Prototipado de aviones: Cómo Archer Aviation desarrolla la próxima generación de aerotaxis

Archer Aviation, Inc. es una empresa líder en aviones eléctricos de despegue y aterrizaje vertical (eVTOL, por sus siglas en inglés) que está reinventando el transporte aéreo al desarrollar la próxima generación de aerotaxis. Julien Thiebaud es un director de diseño de su división de tecnologías avanzadas, que es un estudio de diseño completo que realiza diseño de interiores para aviones. El estudio fabrica modelos y prototipos a tamaño real utilizando herramientas como el modelado por deposición fundida (FDM) y la impresión 3D por estereolitografía (SLA). 

Thiebaud dice: "Imprimimos continuamente. Absolutamente todo lo que va a salir de Archer en algún momento pasa por el estudio". El equipo de diseño industrial de Archer dedica la mayor parte de su tiempo a trabajar en prototipos funcionales fabricados con materiales avanzados. Estos prototipos deben cumplir las normas de rendimiento y, al mismo tiempo, ofrecer un acabado de la superficie de gran calidad y tolerancias ajustadas. Por lo tanto, al seleccionar una impresora 3D, Thiebaud dice que las consideraciones más importantes son "la fiabilidad, la velocidad, la calidad de la superficie y la atención al cliente".

Thiebaud era ya usuario de la Form 3L y la Form 4, y ahora ha puesto a prueba la Form 4L para ver cómo se desenvolvía en el dinámico y exigente entorno de Archer.

Antes de introducir la impresión 3D en la empresa, Thiebaud probaba prototipos con simulaciones en CAD, o fabricaba prototipos en CNC a mano y los probaba manualmente, un proceso largo y costoso. Añadir la impresión 3D le permitió ahorrar tanto en tiempo como en dinero. El modelado por deposición fundida (FDM) y la impresión 3D por estereolitografía (SLA) proporcionaron métodos más rápidos para producir prototipos. 

Hasta la llegada de la Form 4L, Thiebaud imprimía las piezas grandes en máquinas FDM porque era más rápido y las piezas resultantes eran más ligeras que las que producía la Form 3L, o imprimía en la Form 3L si necesitaba un acabado más liso. Pero con la Form 4L, los tiempos de impresión de algunas piezas pasaron de 10 horas en la Form 3L a una hora en la Form 4L.

La velocidad de la Form 4L ha aumentado el número de iteraciones que el equipo puede realizar en una semana. Para un prototipo de reposacabezas, Thiebaud imprime en 3D el sustrato y la fijación de montaje en la que se va a probar la tapicería y la colocación de las costuras. Dice: "Imprimir en 3D en la Form 4L nos permite hacer cinco diseños diferentes y cinco ensayos distintos a la semana", lo que reduce a la mitad el tiempo necesario para fabricar un prototipo.

Thiebaud crea prototipos de piezas pequeñas para sistemas de iluminación, diseño de interiores para transportes (como acabados de los asientos, el salpicadero y la cabina) y algunos modelos a escala para arquitectura. A veces, algunas de estas impresiones tienen que soportar altas temperaturas y ser resistentes a la corrosión frente a componentes químicos. Para los prototipos que necesitan tener estas características, Thiebaud usa la High Temp Resin, que ofrece una temperatura de flexión bajo carga de 238 °C a 0,45 MPa, la más alta entre las resinas de Formlabs.

Las piezas impresas mediante SLA son isotrópicas y pueden soportar las exigencias funcionales del prototipado. Los ingenieros de materiales de Formlabs aprovecharon la tecnología de la Form 4 para lanzar resinas actualizadas con mejoras mecánicas y estéticas, que permiten no solo imprimir más rápido, sino mejorar el rendimiento.

El tiempo de impresión es solo una parte del asunto. El posacabado y el acabado de las piezas impresas en 3D debe tenerse en cuenta en el tiempo total de producción. Cuanto más fina sea la superficie que sale de una impresora 3D, menos acabado necesitará la pieza. Thiebaud nos dice: "Cada vez que se retiran los soportes de una pieza, hay que lijar el punto de contacto. El sistema de la Form 4 ha conseguido reducir la densidad de los soportes y la calidad de la superficie de la pieza cuando sale de la máquina es muy, muy buena. Básicamente, una vez que está curada, se le da a la pieza con un papel de lija rápido y listo". 

Al principio, Thiebaud generaba automáticamente soportes de punta fina en PreForm, diseñados para minimizar el tiempo de eliminación y mantener las superficies más limpias. A medida que adquiría más experiencia, fue personalizando él mismo la densidad de los soportes y los puntos de contacto para conseguir impresiones aún más rápidas y un acabado mínimo. Además, orienta manualmente las piezas para asegurarse de que las superficies más importantes permanezcan impecables.

Thiebaud imprime constantemente. Puede diseñar un modelo en CAD en 30 minutos y tiene un flujo constante de prototipos para imprimir. Con este volumen de impresiones, cualquier tiempo de inactividad de la impresora afectaría gravemente a los plazos planeados por la empresa y causaría una interrupción enorme de los procesos de trabajo. El mismo Thiebaud lo dice: "Cuando descubrimos Formlabs, lo que más nos importaba era la fiabilidad de la impresión." 

Thiebaud necesita saber que cualquier pieza que envía a la impresora se va a imprimir con precisión. En las impresoras de la serie Form 4, seis sensores integrados controlan con precisión la temperatura de la resina, el nivel de resina, las fuerzas de impresión y el estado de la impresión, mientras que recordatorios de mantenimiento preventivo mantienen las impresoras en funcionamiento de forma fiable.

Si alguna vez necesita resolver un problema o surgen preguntas, Thiebaud puede hablar directamente con un experto de Formlabs para asegurarse de que la producción del estudio de diseño siga por buen camino.

El prototipado de la tecnología de vanguardia que hay detrás de las aeronaves de Archer requiere velocidad, precisión, exactitud y fiabilidad, y la Form 4L ha demostrado estar a la altura. Al producir prototipos con acabados de gran calidad y soportes fáciles de retirar, Thiebaud y el equipo de fabricación están ahorrando tiempo, lo que les permite entregar los prototipos con mayor rapidez. 

Explora la Form 4L para obtener más información o contacta con el departamento de ventas para ver cómo Formlabs puede ayudarte a acelerar el desarrollo de productos.