Prototal samarbetade med Windracers, ett brittiskt flygbolag, för att stödja utvecklingen och produktionen av lätta polymerkomponenter till Windracers ULTRA, en långdistansdrönare för tunga transporter. Genom att ersätta metalldelar med industriellt 3D-printade PA 2200 (Nylon 12) bidrog Prototal till att minska vikten, förkorta ledtiderna och möjliggöra kontinuerlig designoptimering för uppdragskritiska flygplansapplikationer.
Windracers utvecklar autonoma, fastvingade fraktflygplan avsedda för långdistansflygningar i miljöer där traditionell bemannad luftfart är opraktisk eller osäker. Deras flygplan, Windracers ULTRA, är utformat för att bära nyttolaster på upp till 150 kg, flyga avstånd på upp till 1.000 km och förbli i luften i upp till 10 timmar. Plattformen används bland annat för humanitär logistik, miljöövervakning, civil flygfrakt och försvarsstöd – ofta i avlägsna områden eller högriskområden.
Utmaningen
Under utvecklingen av ULTRA ställdes Windracers inför utmaningen att minska flygplanets vikt och produktionskostnad utan att kompromissa med styrka, hållbarhet eller prestanda.
Flera komponenter var ursprungligen tillverkade av metall, vilket resulterade i:
- Ökad vikt
- Höga verktygskostnader
- Längre ledtider
- Minskad flexibilitet för iteration av design
För ett obemannat långdistansflygplan påverkar även små viktminskningar direkt uthållighet, räckvidd och bränsleeffektivitet, vilket gör material- och tillverkningsvalen avgörande.
Tillverkningsmetod
Prototals anläggning i Storbritannien samarbetade med Windracers för att överföra utvalda komponenter från metall till industriell 3D-printing i polymer.
Teknik och materialval
- Industriell 3D-utskriftsteknik Selektiv lasersintering (SLS)
- PA 2200 (Nylon 12), utvald för styrka/vikt-förhållande, hållbarhet och repeterbarhet
- Verktygsfri produktion, vilket möjliggör snabba iterationer och kostnadskontroll
Detta tillvägagångssätt eliminerade behovet av verktyg samtidigt som det möjliggjorde produktionsklara detaljer med kort ledtid.
Producerade komponenter
Efter den framgångsrika utvecklingen av de första komponenterna utvidgades samarbetet till att omfatta flera flygplansdelar:
Motorhöljen
Kåpor av lättviktspolymer tillverkades för att skydda motorerna, förbättra den aerodynamiska effektiviteten och minska flygplanets totala massa. Den minskade vikten bidrog direkt till förbättrad räckvidd och uthållighet.
Nedre fjäderbenskåpor (styrbords sida)
Snap-fit kåpor utformade för att fästas runt landningsstagen, vilket förbättrar luftflödet samtidigt som det förenklar montering och underhåll. Den tryckta polymerdesignen kombinerar hållbarhet med minimal vikt.
Antennhållare
Ett precisionskonstruerat fäste som är utformat för att säkra flygplanets antenn under långdistansflygning. Komponenten är tillverkad för att tåla vibrationer och miljöexponering, vilket ger tillförlitlig kommunikation och navigering.
Samarbete och iteration
Genom att ta bort verktygsbegränsningar gjorde Prototal det möjligt för Windracers att:
- Iterera konstruktioner utan ytterligare initiala investeringar
- Ständiga förbättringar av både detaljgeometri och produktionseffektivitet
- Kortare ledtider för uppdaterade komponenter
”Att ta bort behovet av verktyg innebar att designförbättringar kunde utvecklas utan ekonomiska begränsningar. Vi fick tillgång till obegränsade iterationer och förbättringar, inte bara för att förbättra designen utan också för att förbättra produktionen.”
– Meirion Rees, Production & Maintenance Lead, Windracers
Resultat
Övergången till industriellt 3D-printade polymera komponenter gav mätbara fördelar:
- Minskad komponentvikt och totalvikt för flygplanet
- Lägre produktionskostnader jämfört med maskinbearbetade metalldelar
- Kortare ledtider och snabbare iteration av design
- Förbättrad flygplansprestanda vid långdistans- och högriskuppdrag
- En skalbar tillverkningsmetod som lämpar sig för serieproduktion
”Övergången till lätta polymerkomponenter har inte bara minskat kostnaderna utan också förbättrat flygplanens prestanda.”
– Stephen Krajewski, marknadsdirektör, Windracers
Detta samarbete visar hur industriell 3D-printing kan stödja produktionsklara komponenter av flyg- och rymdkvalitet där viktminskning, repeterbarhet och flexibilitet är avgörande. Genom att använda SLS PA 2200 (Nylon 12) hjälpte Prototal Windracers att optimera ULTRA-plattformen för krävande driftsmiljöer, samtidigt som kontinuerlig utveckling möjliggjordes utan de begränsningar som traditionella verktyg medför.
Som ett resultat av vårt samarbete har Windracers vuxit till att bli en viktig strategisk partner inom denna sektor. Det är ett bevis på styrkan i vårt partnerskap och den kritiska roll som industriell 3D-utskrift spelar i modern flyginnovation, vi fortsätter att utmana varandra för att driva innovation.”
– Martin Nottingham, VD på Prototal UK
