Prototal samarbejdede med Windracers, et britisk luftfartsselskab, for at støtte udviklingen og produktionen af letvægtspolymerkomponenter til Windracers ULTRA, en langtrækkende, tungtløftende fragtdrone. Ved at erstatte metaldele med industrielt 3D-printet PA 2200 (Nylon 12) hjalp Prototal med at reducere vægten, forkorte leveringstiderne og muliggøre løbende designoptimering til missionskritiske rumfartsapplikationer.
Windracers udvikler autonome, fastvingede fragtfly, der er designet til langdistanceoperationer i miljøer, hvor traditionel bemandet luftfart er upraktisk eller usikker. Deres fly, Windracers ULTRA, er designet til at bære nyttelast på op til 150 kg, flyve distancer på op til 1.000 km og forblive i luften i op til 10 timer. Platformen bruges på tværs af applikationer, herunder humanitær logistik, miljøovervågning, civil luftfragt og forsvarsstøtte – ofte i fjerntliggende eller højrisikoområder.
Udfordringen
Under udviklingen af ULTRA stod Windracers over for den udfordring at reducere flyets vægt og produktionsomkostninger uden at gå på kompromis med styrke, holdbarhed eller ydeevne.
Flere komponenter blev oprindeligt fremstillet af metal, hvilket resulterede i:
- Øget vægt
- Høje omkostninger til værktøj
- Længere leveringstider
- Reduceret fleksibilitet til design-iteration
For et ubemandet fly med lang rækkevidde har selv små vægtreduktioner direkte indflydelse på udholdenhed, rækkevidde og brændstofeffektivitet, hvilket gør materiale- og produktionsvalg afgørende.
Tilgang til produktion
Prototals afdeling i Storbritannien samarbejdede med Windracers om at overføre udvalgte komponenter fra metal til industriel 3D-printning i polymer.
Teknologi og materialevalg
- Industriel 3D-printteknologi Selektiv lasersintring (SLS)
- PA 2200 (Nylon 12), valgt på grund af forholdet mellem styrke og vægt, holdbarhed og gentagelsesnøjagtighed
- Værktøjsfri produktion, der muliggør hurtig iteration og omkostningskontrol
Denne tilgang eliminerede behovet for værktøj og understøttede samtidig produktionsklar delkvalitet med korte leveringstider.
Producerede komponenter
Efter den vellykkede udvikling af de første komponenter blev samarbejdet udvidet til at omfatte flere flydele:
Motorhjelme
Der blev produceret letvægts-polymerkapper for at beskytte motorerne, forbedre den aerodynamiske effektivitet og reducere flyets samlede masse. Den reducerede vægt bidrog direkte til forbedret rækkevidde og udholdenhed.
Kapper til nedre støtteben (styrbord side)
Snap-fit-kapper, der er designet til at blive fastgjort omkring landingsstøtterne, forbedrer luftgennemstrømningen og forenkler montering og vedligeholdelse. Det trykte polymerdesign kombinerede holdbarhed med minimal vægt.
Antenneholder
Et præcisionskonstrueret beslag, der er designet til at fastgøre flyets antenne under langdistanceflyvning. Komponenten er produceret til at modstå vibrationer og miljøpåvirkninger og understøtter pålidelig kommunikation og navigation.
Samarbejde og iteration
Ved at fjerne værktøjsbegrænsninger gjorde Prototal det muligt for Windracers at:
- Iterér design uden yderligere forhåndsinvesteringer
- Indføre løbende forbedringer af både delgeometri og produktionseffektivitet
- Reducer leveringstiden for opdaterede komponenter
“At fjerne behovet for værktøj betød, at designforbedringer kunne udvikles uden økonomiske begrænsninger. Vi fik adgang til ubegrænsede iterationer og forbedringer, ikke bare for at designe bedre, men også for at forbedre produktionen.“
– Meirion Rees, Production & Maintenance Lead, Windracers
Resultater
Overgangen til industrielt 3D-printede polymerkomponenter gav målbare fordele:
- Reduceret komponentvægt og samlet flymasse
- Lavere produktionsomkostninger sammenlignet med bearbejdede metaldele
- Kortere leveringstider og hurtigere design-iteration
- Forbedret flypræstation på langdistance- og højrisikomissioner
- En skalerbar produktionsmetode, der egner sig til serieproduktion
“Overgangen til letvægtspolymerkomponenter har ikke kun reduceret omkostningerne, men også forbedret flyenes ydeevne.”
– Stephen Krajewski, marketingdirektør, Windracers
Dette samarbejde viser, hvordan industriel 3D-printning kan understøtte produktionsklare komponenter i rumfartskvalitet, hvor vægtreduktion, gentagelsesnøjagtighed og fleksibilitet er afgørende. Ved hjælp af SLS PA 2200 (Nylon 12) hjalp Prototal Windracers med at optimere ULTRA-platformen til krævende driftsmiljøer, samtidig med at den muliggjorde kontinuerlig udvikling uden de begrænsninger, der er forbundet med traditionelle værktøjer.
Som et resultat af vores samarbejde er Windracers vokset til at blive en vigtig strategisk partner i denne sektor. Det er et bevis på styrken i vores partnerskab og den kritiske rolle, som industriel 3D-printning spiller i moderne luftfartsinnovation, at vi fortsætter med at udfordre hinanden til at drive innovation.”
– Martin Nottingham, administrerende direktør hos Prototal UK
