Angel Aerial Systems de Cincinnati, Ohio, est un brillant exemple de la manière dont l’utilisation innovante de l’impression 3D peut permettre le démarrage d’une entreprise entière. Cette start-up, fondée en 2022, a réussi à créer des drones révolutionnaires capables de voler jusqu’à deux heures en vol stationnaire, soit 3 à 6 fois plus longtemps que les quadricoptères traditionnels.

Ce projet significatif n’aurait jamais existé sans les imprimantes 3D, en particulier notre produit phare industriel, la Prusa Pro HT90. « Nous avons conçu l’avion autour des capacités de la HT90 pour minimiser les coûts et maximiser les performances. Passer au moulage par injection augmenterait le poids et les coûts d’outillage, ce qui en ferait un no-go, » déclare Will Hasting, cofondateur et PDG d’Angel Aerial Systems.

Résolution des limitations critiques du temps de vol

L’histoire d’Angel Aerial Systems commence avec une vision claire : résoudre le problème des temps de vol courts des drones utilisés dans les services d’urgence. Alors que les drones conventionnels ne volent généralement que pendant 20 à 40 minutes, la société a développé une technologie unique d’aile rotative qui permet à ses drones Trio de voler jusqu’à deux heures avec une seule batterie, révolutionnant ainsi la façon dont les drones fonctionnent avec l’aérodynamisme. « Notre mission est de fournir aux équipes de police, d’incendie et de recherche et de sauvetage une connaissance aérienne permanente grâce à des UAV (Unmanned Aerial Vehicle – véhicules aériens sans pilote) déployables sur le terrain et capables d’une durée de vol stationnaire inégalée », décrit Will Hasting.

Trio est le premier drone commercial à aile tournante doté d’une capacité de décollage et d’atterrissage verticaux, avec jusqu’à deux heures de vol stationnaire stable.

Quel est le rôle de l’impression 3D dans cette histoire ?

Pour réaliser cette vision, le choix de la bonne technologie de fabrication était crucial. Angel Aerial Systems a choisi l’impression 3D pour plusieurs raisons fondamentales, illustrées par leur collaboration avec Prusa Research et l’utilisation d’un parc d’imprimantes Prusa Pro HT90.

Le PDG Will Hasting explique le rôle de la HT90 dans leur exploitation : « Nous équilibrons constamment la taille, le poids, la durabilité et les performances thermiques, dans des délais serrés et avec des exigences de fiabilité élevées. La HT90 nous permet d’avancer rapidement sans compromettre les propriétés des matériaux, en produisant des pièces prêtes pour le vol qui résistent à des conditions opérationnelles difficiles. Nous imprimons l’intégralité de notre cellule sur la HT90, y compris les ailes, les structures de moyeu et bien plus encore. »

La société a commencé avec les prédécesseurs de la HT90, les Trilab DeltiQ 2 Plus et AzteQ, en raison de leur volume de construction, mais la véritable percée s’est produite lorsqu’ils sont devenus un partenaire bêta pour la Prusa Pro HT90. Comme le décrit Will : « Nous exploitons cinq HT90 et les utilisons à fond. Elles ont prouvé leur fiabilité au cours de milliers d’heures cumulées. Les systèmes sont prévisibles et cohérents, ce qui est essentiel dans un environnement de production. Pour les composants de drones critiques pour la mission, nous avons pu atteindre la précision dimensionnelle et la répétabilité requises pour une utilisation sur le terrain. La qualité de la surface est si bonne que les gens sont souvent surpris d’apprendre qu’il est imprimé en 3D. »

Avantages de la Prusa Pro HT90 pour la fabrication de drones

La HT90 apporte plusieurs avantages clés qui rendent l’impression 3D non seulement compétitive mais, dans ce cas, directement supérieure aux méthodes de fabrication traditionnelles. Comme Will continue de l’expliquer, « nous utilisons la chambre chauffée sur chaque impression (souvent à 90°C) ce qui améliore considérablement la résistance et la rigidité. Pour nous, il ne s’agit pas seulement de faire fondre du plastique ; nous produisons des structures aérospatiales porteuses. La vitesse d’impression est un autre avantage majeur : la HT90 imprime 3 à 4 fois plus vite que nos AzteQ. »

L’accès à des matériaux hautes performances comme le PEEK-CF a également donné à Angel Aerial Systems des options supplémentaires et réduit les dépendances externes. Cela leur a permis d’éviter l’externalisation des pièces structurelles, y compris celles qui nécessiteraient autrement de l’aluminium CNC.

L’entreprise fonctionne avec un large éventail de matériaux sur la HT90, y compris des versions en fibre de carbone et sans fibre de carbone : PC, ASA, PA, PETG, PCTG et PP. Leur matériau de prédilection pour les pièces sans fibre de carbone est le Prusament ASA. « Une fois ajusté, il offre une excellente liaison des couches, une résistance thermique et une précision dimensionnelle », Will apprécie la capacité de la HT90 à bien gérer les matériaux avancés.

Les chiffres ne mentent pas

Les avantages économiques de l’impression 3D sont également cruciaux pour Angel Aerial Systems. « Sans une impression 3D abordable et performante, nous n’aurions pas créé l’entreprise. Nous avons effectué des centaines d’itérations de design, ce qui aurait pris des années et aurait coûté exponentiellement plus cher avec une fabrication traditionnelle. À titre d’exemple, au début, notre Trilab DeltiQ 2 à 4 000 $ a permis d’économiser plus de 20 000 $ en pièces auprès d’un bureau de service au cours de sa première année de fonctionnement », décrit Will à propos de l’impact économique de l’utilisation de l’impression 3D.

L’équipe mécanique de l’entreprise exploite directement les imprimantes, l’interface et l’accès pour la maintenance étant suffisamment intuitifs pour une utilisation quotidienne dans un environnement d’ingénierie avec une formation minimale. Comme le conclut Will : « Pour ce dont la machine est capable, elle est incroyablement accessible. »

Angel Aerial Systems a prouvé avec succès que l’impression 3D peut être l’épine dorsale non seulement de la recherche et du développement, mais également de la production proprement dite d’avions avancés. Leur drone Trio est la preuve qu’une conception innovante combinée à des technologies de fabrication avancées peut créer des produits qui redéfinissent les possibilités de toute une industrie.

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