La stampa 3D fornisce un UAV migliore e più leggero con Quickparts - QuickParts
T-HAWK 3d printed parts

La stampa 3D fornisce un UAV migliore e più leggero con Quickparts

La stampa 3D fornisce un UAV migliore e più leggero con Quickparts

“Questo processo soddisfa in mdo efficiente i requisiti di peso ma riduce anche significativamente la complessità creando insiemi di 1 un unico pezzo” ha detto Williams. “Invece di aggiungere peso con viti e colle, questi insiemi escono dalla stampante in un pezzo unico”

Achieving unprecedented weight-to-strength ratios in the T-Hawk Unmanned Aerial Vehicle with 3D printed production parts by Paramount Industries, now part of Quickparts Solutions.

Con la produzione di parti stampate in 3D da Quickparts si è raggiunto un rapporto peso/resistenza senza precedenti nel Unmanned Aerial Vehicle T-Hawk

L’Unmanned micro Air Vehicle T-Hawk ha preso vita come progetto di ricerca di DARPA per creare un’intelligenza di piccole dimensioni, un veicolo militare urbano di sorveglianza e riconoscimento che pesasse solo 5kg.Con decollo e atterraggio verticale era necessario che fosse facilmente trasportabile e installabile da un soldato, che richiedesse una formazione minima per l’utilizzo e avesse la capacità di volare fino a 3.000m. 

Il progetto fu assegnato a Honeywell Aerospace in collaborazione con AAI Textron Systems, e i team coinvolti sapevano che uno sviluppo molto rapido era un requisito fondamentale  per il successo del progetto. Con questo obiettivo in mente, presero contatti con Quickparts per la sua esperienza nello sviluppo, prototipazione e produzione additiva di parti “volanti”.  

Quickparts fornisce un servizio rapido di stampa 3D e parti di produzione on demand per ogni industria e in ogni parte del mondo. I team globali offrono consulenza esperta nel settore aerospace permettendo ai progetti di ricerca di essere rapidamente adattati per sfruttare i vantaggi della stampa 3D. 

Iniziando con la produzione di prototipi e modelli per la verifica del progetto, i team di progettazione avevano originariamente previsto che molte delle parti di produzione in polimero avrebbero potuto essere prodotte in fibra di carbonio o da stampo a iniezione, ma emersero subito dei problemi. Con i primi test di volo, il processo di progettazione divenne un processo iterativo rapido e persistente, per passare dal concetto iniziale al LRIP (low rate initial production). Il tempo e i costi erano vincolanti e il rapido impiego dei nostri soldati sul campo era un requisito costante.

Il team lavorò per fare in modo che l’unità di controllo rimanesse entro un peso massimo limite di 38g. Gli ingegneri di AAI progettarono inizialmente il telaio in fibra di carbonio. Dopo aver valutato il loro approccio, si resero conto che tempi e costi sarebbero stati proibitivi e non facilmente assorbibili in produzione. In alternativa fu quindi utilizzata la tecnologia SLS di stampa 3D: le tecniche di sviluppo per costruire l’unità come pezzo unico e la scelta di utilizzare lo svuotamento interno erano perseguibili solo con la produzione additiva. 

Utilizzando le tecniche di produzione tradizionali, le 4 unità di controllo avrebbero avuto 3 vani di forma aerodinamica con 6-7 componenti per ciascuna unità, ognuna delle quali sarebbe stata prodotta utilizzando fibra di carbonio formata su mandrini in legno. Con l’utilizzo della tecnologia SLS di stampa 3D e seguendo le linee guida per la progettazione per l’additive manufacturing, il team di progettazione del telaio in AAI riuscì a superare la complessità di fabbricazione e ridurre i costi producendo più componenti in un pezzo unico utilizzando il materiale DuraForm PA che ha un ottimo rapporto peso/resistenza. Per questa applicazione, i risultati delle prestazioni furono paragonabili alla fibra di carbonio.

Questo processo soddisfò efficacemente i requisiti di peso e ridusse in modo significativo la complessità creando un unico pezzo assemblato. Il peso aggiuntivo di viti e adesivi fu eliminato tramite la produzione in un pezzo unico. 

Con un motore a 2 tempi alimentato a benzina nella parte superiore del T-Hawk, una potente ventola realizzata in polimero rinforzato con fibra di vetro a compressione dirige il flusso d’aria attraverso uno statore e quindi alle unità di controllo: peso, tempi e costi erano i maggiori driver nell’intero processo di progettazione e transizione verso la produzione. Lo statore era un progetto aerodinamicamente complesso costituito da 13 vani. Il business plan fu fatto per utilizzare lo stampaggio a iniezione fino a chè non fu chiaro che l’attrezzatura era praticamente impossibile da progettare, con costi insostenibili e tempi non adeguati a un rapido impiego sul campo.

Lo statore fu costruito tramite colata di poliuretano su stampi in gomma siliconica utilizzando un modello da stereolitografia (SLA) realizzato da stampa 3D.

Mentre il team fu inizialmente portato a lavorare sui modelli di prototipo, le tecniche utilizzate vennero successivamente estese a tutto il ciclo di produzione. I programmi iniziali di creare attrezzature per queste parti vennero abbandonati a causa dei costi e delle continue modifiche di progetto. Con parti 3D completamente testate e funzionanti per il telaio, le unità e altri componenti, il servizio di Quickparts non fu solo più applicato ai prototipi ma soprattutto alla produzione rapida.

Il prodotto finito soddisfa i suoi requisiti di leggerezza e funzionalità del micro-air vehicle, velocità fino a 90km/h, volo diurno e notturno, e un’impareggiabile capacità di “sorvolo e rilevamento” che consentono funzioni quali identificazione IED e valutazione del rischio per quelli sul campo. Con un peso complessivo di meno di 9kg. inclusi i sensori, il T-Hawk sta in uno zaino e supporta un’ampia tipologia di missioni

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