Azienda degli Emirati Arabi Uniti con cui stampare droni in 3D Liqcreate resina

Nomad Prototypes è stata fondata dall'ingegnere aerospaziale ed esperto di produzione additiva Phillip Keane per sviluppare droni utilizzando la produzione additiva e l'ottimizzazione della topologia. Il loro piano è quello di costruire il drone stampato in 3D più grande del mondo utilizzando una varietà di metodi di produzione additiva. La tecnologia FDM è una scelta popolare quando si tratta di droni per la stampa 3D per hobbisti, ma la tecnologia di estrusione ha i suoi limiti. Un ingegnere con sede negli Emirati Arabi Uniti si è rivolto alle resine fotopolimeriche (e ad altre tecnologie) per superare le limitazioni riscontrate nel processo FDM. Parti di droni con stampa 3D Liqcreate Strong-X resn è apparso su www.3dprinting.com.

Contattaci per maggiori informazioni

"L'estrusione del filamento va bene per piccoli multirotori e piccoli velivoli ad ala fissa per hobby, ma incontra davvero problemi quando si aumentano le dimensioni per i droni ad ala fissa di livello professionale," disse Keane. “La tecnologia FDM produce stampe anisotrope e, a causa delle complesse forze dinamiche che agiscono sugli aerei ad ala fissa, l'estrusione regolare non è sufficiente in termini di resistenza e peso. Lo scopo principale dei droni per la stampa 3D è ridurre al minimo il peso, ma quando c'è la tendenza ad aggiungere più strati alle pareti della struttura per compensare l'anisotropia, si raggiunge rapidamente un punto in cui è meglio usare solo fibra di vetro o fibra di carbonio. "

Immagine di Nomad Prototypes: drone in resina di prima generazione assemblato per il test di adattamento prima di essere sottoposto alla sabbiatura per il rivestimento ceramico finale. 

Parti di droni stampate in 3D con resina

I metodi tradizionali come la fibra di vetro, pur essendo in grado di produrre droni robusti e leggeri, sono ad alta intensità di manodopera e costosi a causa dell’enorme quantità di lavoro manuale coinvolto. Inoltre, a causa della natura pratica della produzione dei compositi, possono sorgere problemi di qualità a causa delle variazioni nel processo. Utilizzando la stampa 3D, Nomad Prototypes mira a ridurre i costi di manodopera, pur mantenendo la qualità, la resistenza e riducendo il peso.

Il fondatore dell'azienda ha studiato diversi metodi di stampa per droni, tra cui FDM, SLA, SLS, MJF e FGF, nell'ultimo decennio. La prima generazione di droni di Nomad Prototypes sono multirotori, realizzati con Liqcreate Strong-X resina, che è una delle resine fotopolimeriche più resistenti disponibili. Liqcreate è una resina a doppia polimerizzazione, ovvero viene prima polimerizzata con UV e, facoltativamente, sottoposta a una polimerizzazione termica finale per aumentare ulteriormente la resistenza, se necessario.

Per migliorare la parte stampata, viene sabbiata e viene applicato un rivestimento ceramico per aumentare la durata e la resistenza ai raggi UV. "Con il Liqcreate resina e il software nTop, siamo stati in grado di creare spessori di parete di soli 500 micron”, disse Keane. “Senza i reticoli che tengono insieme la pelle, le pareti sottili di solito collasserebbero durante il processo di stampa con resina. Ma il reticolo funge da impalcatura durante la stampa, il che significa che possiamo stampare elementi della pelle molto più sottili del normale Liqcreate ritenuto possibile."

La combinazione di struttura leggera, batteria da 7000 mAH e motori/eliche di dimensioni efficienti consente al drone di prima generazione di rimanere in volo per 1 minuti (senza carico utile) e 37 minuti con un carico utile da 22 grammi. La seconda generazione sarà un multirotore modulare su piccola scala, che può essere convertito in una configurazione ad ala fissa/VTOL, e sarà anche stampato con una resina resistente e flessibile, e utilizzerà l'ottimizzazione topologica nelle sezioni alari, creando rivestimenti alari estremamente sottili e durevoli, un'impresa irraggiungibile con FDM.

Immagine di Nomad Prototypes: rendering del mockup di drone in resina di seconda generazione.

Il drone di terza generazione avrà un'ala lunga fino a 3.2 metri e sarà stampato in 3D con proiettili ad alta resistenza. “Alcuni di questi nuovi pellet hanno carichi di fibra di carbonio incredibilmente elevati, raggiungendo fino al 50% di fibra di carbonio. Sarebbe impossibile stampare in formato filamento, poiché il filamento è così rigido che si spezzerebbe non appena raggiunge l’estrusore”, disse Keane. “Questi pellet possono stampare parti che sono oltre 3 volte più resistenti dei normali filamenti FDM, quindi i problemi causati dall’anisotropia sono ridotti. Possiamo stampare in modo efficace parti più sottili e mantenere comunque un elevato grado di resistenza della struttura, il che rende i pellet utilizzabili per i droni ad ala fissa”.

Immagine di Nomad Prototypes: Guscio di drone dal design eccezionale nel forno da laboratorio, in procinto di essere sottoposto a polimerizzazione termica.

Per quanto riguarda i droni in resina, lo sviluppo continuerà su quelli, al fine di appianare le pieghe del design, finché la geometria non sarà pronta per essere ingrandita per la versione stampata a pellet. “Le resine di alta qualità sono accessibili e possono essere stampate su una macchina da 3,000 dollari, a differenza delle polveri SLS che necessitano di macchine molto più costose per la stampa. disse Keane. “Stampare i droni su scala più piccola con le resine ci consente di perfezionare il progetto in termini di DFM e DFA prima di passare a un altro processo”. L'azienda ha anche un algoritmo di dimensionamento personalizzato che usa MATLAB per generare la geometria corretta per gli aeromobili ad ala fissa. Hanno in programma di usare il drone in resina ad ala fissa di seconda generazione per verificare e convalidare l'algoritmo prima di passare alla versione con apertura alare di 3.2 metri.

“I multirotori sono semplicissimi da progettare e non richiedono troppa riflessione,” disse Keane. "Ma progettare velivoli ad ala fissa da zero è molto più complicato, soprattutto quando si utilizzano nuovi materiali e ottimizzazione della topologia. Ecco perché stiamo adottando un approccio attento e iterativo con i nostri droni, con ogni drone successivo che si basa sulle lezioni della generazione precedente."

Nomad Prototypes presenterà il suo progetto al concorso Make It In The Emirates presso l'Energy Center di Abu Dhabi lunedì 27 maggio.