва структурних деталей, включаючи ті, які в іншому випадку мали б виготовлятися з алюмінію на верстатах з числовим програмним керуванням (CNC/ЧПК).

Prusa Pro HT90 працює з широким спектром матеріалів, включаючи як версії з вуглецевим волокном, так і без нього: PC, ASA, PA, PETG, PCTG і PP. Основним матеріалом для деталей без вуглецевого волокна є Prusament ASA. Представник компанії високо цінує здатність Prusa Pro HT90 якісно працювати з сучасними матеріалами, адже «після налаштування принтер забезпечує чудове зчеплення шарів, термостійкість і точність розмірів».

Підсумки: Цифри не брешуть

Економічні переваги 3D-друку також мають вирішальне значення для Angel Aerial Systems. Пан Гастінг описує економічний ефект від використання 3D-друку наступними словами:

«Без доступного та високопродуктивного 3D-друку ми б навіть не створили компанію. Ми виконали сотні ітерацій дизайну, а при використанні традиційних технологій виробництва це зайняло б роки і коштувало б набагато дорожче. Як ранній приклад, наш Trilab DeltiQ 2 вартістю 4 тис. доларів заощадив понад 20 тис. доларів на деталях від сервісного бюро впродовж першого року експлуатації».

Команда механіків компанії безпосередньо керує принтерами, а інтерфейс і доступ до обслуговування є настільки інтуїтивно зрозумілими, що їх можна використовувати в інженерному середовищі з мінімальним навчанням на щоденній основі. Як підсумовує пан Гастінг: «З огляду на можливості приладу, він вражає своєю доступністю».

Компанія Angel Aerial Systems успішно довела, що 3D-друк може бути основою не тільки для досліджень і розробок, але й для фактичного виробництва сучасних безпілотних літальних апаратів. Для компаній, які працюють над власними інженерними продуктами або шукають альтернативу традиційним методам виробництва, ця технологія може стати практичною основою для власної моделі ведення бізнесу. У нашому магазині, як авторизованого дистриб'ютора Prusa в Україні, представлено обладнання та матеріали, що застосовуються в подібних виробничих сценаріях.

Вас також може зацікавити:

12.02.2025

3D-принтери PRUSA: історія успіху легенди 3D-друку

10.06.2025

Як правильно обслуговувати 3D-принтер

Команда Masteram