Angel Aerial Systems aus Cincinnati, Ohio, ist ein hervorragendes Beispiel dafür, wie der innovative Einsatz des 3D-Drucks die Gründung eines ganzen Unternehmens ermöglichen kann. Dieses 2022 gegründete Start-up-Unternehmen hat es geschafft, revolutionäre Drohnen zu entwickeln, die bis zu zwei Stunden lang in der Luft schweben können – das ist drei- bis sechsmal länger als herkömmliche Quadcopter.

Ohne 3D-Drucker – insbesondere unser industrielles Flaggschiff Prusa Pro HT90 – wäre dieses bedeutende Projekt niemals zustande gekommen. „Wir haben das Fluggerät auf die Fähigkeiten des HT90 zugeschnitten, um die Kosten zu minimieren und die Leistung zu maximieren. Ein Wechsel zum Spritzgussverfahren würde das Gewicht und die Werkzeugkosten erhöhen – das wäre ein No-Go“, sagt Will Hasting, Mitbegründer und CEO von Angel Aerial Systems.

Lösung für kritische Flugzeitbeschränkungen

Die Geschichte von Angel Aerial Systems beginnt mit einer klaren Vision: das Problem der kurzen Flugzeiten von Drohnen zu lösen, die bei Rettungsdiensten eingesetzt werden. Während herkömmliche Drohnen in der Regel nur 20 bis 40 Minuten fliegen können, hat das Unternehmen eine einzigartige Spinning-Wing-Technologie entwickelt, mit der seine Trio-Drohnen mit einer einzigen Batterie bis zu zwei Stunden lang fliegen können, was die Aerodynamik von Drohnen revolutioniert. „Unsere Mission ist es, Polizei, Feuerwehr und Such- und Rettungsteams durch einsatzfähige UAVs (Unmanned Aerial Vehicle, unbemannte Luftfahrzeuge) mit unübertroffener Schwebedauer eine dauerhafte Luftüberwachung zu ermöglichen“, beschreibt Will Hasting.

Trio ist das erste kommerzielle UAV mit rotierenden Flügeln, das senkrecht starten und landen kann und bis zu zwei Stunden lang stabil in der Luft schweben kann.

Welche Rolle spielt der 3D-Druck in dieser Geschichte?

Für die Verwirklichung dieser Vision war die Wahl der richtigen Fertigungstechnologie entscheidend. Angel Aerial Systems entschied sich aus mehreren grundlegenden Gründen für den 3D-Druck, was durch die Zusammenarbeit mit Prusa Research und die Verwendung der Prusa Pro HT90-Druckerflotte veranschaulicht wird.

CEO Will Hasting erklärt die Rolle des HT90 in ihrem Betrieb: „Wir balancieren ständig Größe, Gewicht, Haltbarkeit und thermische Leistung aus – unter engen Zeitvorgaben und hohen Zuverlässigkeitsanforderungen. Mit dem HT90 können wir schnell arbeiten, ohne Kompromisse bei den Materialeigenschaften einzugehen, und so flugfertige Teile produzieren, die den harten Einsatzbedingungen standhalten. Wir drucken unsere gesamte Flugwerksstruktur auf dem HT90 – einschließlich Flügel, Nabenstrukturen und mehr.

Das Unternehmen begann mit den Vorgängermodellen des HT90, Trilab DeltiQ 2 Plus und AzteQ, aufgrund ihres Bauvolumens, aber der wirkliche Durchbruch kam, als sie Beta-Partner für den Prusa Pro HT90 wurden. Wie Will beschreibt: „Wir betreiben fünf HT90 und setzen sie intensiv ein. Sie haben sich über Tausende von Betriebsstunden hinweg als zuverlässig erwiesen. Die Systeme sind vorhersehbar und beständig, was in einer produktionsähnlichen Umgebung entscheidend ist. Bei missionskritischen Drohnenkomponenten konnten wir die für den Einsatz im Feld erforderliche Maßgenauigkeit und Wiederholbarkeit erreichen. Die Oberflächenqualität ist so gut, dass die Leute oft überrascht sind, wenn sie erfahren, dass sie 3D-gedruckt sind.“

Prusa Pro HT90 Vorteile für die Drohnenherstellung

Der HT90 bringt mehrere entscheidende Vorteile mit sich, die den 3D-Druck nicht nur wettbewerbsfähig, sondern in diesem Fall den traditionellen Fertigungsmethoden direkt überlegen machen. Wie Will weiter erklärt, „verwenden wir die beheizte Kammer bei jedem Druck (oft bei 90°C), was die Festigkeit und Steifigkeit erheblich verbessert. Für uns geht es nicht nur darum, Kunststoff zu schmelzen; wir produzieren tragende Strukturen für die Luftfahrt. Die Druckgeschwindigkeit ist ein weiterer großer Gewinn – der HT90 druckt 3-4x schneller als unsere AzteQs.“

Der Zugang zu Hochleistungsmaterialien wie PEEK-CF hat Angel Aerial Systems zusätzliche Optionen eröffnet und externe Abhängigkeiten verringert. Dadurch konnte das Unternehmen die Auslagerung von Strukturteilen vermeiden, einschließlich der Teile, die sonst CNC-Aluminium erfordern würden.

Das Unternehmen arbeitet beim HT90 mit einem breiten Spektrum an Materialien, darunter sowohl Versionen mit als auch ohne Kohlefasern: PC, ASA, PA, PETG, PCTG und PP. Das bevorzugte Material für Nicht-Carbonfaserteile ist Prusament ASA. „Wenn es einmal eingestellt ist, bietet es eine hervorragende Schichtbindung, thermische Beständigkeit und Maßgenauigkeit“, schätzt Will die Fähigkeit des HT90, moderne Materialien gut zu verarbeiten.

Die Zahlen lügen nicht

Die wirtschaftlichen Vorteile des 3D-Drucks sind auch für Angel Aerial Systems entscheidend. „Ohne erschwinglichen, leistungsstarken 3D-Druck hätten wir das Unternehmen nicht gegründet. Wir haben Hunderte von Design-Iterationen durchgeführt – etwas, das bei herkömmlicher Fertigung Jahre gedauert und exponentiell mehr gekostet hätte. Ein frühes Beispiel: Mit unserem 4.000 Dollar teuren Trilab DeltiQ 2 haben wir im ersten Betriebsjahr über 20.000 Dollar an Ersatzteilen von einem Servicebüro eingespart“, beschreibt Will die wirtschaftlichen Auswirkungen des 3D-Drucks.

Das Mechanikerteam des Unternehmens bedient die Drucker direkt, wobei die Schnittstelle und der Zugang zur Wartung so intuitiv sind, dass sie in einer technischen Umgebung mit minimalem Schulungsaufwand täglich genutzt werden können. Will fasst zusammen: „Für das, was die Maschine kann, ist sie beeindruckend einfach zu bedienen“

Angel Aerial Systems hat erfolgreich bewiesen, dass der 3D-Druck nicht nur das Rückgrat für Forschung und Entwicklung, sondern auch für die tatsächliche Produktion fortschrittlicher Fluggeräte sein kann. Ihre Trio-Drohne ist der Beweis dafür, dass innovatives Design in Verbindung mit fortschrittlichen Fertigungstechnologien Produkte hervorbringen kann, die die Möglichkeiten einer ganzen Branche neu definieren.

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