Nextech s’adapte aux capacités spécifiques des drones grâce à l’impression 3D
Nextech, un fabricant de drones basé en Afrique du Sud, utilise les imprimantes 3D SLS (selective laser sintering) de Formlabs pour fabriquer des drones personnalisés de haute performance pour ses clients dans un large éventail d’industries. Les qualités de robustesse et d’utilisation finale des pièces SLS permettent à Nextech de concevoir, de prototyper et de fabriquer en un seul flux de travail rationalisé.
Liam Kroone, ingénieur en conception mécanique, nous a parlé des points forts de leur flux de travail hybride et de la manière dont l’impression 3D SLS en interne les a aidés à se tailler une place dans un secteur hautement concurrentiel. « Le flux de travail par impression 3D nous permet de répondre aux exigences uniques des clients, de développer de nouveaux produits et d’améliorer les conceptions à un rythme beaucoup plus rapide », explique Liam Kroone.
Le défi du drone
Les drones sont utilisés depuis des décennies, principalement pour la surveillance et les missions tactiques des organisations militaires. Pour des secteurs tels que l’agriculture, la gestion de la faune ou la climatologie, l’utilisation généralisée des drones a été limitée par des coûts élevés. Chaque client a des exigences spécifiques, notamment en ce qui concerne la température de l’air et les conditions météorologiques, le type de caméra ou d’autre élément utile, ou la distance entre la source de carburant et la portée de destination finale. Des pièces produites en série sont utilisées pour la plupart des modèles de drones, mais les différents détails conduisent inévitablement à un certain degré de personnalisation.
Les techniques de fabrication traditionnelles rendent cette personnalisation difficile : la fabrication de moules, l’usinage ou les méthodes de découpe au jet d’eau et au laser sont coûteux, en particulier pour les géométries complexes requises. L’impression 3D a permis aux fabricants de drones de fabriquer des géométries complexes et des produits personnalisés à un prix abordable, mais la recherche de la bonne technologie et du bon matériau a limité son adoption. Le flux de travail de la Fuse 1+ 30W SLS permet à Nextech de prototyper rapidement, d’augmenter sa capacité itérative avec le retour d’information des clients et de produire des composants personnalisés par lots à un prix abordable.
L’intégration de la SLS
Avant d’ajouter l’imprimante SLS Fuse 1+ 30W à ses capacités de fabrication, Nextech sous-traitait les impressions 3D ou l’usinage des composants pendant la phase de prototypage. « Nous avions des lots de petits composants imprimés en 3D sur de grosses machines industrielles EOS à l’université locale, mais il fallait des semaines pour les récupérer », explique M. Kroone.
L’installation de l’imprimante en interne a accéléré le calendrier de développement, ce qui a permis à l’équipe de travailler plus étroitement avec les clients. « Nous ajoutons des supports et testons la résistance, la sensation et le poids, ou nous ajoutons un joint pour plus d’isolation et testons l’ajustement et la facilité d’utilisation pour nous assurer que la solution finale que nous envoyons aux clients est de haute qualité ».
Cette cadence itérative était impossible à maintenir en cas d’externalisation de pièces. Attendre des jours ou des semaines pour travailler sur une itération les rapprochait de la date limite et limitait la quantité de tests fonctionnels possibles. « Lorsque vous disposez de votre propre imprimante, vous pouvez vraiment augmenter le volume et optimiser l’utilisation du matériau. Nous pouvons produire nos pièces en plastique sans avoir à fabriquer des moules d’injection, qui sont très coûteux et prennent beaucoup de temps », explique M. Kroone.
Des pièces complexes grâce à des technologies complémentaires
Les éléments uniques des clients, tels que différents types de caméras ou de capteurs pour l’agriculture, l’environnement ou l’étude de la faune, nécessitent des supports personnalisés pour les fixer au cadre du drone. Ces supports changent pour chaque projet, plaçant parfois la charge utile plus loin de la source de carburant, qui peut chauffer sur de longues distances, ou la maintenant à un angle différent. Pour concevoir et fabriquer ces supports, qui doivent être solides et durables, Nextech utilise une combinaison d’impression 3D SLS, de composites et d’usinage. Leur force réside dans l’optimisation de ces technologies qui se complètent et ne se substituent pas l’une à l’autre.
