Prototal ha collaborato con Windracers, un’azienda aerospaziale con sede nel Regno Unito, per supportare lo sviluppo e la produzione di componenti polimerici leggeri per Windracers ULTRA, un drone da carico a lungo raggio e per il trasporto pesante. Sostituendo le parti metalliche con PA 2200 (Nylon 12) stampato industrialmente in 3D, Prototal ha contribuito a ridurre il peso, ad abbreviare i tempi di consegna e a consentire una continua ottimizzazione del design per le applicazioni aerospaziali mission-critical.
Windracers sviluppa velivoli cargo autonomi ad ala fissa progettati per operazioni a lungo raggio in ambienti in cui l’aviazione tradizionale con equipaggio non è praticabile o non è sicura. Il loro velivolo, Windracers ULTRA, è progettato per trasportare carichi utili fino a 150 kg, volare su distanze fino a 1.000 km e rimanere in volo fino a 10 ore. La piattaforma viene utilizzata per applicazioni quali la logistica umanitaria, il monitoraggio ambientale, il trasporto aereo di merci civili e il supporto alla difesa, spesso in regioni remote o ad alto rischio.
La sfida
Durante lo sviluppo di ULTRA, Windracers ha affrontato la sfida di ridurre il peso dell’aereo e i costi di produzione senza compromettere la resistenza, la durata e le prestazioni.
Diversi componenti erano originariamente fabbricati in metallo, con il risultato che..:
- Aumento di peso
- Costi elevati per gli utensili
- Tempi di consegna più lunghi
- Ridotta flessibilità per l’iterazione del progetto
Per un velivolo a lungo raggio senza equipaggio, anche piccole riduzioni di peso influiscono direttamente sulla resistenza, sull’autonomia e sull’efficienza del carburante, rendendo fondamentali le scelte dei materiali e della produzione.
Approccio alla produzione
La sede di Prototal nel Regno Unito ha collaborato con Windracers per passare alcuni componenti selezionati dal metallo alla stampa 3D industriale in polimero.
Tecnologia e selezione dei materiali
- Tecnologia di stampa 3D industriale Sinterizzazione laser selettiva (SLS)
- PA 2200 (Nylon 12), selezionato per il rapporto forza-peso, la durata e la ripetibilità
- Produzione senza utensili, che consente una rapida iterazione e un controllo dei costi
Questo approccio ha eliminato la necessità di utensili e ha permesso di ottenere una qualità dei pezzi pronta per la produzione con tempi di consegna brevi.
Componenti prodotti
Dopo il successo dello sviluppo dei componenti iniziali, la collaborazione si è estesa a più parti dell’aereo:
Carenature del motore
Per proteggere i motori, migliorare l’efficienza aerodinamica e ridurre la massa complessiva del velivolo, sono state realizzate delle cappottature in polimeri leggeri. Il peso ridotto contribuì direttamente a migliorare l’autonomia e la resistenza.
Carenature inferiori dei montanti (lato destro)
Carenature a scatto progettate per essere fissate intorno ai montanti di atterraggio, migliorando il flusso d’aria e semplificando l’assemblaggio e la manutenzione. Il design in polimeri stampati combina la durata con il peso minimo.
Supporto per antenna
Una staffa di precisione progettata per fissare l’antenna dell’aereo durante il volo a lungo raggio. Il componente è stato prodotto per resistere alle vibrazioni e all’esposizione ambientale, supportando comunicazioni e navigazione affidabili.
Collaborazione e iterazione
Eliminando i vincoli di attrezzaggio, Prototal ha permesso a Windracers di:
- Iterare i progetti senza ulteriori investimenti iniziali
- Introdurre continui miglioramenti sia alla geometria dei pezzi che all’efficienza della produzione
- Ridurre i tempi di consegna dei componenti aggiornati
“L’eliminazione della necessità di utensili ha permesso di sviluppare miglioramenti del progetto senza vincoli finanziari. Abbiamo avuto accesso a un numero illimitato di iterazioni e miglioramenti non solo per progettare meglio, ma anche per migliorare la produzione“
– Meirion Rees, Production & Maintenance Lead, Windracers
Risultati
Il passaggio a componenti polimerici stampati in 3D a livello industriale ha portato benefici misurabili:
- Riduzione del peso dei componenti e della massa complessiva dell’aereo
- Costi di produzione inferiori rispetto alle parti metalliche lavorate
- Tempi di consegna più brevi e iterazioni di progetto più rapide
- Migliori prestazioni del velivolo nelle missioni a lungo raggio e ad alto rischio
- Un approccio produttivo scalabile adatto alla produzione in serie
“Il passaggio a componenti polimerici leggeri non solo ha ridotto i costi, ma ha anche migliorato le prestazioni degli aerei”.
– Stephen Krajewski, Direttore Marketing, Windracers
Questa collaborazione dimostra come la stampa 3D industriale possa supportare componenti di livello aerospaziale e pronti per la produzione, dove la riduzione del peso, la ripetibilità e la flessibilità sono fondamentali. Grazie all’uso di SLS PA 2200 (Nylon 12), Prototal ha supportato Windracers nell’ottimizzazione della piattaforma ULTRA per gli ambienti operativi più esigenti, consentendo uno sviluppo continuo senza le limitazioni degli utensili tradizionali.
Grazie alla nostra collaborazione, Windracers è cresciuta fino a diventare un importante partner strategico in questo settore. È una testimonianza della forza della nostra partnership e del ruolo critico che la stampa 3D industriale svolge nell’innovazione aerospaziale moderna: continuiamo a sfidarci a vicenda per promuovere l’innovazione”.
– Martin Nottingham, Amministratore delegato di Prototal UK
