氷点下の高地でのシネマティックな映像撮影から灼熱の砂漠でのマッピングに至るまで、Freefly Systemsのドローンには、過酷な環境で高価な機材を運ぶための高い信頼性、堅牢性、軽量性、性能が求められます。
「私たちはイノベーションを追求する会社です。アイデアを少しでも早く世に送り出せるものを常に探し求めています。それは例えば、シミュレーションを走らせて翼型をこれまで以上に早く検討できる新しいソフトウェアかもしれませんし、3Dプリンタかもしれません。開発スピードを高め、人間のクリエイティビティをこれまでより迅速に世に送り出せるものなら、何でも歓迎です」
Freefly Systems共同創業者兼CEO、Tabb Firchau氏
Freefly Systemsのルーツは映画業界にあります。Firchau氏は、「私たちのドローンがここまで信頼性に優れているのは、最初から20万ドル相当のカメラとレンズを載せて飛ばしていたからです」と言います。Freeflyのドローンがこれほど高い信頼性を備えている理由は、革新的なコンセプトを実際の飛行へとつなげる厳格な試験、反復型開発、そして膨大な飛行テストにあります。その反復型開発を支えるツールの一つが、FormlabsのFuseシリーズエコシステムです。
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試作品の高速製作も、実製品用部品の製造も、どのようなニーズにもお応えします。Formlabsは専門のスペシャリスト集団として、お客様や企業のニーズを的確にサポートします。
Fuseシリーズで頑丈・高信頼のドローンを試作
Alta X Gen2の部品の試作品は、Fuseシリーズのエコシステムで製作された。
「Fuseは、私たちが試作に使うツールの中でも特に汎用性に優れています。常に新しいアイデアを試していているので、何事も素早く進める必要があります。それを可能にするツールがあることは非常に重要です」
Freefly Systems ペイロード・システムエンジニア、Nate Kuczun氏
Freeflyのドローンは、高価なカメラ機材やLiDARを含め、最大35ポンド（約15.9kg）のペイロードを搭載できます。そのようなドローンには、機動性と信頼性だけでなく、堅牢性も欠かせません。Freeflyは飛行データに基づいた設計判断を行い、部品を実際に飛行させて性能を確認することが製品開発サイクルの重要な鍵となります。
「ドローン開発では、ほかの航空宇宙プロジェクトに比べて反復開発のサイクルが大幅に速くなる傾向にあります。ほかの航空宇宙システムでは実際の飛行データの取得がはるかに難しいのですが、ドローン開発では実環境でかなり迅速にテストできます。Fuseが社内にあることで、さまざまな試験用のハードウェアを素早く簡単にドローンへ搭載できます」
Freefly Systems ペイロード・システムエンジニア、Nate Kuczun氏
Freefly Systemsのペイロード・システムエンジニア、Nate Kuczun氏によると、同社ではドローンの発売前に数百～数千時間の飛行試験を行い、5年分の加速寿命試験も実施します。そのため、試作品にも実際に飛行可能な性能が求められるのです。
試作品を3Dプリントすることで、Kuczun氏とそのチームは、金型や治工具の製作に数千ドルを投じる前に部品の性能を把握し改良することができます。Kuczun氏がFreeflyに入社した当初、同社では旧世代のSLSプリンタを使用していました。一晩で試験用部品を用意できる点は魅力的でしたが、プリンタのクリーニングやトラブル対応に多くの時間を費やしていたと言います。その状況も、Fuseシリーズの導入で一変しました。「Fuseは本当に頼りになる存在です。驚くほど高い信頼性と堅牢性を発揮してくれて、ジョブを送れば翌日には造形品ができあがる、という確信を持っていられる。これは本当に素晴らしいことです」とKuczun氏は言います。
Freeflyの設計判断は飛行データに基づくため、実際にドローンを飛ばすことが反復型開発の重要なプロセスになる。
社内3DプリントをFuseシリーズへ切り替えたことで時間と工数を削減でき、より迅速に反復開発を進められるようになりました。さらにFuse Blastによってワークフローが合理化され、翌日にはレビュー用の部品を用意できるようになった点も高く評価されています。
SLS 3Dプリントなら複雑な形状も造形できるため、製造上の制約にとらわれることなく、本来の目的に即した設計に集中しやすくなりました。「どんなに奇抜で複雑な形状でも設計できるので、R&Dプロセスを大幅に短縮できます」とKuczun氏は言います。
アンテナマスト
