Prototipazione di aerei: come Archer Aviation sviluppa aerotaxi di nuova generazione

Archer Aviation, Inc., azienda leader nel settore dei velivoli elettrici a decollo e atterraggio verticale (eVTOL), sta reimmaginando i viaggi aerei con lo sviluppo di una nuova generazione di aerotaxi. Julien Thiebaud è il responsabile di design del dipartimento di tecnologie avanzate, che opera come studio di progettazione di interni per aeromobili. Lo studio realizza modelli e prototipi a grandezza naturale utilizzando tecnologie come la stampa 3D a modellazione a deposizione fusa (FDM) e stereolitografica (SLA). 

Thiebaud ha raccontato: "Stampiamo in continuazione. Tutto ciò che esce da Archer passa dallo studio." Il team di design industriale di Archer trascorre la maggior parte del tempo a lavorare su prototipi funzionali realizzati con materiali avanzati. Questi prototipi devono soddisfare gli standard di prestazione e al contempo offrire una finitura superficiale superiore e tolleranze ridotte. Per questo motivo, quando deve scegliere una stampante 3D, Thiebaud considera come fattori più importanti affidabilità, velocità, finitura superficiale e servizio clienti.

Avendo già utilizzato la Form 3L e la Form 4, Thiebaud ha deciso di provare la Form 4L per vedere come si sarebbe comportata nel frenetico ed esigente studio di Archer.

Prima di portare la stampa 3D in-house, Thiebaud testava i prototipi eseguendo simulazioni CAD oppure li realizzava con la lavorazione meccanica CNC e in seguito li testava manualmente, in un processo lungo e costoso. L'integrazione della stampa 3D è stata più efficiente in termini sia di tempo che di costi. La stampa 3D a modellazione a deposizione fusa (FDM) e quella stereolitografica (SLA) hanno fornito metodi più rapidi per la produzione di prototipi. 

Fino alla Form 4L, Thiebaud stampava parti di grandi dimensioni con la modellazione a deposizione fusa perché era più veloce e le stampe erano più leggere rispetto a quelle ottenute con la Form 3L, altrimenti stampava con la Form 3L se era necessaria una finitura superficiale più liscia. Oggi, con il passaggio dalla Form 3L alla Form 4L, i tempi di stampa di alcune parti sono passati da dieci ore a un'ora.

La velocità della Form 4L ha aumentato il numero di iterazioni che il team riesce a eseguire in una settimana. Per un prototipo di poggiatesta, Thiebaud ha stampato in 3D il substrato e il fissaggio su cui ha testato l'imbottitura e il posizionamento delle cuciture. Ha raccontato: "La stampa 3D sulla Form 4L ci permette di realizzare cinque design e cinque test diversi alla settimana, dimezzando i tempi per la produzione di un prototipo".

Thiebaud realizza prototipi di piccole parti per sistemi di illuminazione, design di interni per mezzi di trasporto (come finiture per sedili, cruscotti e cabine) e anche plastici architettonici in scala. In alcuni casi, le parti devono resistere ad alte temperature e agenti chimici corrosivi. Per i prototipi che devono avere queste caratteristiche, Thiebaud utilizza la High Temp Resin, che ha una temperatura di distorsione termica di 238 °C a 0,45 MPa, la più alta tra le resine Formlabs.

Le parti stampate tramite SLA sono isotropiche e possono sopportare le esigenze funzionali della prototipazione. Il team di ingegneria dei materiali di Formlabs ha sfruttato la tecnologia della Form 4 per sviluppare resine aggiornate con proprietà meccaniche ed estetiche migliorate, consentendo non solo una stampa più rapida, ma anche prestazioni migliori.

Il tempo di stampa è solo una parte della storia, perché anche la post-elaborazione e la finitura delle parti vanno considerate nel tempo di produzione complessivo. Più una superficie appena uscita dalla stampante 3D è liscia, meno sarà la finitura superficiale richiesta. Thiebaud ha spiegato: "Ogni volta che rimuovi i supporti devi levigare il punto di contatto con la parte. Il sistema della Form 4 consente di ridurre la densità di supporti e la finitura superficiale della parte così come esce dalla macchina è davvero molto buona. In sostanza, una volta polimerizzata la parte, basta passarci rapidamente della carta abrasiva e il gioco è fatto." 

All'inizio, Thiebaud generava automaticamente supporti leggerissimi in PreForm, progettati per ridurre al minimo i tempi di rimozione e ottenere superfici più uniformi. Una volta acquisita più esperienza, ha messo a punto la densità dei supporti e i punti di contatto per rendere la stampa ancora più veloce e ridurre ulteriormente gli interventi di finitura richiesti. Inoltre, orienta manualmente le parti per garantire che le superfici più importanti rimangano perfette. 

Thiebaud stampa senza sosta. Oltre a essere in grado di progettare un modello CAD in 30 minuti, gestisce un flusso costante di prototipi da stampare. Con un tale volume, eventuali tempi di inattività della stampante inciderebbero seriamente sulle tempistiche e causerebbero una grave interruzione dei workflow. Thiebaud ha spiegato: "Quando abbiamo scoperto Formlabs, l'aspetto più importante era l'affidabilità di stampa". 

Thiebaud ha bisogno di sapere che qualsiasi parte invii alla stampante verrà stampata in modo accurato. Nelle stampanti della serie Form 4, sei sensori integrati controllano con precisione temperatura della resina, livello di resina, forze di stampa e stato della stampa, mentre i promemoria per la manutenzione preventiva consentono di mantenere un funzionamento costante e affidabile delle macchine.

Per qualsiasi domanda, o in caso di problemi, Thiebaud può parlare direttamente con gli esperti di Formlabs, che si assicurano che la produzione dello studio di design rimanga efficiente.

La prototipazione dei sistemi tecnologici all'avanguardia che fanno funzionare il velivolo di Archer richiede velocità, precisione, accuratezza e affidabilità, e la Form 4L è all'altezza del compito. Grazie alla possibilità di creare parti con finiture eccellenti e supporti facili da rimuovere, Thiebaud e il team di produzione risparmiano tempo e riescono ad accelerare i tempi di realizzazione dei prototipi. 

Scopri di più sulla Form 4L o contatta il reparto vendite per scoprire come Formlabs può aiutarti a velocizzare il tuo processo di sviluppo dei prodotti.