Mesure de la fonte
L’un des modèles de Nextech est un drone à voilure fixe, d’une envergure de 3,2 mètres et d’une portée de 100 kilomètres. Dans le cadre d’un projet avec le gouvernement français, le drone a volé pour scanner et étudier la détérioration des calottes glaciaires de l’Arctique. Le drone transportait des appareils d’imagerie multispectrale et d’imagerie thermique personnalisés afin de mesurer l’influence de l’océan sur la vitesse de fonte des calottes glaciaires. L’équipe de Nextech a dû concevoir des supports et des éléments de carrosserie personnalisés pour le drone afin de transporter la charge utile sensible, ainsi que des extrémités d’ailes performantes dans des conditions extrêmes.
« Si la masse du drone ou l’environnement change, le profil de l’extrémité de l’aile doit être modifié. Ainsi, pendant que nous réalisons des prototypes et que ces variables changent, il devient très coûteux d’usiner avant de savoir exactement comment cela va fonctionner », explique M. Kroone.
Les extrémités des ailes seront finalement fabriquées en composite de fibre de carbone, mais la création de moules pour ces composites prend beaucoup de temps et l’usinage est trop coûteux. L’utilisation de la poudre de nylon 12 sur le Fuse 1+ 30W permet à l’équipe de jouer avec des formes complexes pour un poids similaire à celui des pièces en fibre de carbone.
100 en une fois : production par lots de pièces d’utilisation finale
Pour l’Atlas T, un drone multirotor, l’équipe a travaillé sur plusieurs modèles permettant de maintenir la technologie de transmission à certains angles et à certaines distances. La façon dont l’appareil est tenu influe sur ses performances, et le fait de placer le GPS et l’antenne dans la bonne position permet d’obtenir une plus grande portée et une meilleure qualité de transmission. La technologie de suivi de l’antenne à longue portée ne peut pas être obstruée par des matériaux conducteurs et encombrants, de sorte que la personnalisation des fixations de la charge utile et de l’antenne nécessite des géométries complexes et de nombreuses séries d’essais itératifs avec un matériau non conducteur.
Kroone a utilisé le Fuse 1+ 30W pour développer des localisateurs de batterie intelligents dotés d’une fonction d’encliquetage. Il y avait des composants extérieurs et intérieurs, imprimés en poudre de nylon 12 pour l’utilisation finale du drone. La taille des composants internes et le volume important ont rendu difficile la programmation efficace sur leur machine CNC. Il s’agit de petites pièces, dont la programmation sur une machine CNC prendrait beaucoup de temps, mais nous pouvons en imprimer 100 en même temps sur la Fuse 1+ 30W », explique M. Kroone.
Adapter la production à un équipement à 1 million de dollars
La combinaison des technologies SLS et CNC offre à Nextech une plus grande flexibilité dans le processus de conception et de fabrication. La Fuse 1+ 30W lui permet de produire des lots et des géométries complexes, tout en usinant des pièces en aluminium à haute résistance pour d’autres composants. Lors de l’évaluation des machines SLS, il était important de trouver une machine capable d’égaler la qualité de ses machines CNC. La Fuse 1+ 30W leur a permis d’y parvenir. « C’est vraiment une merveilleuse technologie. Nous avons dépensé des millions de dollars en machines CNC, et la capacité de production [de la Fuse 1+ 30W] est la même, mais il s’agit d’un équipement de 60 000 dollars », déclare M. Kroone.
Avec chaque déploiement réussi d’un drone Nextech, l’exposition s’accroît et la demande des clients augmente. Nextech doit pouvoir compter sur le Fuse 1+ 30W pour fonctionner de manière régulière et sans heurts. « La répétabilité et la fiabilité sont très importantes pour garantir que nous fabriquons des drones de haute qualité dans un délai rapide. Beaucoup d’imprimantes SLS sont connues pour produire de nombreuses erreurs d’impression et des tirages ratés, alors que la Fuse 1+ 30W est une machine de haute qualité qui bénéficie d’une excellente assistance », explique M. Kroone. La fiabilité de la machine elle-même, associée à l’engagement de Formlabs à fournir une assistance de premier ordre à l’échelle mondiale, permet de maintenir la production à un niveau élevé.
L’industrie des drones est incroyablement compétitive, les entreprises se bousculant pour décrocher de gros contrats dans les secteurs de l’administration, de la recherche et de l’agriculture. Pour rester au sommet, les fabricants de drones doivent constamment mettre à jour leur technologie et proposer des options personnalisables pour chaque projet. La technologie 3D et les capacités de production interne de SLS et d’usinage CNC, en particulier, sont ce qui distingue Nextech.
