L’azienda Angel Aerial Systems di Cincinnati, Ohio, è un esempio perfetto di come l’uso innovativo della stampa 3D possa consentire l’avvio di un’intera attività commerciale. Questa startup, fondata nel 2022, è riuscita a creare droni rivoluzionari in grado di rimanere in volo fino a due ore, ovvero da 3 a 6 volte più a lungo dei quadricotteri tradizionali.

Questo progetto così importante non sarebbe mai esistito senza le stampanti 3D, in particolare il nostro fiore all’occhiello industriale Prusa Pro HT90. “Abbiamo progettato l’aeromobile tenendo conto delle capacità dell’HT90 per ridurre al minimo i costi e massimizzare le prestazioni. Passare allo stampaggio a iniezione avrebbe aumentato il peso e i costi di attrezzatura, rendendo il progetto irrealizzabile”, afferma Will Hasting, cofondatore e CEO di Angel Aerial Systems.

Risoluzione dei limiti critici relativi ai tempi di volo

Il progetto di Angel Aerial Systems nasce da una visione chiara: migliorare in modo significativo la durata dei voli dei droni impiegati nei servizi di emergenza. Mentre i droni tradizionali volano in genere solo per 20-40 minuti, l’azienda ha sviluppato una tecnologia innovativa con ali rotanti che consente ai suoi droni Trio di volare fino a due ore con una sola batteria, innovando il modo in cui i droni utilizzano l’aerodinamica. “La nostra missione è fornire alle squadre di polizia, vigili del fuoco e soccorso una costante sorveglianza aerea attraverso UAV (veicoli aerei senza pilota) utilizzabili sul campo e in grado di rimanere in volo per un tempo mai visto prima”, spiega Will Hasting.

Trio è il primo UAV commerciale ad ala rotante con capacità di decollo e atterraggio verticale, in grado di rimanere in volo stazionario per un massimo di due ore.

Qual è il ruolo della stampa 3D in questa vicenda?

Per realizzare questa idea, è stato fondamentale scegliere la tecnologia di produzione giusta. Angel Aerial Systems ha scelto la stampa 3D per diversi motivi principali, testimoniati dalla collaborazione con Prusa Research e dall’utilizzo della linea di stampanti Prusa Pro HT90.

Il CEO Will Hasting ci spiega che ruolo ha avuto la HT90 nelle loro operazioni: “Cerchiamo sempre di trovare il giusto equilibrio tra dimensioni, peso, resistenza e prestazioni termiche, con tempi ristretti e requisiti di affidabilità alti. La HT90 ci permette di muoverci velocemente senza rinunciare alle proprietà dei materiali, producendo componenti pronti per il volo che resistono a condizioni di esercizio difficili. Stampiamo l’intero telaio sulla HT90, comprese le ali, le strutture dei mozzi e altre parti”.

L’azienda ha iniziato con i predecessori della HT90, ossia Trilab DeltiQ 2 Plus e AzteQ, grazie al loro volume di costruzione, ma la vera svolta è avvenuta quando è diventata partner beta di Prusa Pro HT90. Come descrive Will: “Utilizziamo cinque HT90 e le facciamo lavorare intensamente. Si sono dimostrate affidabili nel corso di migliaia di ore cumulative. I sistemi sono affidabili e coerenti, un aspetto fondamentale in un ambiente simile a quello produttivo. Per i componenti dei droni di importanza critica, siamo stati in grado di ottenere la precisione dimensionale e la ripetibilità richieste per l’uso sul campo. La qualità superficiale è talmente buona che spesso le persone rimangono sorprese nel sapere che si tratta di una stampa 3D”.

I vantaggi di Prusa Pro HT90 per la Produzione di Droni

Il sistema HT90 offre diversi punti di forza che rendono la stampa 3D non solo competitiva, ma, in questo caso, direttamente superiore ai metodi di produzione tradizionali. Come continua a spiegare Will, “utilizziamo la camera riscaldata per ogni stampa (spesso a 90 °C), il che migliora significativamente la resistenza e la rigidità. Per noi non si tratta solo di fondere la plastica, ma di produrre strutture aerospaziali in grado di sostenere carichi. La velocità di stampa è un altro grande vantaggio: la HT90 stampa 3-4 volte più velocemente delle nostre AzteQ”.

L’accesso a materiali ad alte prestazioni come il PEEK-CF ha inoltre offerto ad Angel Aerial Systems ulteriori opzioni e ridotto le dipendenze esterne. Ciò ha consentito all’azienda di evitare l’outsourcing per le parti strutturali, comprese quelle che altrimenti richiederebbero l’uso di alluminio CNC.

L’azienda lavora con un’ampia gamma di materiali sulla HT90, comprese sia le versioni con additivi in fibra di carbonio che le varianti senza additivi: PC, ASA, PA, PETG, PCTG e PP. Il loro materiale di riferimento per le parti non in fibra di carbonio è Prusament ASA. “Una volta calibrato, offre un eccellente incollaggio degli strati, resistenza termica e precisione dimensionale”, Will sottolinea la capacità della HT90 di gestire bene i materiali avanzati.

I numeri non mentono

I vantaggi economici della stampa 3D sono fondamentali anche per Angel Aerial Systems. “Senza una stampa 3D ad alte prestazioni e a prezzi accessibili, non saremmo mai riusciti ad avviare l’azienda. Abbiamo eseguito centinaia di iterazioni di progettazione, cosa che avrebbe richiesto anni e costi esponenzialmente maggiori con la produzione tradizionale. Come primo esempio, durante il suo primo anno di funzionamento la nostra Trilab DeltiQ 2 da 4.000 dollari ci ha fatto risparmiare oltre 20.000 dollari in componenti da un centro servizi”, spiega Will riguardo all’impatto economico dell’utilizzo della stampa 3D.

Il team meccanico dell’azienda utilizza direttamente le stampanti, grazie all’interfaccia e all’accesso alla manutenzione sufficientemente intuitivi da consentire un utilizzo quotidiano in un ambiente ingegneristico con una formazione minima. Come conclude Will: “Considerando ciò che è in grado di fare, questa macchina è incredibilmente accessibile”.

Angel Aerial Systems ha dimostrato con successo che la stampa 3D può essere la colonna portante non solo della ricerca e dello sviluppo, ma anche della produzione effettiva di velivoli avanzati. Il loro drone Trio è la prova che un design innovativo combinato con tecnologie di produzione avanzate può creare prodotti che ridefiniscono le possibilità di un intero settore.

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