Firma Angel Aerial Systems z Cincinnati w stanie Ohio jest doskonałym przykładem tego, jak innowacyjne wykorzystanie druku 3D może umożliwić otwarcie całej firmy. Ten startup, założony w 2022 roku, zdołał stworzyć rewolucyjne drony zdolne do zawisu w locie przez maksymalnie dwie godziny – czyli od 3 do 6 razy dłużej niż tradycyjne quadcoptery.

Ten znaczący projekt nigdy nie powstałby bez drukarek 3D – zwłaszcza naszej flagowej drukarki przemysłowej Prusa Pro HT90. „Zaprojektowaliśmy statek powietrzny w oparciu o możliwości drukarki HT90, aby zminimalizować koszty i zmaksymalizować wydajność. Przejście na formowanie wtryskowe zwiększyłoby masę i koszty oprzyrządowania, co sprawiłoby, że projekt nie miałby szans powodzenia” – mówi Will Hasting, współzałożyciel i dyrektor generalny firmy Angel Aerial Systems.

Rozwiązywanie krytycznych ograniczeń dotyczących czasu lotu

Historia firmy Angel Aerial Systems zaczyna się od jasnej wizji: rozwiązania problemu krótkiego czasu lotu dronów wykorzystywanych w służbach ratowniczych. Podczas gdy konwencjonalne drony zazwyczaj latają tylko przez 20-40 minut, firma opracowała unikalną technologię wirujących skrzydeł, co stanowi rewolucję w aerodynamice ich lotu i umożliwia dronom Trio lot trwający do dwóch godzin na jednym akumulatorze. „Naszą misją jest zapewnienie policji, straży pożarnej i zespołom poszukiwawczo-ratowniczym stałej orientacji w przestrzeni powietrznej dzięki bezzałogowym statkom powietrznym zdolnym do niespotykanego dotąd czasu zawisu” – opisuje Will Hasting.

Trio to pierwszy komercyjny bezzałogowy statek powietrzny z wirującym skrzydłem, zdolny do pionowego startu i lądowania, który może utrzymywać stabilny zawis przez maksymalnie dwie godziny.

Jaka jest rola druku 3D w tej historii?

Aby zrealizować tę wizję, kluczowe znaczenie miał wybór odpowiedniej technologii produkcji. Firma Angel Aerial Systems zdecydowała się na druk 3D z kilku podstawowych powodów, czego przykładem jest współpraca z Prusa Research i wykorzystanie technologii oferowanych przez park maszynowy złożony z Prusa Pro HT90.
Dyrektor generalny Will Hasting wyjaśnia rolę drukarki HT90 w działalności firmy: „Nieustannie dążymy do osiągnięcia równowagi między rozmiarem, wagą, trwałością i wydajnością termiczną – przy napiętych terminach i wysokich wymaganiach dotyczących niezawodności. Drukarka HT90 pozwala nam działać szybko bez uszczerbku dla właściwości materiałów, produkując gotowe do lotu części, które wytrzymują trudne warunki eksploatacyjne. Drukujemy całą konstrukcję statku powietrznego na HT90 – w tym skrzydła, struktury piast i inne elementy”.

Firma rozpoczęła działalność od Trilab DeltiQ 2 Plus i AzteQ, czyli modeli poprzedzających HT90, ze względu na ich przestrzeń roboczą, ale prawdziwy przełom nastąpił, gdy została partnerem beta dla Prusa Pro HT90. Jak opisuje Will: „Intensywnie eksploatujemy pięć sztuk HT90. Przez tysiące godzin pracy dowiodły one swojej niezawodności. Systemy są przewidywalne i spójne, co ma kluczowe znaczenie w środowisku produkcyjnym. W przypadku kluczowych komponentów dronów udało nam się osiągnąć dokładność wymiarową i powtarzalność wymaganą do użytku w terenie. Jakość powierzchni jest tak dobra, że ludzie często są zaskoczeni, gdy dowiadują się, że jest to wydruk 3D”.

Zalety Prusa Pro HT90 w produkcji dronów

HT90 oferuje kilka kluczowych zalet, dzięki którym druk 3D jest nie tylko konkurencyjny, ale w tym przypadku wręcz przewyższa tradycyjne metody produkcji. Jak wyjaśnia Will: „Wszystkie wydruki wykonujemy z grzaniem komory (często do temperatury 90°C), co znacznie poprawia wytrzymałość i sztywność. Nie chodzi nam tylko o topienie tworzyw sztucznych – produkujemy konstrukcje lotnicze przenoszące duże obciążenia”. Kolejną ważną zaletą jest szybkość drukowania – HT90 drukuje 3-4 razy szybciej niż nasze drukarki AzteQ”.
Dostęp do materiałów o wysokiej wydajności, takich jak PEEK-CF, dał Angel Aerial Systems dodatkowe możliwości i zmniejszył zależność od podmiotów zewnętrznych. Dzięki temu firma uniknęła konieczności outsourcingu komponentów konstrukcyjnych, w tym elementów, które w innym przypadku wymagałyby zastosowania aluminium obrabianego CNC.
Firma pracuje z szeroką gamą materiałów na drukarce HT90, w tym zarówno z wersjami z włóknami węglowymi, jak i bez nich: PC, ASA, PA, PETG, PCTG i PP. Materiałem stanowiącym podstawę produkcji części bez włókien jest Prusament ASA. „Po kalibracji zapewnia doskonałą przyczepność warstw, odporność termiczną i precyzję wymiarową” – Will ceni sobie zdolność HT90 do bezproblemowego przetwarzania zaawansowanych materiałów.

Liczby nie kłamią

Korzyści ekonomiczne wynikające z druku 3D mają również kluczowe znaczenie dla Angel Aerial Systems. „Bez niedrogiego, wysokowydajnego drukowania 3D nie założylibyśmy tej firmy. Stworzyliśmy setki prototypów – coś, co zajęłoby lata i kosztowało znacznie więcej w przypadku tradycyjnej produkcji. Jako wczesny przykład, nasz Trilab DeltiQ 2 o wartości 4000 dolarów pozwolił zaoszczędzić ponad 20 000 dolarów na częściach produkowanych przez zewnętrznego dostawcę w pierwszym roku eksploatacji” – opisuje Will, odnosząc się do ekonomicznych korzyści wynikających ze stosowania druku 3D.
Zespół techników obsługuje drukarki samodzielnie, a interfejs i dostęp do funkcji konserwacyjnych są na tyle intuicyjne, że wystarczy krótkie szkolenie, aby móc korzystać z nich na co dzień w środowisku inżynieryjnym. Jak podsumowuje Will: „Biorąc pod uwagę możliwości tej maszyny, jest ona niezwykle przystępna”.
Angel Aerial Systems udowadnia, że druk 3D może stanowić podstawę nie tylko badań i rozwoju, ale także finalnej produkcji zaawansowanych statków powietrznych. Ich dron Trio jest potwierdzeniem, że innowacyjna konstrukcja w połączeniu z zaawansowanymi technologiami produkcji może stworzyć produkty, które na nowo definiują możliwości całej branży.
Czy i Ty chcesz wykorzystać potencjał wysokowydajnego druku 3D w swoich projektach inżynieryjnych z Prusa Pro HT90? Zapytaj już dziś o ofertę odpowiadającą na Twoje potrzeby