Alta X Gen2はデュアルGPSシステムを搭載しています。この部品にはGPSアンテナと無線アンテナの両方が収められており、Fuseシリーズで何度も反復試作が行われました。この複雑な部品には、微細な内部構造が数多く備わっています。
FPVカメラマウント
この部品の初期試作にはFDM 3Dプリンタが使われていました。筐体内部には微細な構造があり、FDMで造形した部品では何度も破損してしまっていました。Fuseシリーズの3Dプリンタを導入後は、その日のうちに設計を変更し、夜間にプリントして、翌日にはテストできるようになりました。Fuseシリーズの3Dプリンタなら微細な内部形状も造形でき、サイドベイにぴったり収まる頑丈なFPVマウントを製作できました。
パワーマウント
全機種で使用されるこの部品は、Fuseシリーズで試作した後に射出成形へと移行します。ここでは、3Dプリント製の試作品を製造ラインにある実製品用部品の上に重ねて比較しています。
GPS・LiDAR用マウント
GPSとLiDAR用のマウントはFuseシリーズ3Dプリンタで試作され、実製品用部品の製造へ移る前に迅速に改良とテストを行うことができました。実際の量産ではアルミニウムの切削加工品が使われます。
米国内製造を支えるラピッドツーリング
Freeflyは、すべてのドローンを米国ワシントン州で製造することで、製造工程を完全に制御し、品質を確保しています。治具や固定具を3Dプリントすることで、形状の制約に縛られることなく組立ラインに必要な治工具をすぐに届け、交換が必要になった固定具も再度プリントすることができます。
OLEDスクリーン位置決め治具
Pilot Proコントローラ用のこの量産組立治具は、Fuseシリーズで造形した後にピンと磁石を圧入して仕上げます。スクリーンを治具にセットして上から磁気部品を配置しますが、この治具によってスクリーンを正しい位置に揃えることができます。
実製品用部品でサプライチェーンの不確実性を低減
多くの部品はFuseシリーズの3Dプリンタで機能確認用試作を行った後、射出成形や切削加工へと移行しますが、Fuseシリーズで試作から製造まで一貫して行う部品もあります。
Herelink無線モジュール部品をPreForm上で配置し、プリントの準備を行うKuczun氏。これらの部品はFuseシリーズで内製したもの。
プリント後は、Fuse Siftでパウダーを除去してからFuse Blastで研磨をする。Kuczun氏は、Fuse Blastによってワークフローが合理化されたと言う。
Herelink無線モジュール部品
この部品はドローン内部に隠れるため、外観よりも機能性が重視されます。Freeflyは、時間短縮とサプライチェーンの不確実性低減を目的に、この部品を社内でプリントすることにしました。
Nylon 12パウダー：汎用性の高い材料
「Nylon 12は、幅広い用途で使いやすい材料です。形状やフィット感を確認できるだけの十分な強度があり、Fuseでプリントした部品を実際に飛行させたこともあります」
Freefly Systems ペイロード・システムエンジニア、Nate Kuczun氏
Freeflyは、Fuse 1とFuse 1+ 30Wの両方でNylon 12パウダーを使用しています。汎用的なSLS 3Dプリント用材料として機能確認用試作や実製品用部品にも最適な材料で、複雑なアセンブリや高耐久部品を環境に配慮した形で造形することができます。強度、耐久性、軽量性を兼ね備えているため、最終的に射出成形やCNC加工で量産する部品の飛行試験用試作から、実製品用部品の製造まで幅広い用途に活用できます。
Nylonパウダーの無償サンプルパーツをリクエスト
Formlabsでは、機械的特性や外観特性の異なる7種類のSLSパウダーをご用意しています。Fuse 1+ 30Wで造形した無償サンプルパーツをお申し込みいただくと、各材料を実際にお手に取ってご確認いただけます。
未来へ飛び立つ
「私たちは、自社製品を可能な限り使いやすいものにすると同時に、極めて堅牢で信頼性の高いものにすることを追求し続けています」
Freefly Systems ペイロード・システムエンジニア、Nate Kuczun氏
Freeflyのドローンは、最新の大ヒット映画の撮影や山火事の消火支援、橋梁や風力タービンの点検、自然災害のマッピングなど、さまざまな現場で活躍しています。Fuseシリーズは、ドローンとカメラのイノベーション促進という挑戦を続けるFreeflyを支えるツールの一つとなっています。
私たちと一緒に、未来のイノベーションを飛び立たせてみませんか。以下からSLS 3Dプリンタの詳細をご覧ください。また、3Dプリント導入に関するご相談は、Formlabsまでお気軽にお問い合わせください。
