Cómo el vuelo autónomo de Skydio lidera la industria de los drones con la ayuda de Formlabs

En los primeros tiempos de la industria de los drones, los sistemas aéreos no tripulados, conocidos a veces como vehículos aéreos no tripulados (VANT), requerían que un piloto los guiara a distancia. Para que la conexión fuera fiable, el piloto tenía que estar físicamente cerca del dron, limitando su alcance y eficacia. En los últimos años, los fabricantes de drones han empezado a integrar cierta autonomía en sus sistemas, accediendo a nuevos usos y permitiendo a los drones recopilar más información. 

Skydio deja atrás a su competencia porque se centra en el desarrollo de software, introduciendo un sistema de vuelto totalmente autónomo. "Pilotar estos drones requería mucha habilidad. Muchos de los drones tradicionales se estrellaban o transmitían vídeo de muy mala calidad. Nuestros drones no se estrellan. No solo preparan imágenes perfectas, sino que evitan los árboles, se orientan de forma inteligente y siguen un objetivo de forma automática. Somos los líderes mundiales en lo que respecta al vuelo autónomo", dice Weinhoffer. 

Este nivel de autonomía crea todo un mundo de nuevas oportunidades para los drones. Las agencias de seguridad pública los pueden usar para sobrevolar el lugar de un accidente o un delito y reconstruir digitalmente lo ocurrido, sin tener que dedicar a empleados a que supervisen el dron ni pagar por que les presten un servicio. El sector energético, las empresas de ingeniería civil y los organismos del gobierno usan drones de Skydio para realizar inspecciones exhaustivas de sus instalaciones y pueden desplegarlos con un Dock instalado permanentemente, que permite establecer una supervisión casi continua sin gastar recursos adicionales. Ya que estas aplicaciones se llevan a cabo con frecuencia en lugares de difícil acceso, los drones de Skydio necesitan ser resistentes y estar bien diseñados. La impresión 3D SLA permite acercarse todo lo posible a las piezas finales moldeadas por inyección cuando se evalúan los requisitos de sus prototipos.

Diseñar drones implica equilibrar muchos factores y realizar sacrificios. Los drones reforzados para ser más resistentes no pueden volar durante tanto tiempo como otros más ligeros. Los drones que son muy ligeros no pueden contener la capacidad informática necesaria para actuar de forma autónoma, pero añadir toda esa capacidad de computación para un vuelo autónomo incrementa la masa de los drones y, por lo tanto, afecta a su tiempo de vuelo. Es una serie constante de ligeros cambios de diseño, modificaciones progresivas y pruebas exhaustivas. "Necesitamos tanta potencia de computación a bordo para hacer posible el vuelo autónomo. Cada decisión implica un sacrificio en cuanto al rendimiento que afecta a todas las piezas del hardware y los sistemas electrónicos".

Para hacer pequeños cambios en la geometría de los componentes y poner a prueba cómo afecta al tiempo de vuelo o a la resistencia a los impactos, los equipos de hardware imprimen por la noche para apoyar el proceso de desarrollo y aportarle información. 

La capacidad que tiene Skydio de pasar rápidamente por esas decisiones y protocolos de ensayo les ha permitido cumplir sus plazos y obtener contratos. Para llevar a cabo un programa importante, el gobierno federal de EE. UU. sometió a concurso su contrato y muchos fabricantes de drones presentaron sus proyectos. Los participantes estaban sometidos a un plazo estricto y competitivo para presentar productos que cumplieran las especificaciones del gobierno. Skydio pudo ganar el concurso porque era capaz de realizar desarrollos de hardware a gran velocidad, lo que en parte se debe a sus impresoras de Formlabs.

"No podíamos controlar la fecha y era esencial que desarrolláramos el hardware y el software al mismo tiempo. Los tiempos de entrega para crear las piezas finales fueron la mayor limitación. Al momento, la Form 3+ ya estaba funcionando sin pausa y lo facilitó todo; el hardware que teníamos que cambiar estaba listo", dice Weinhoffer. 

En entorno de ensayo externo como el concurso federal, resulta crucial disponer de piezas provisionales impresas en 3D que puedan simular la resistencia, la durabilidad, la fuerza y la rigidez de las piezas moldeadas por inyección o mecanizadas. Aunque Skydio usa piezas de modelado por deposición fundida (FDM) para pruebas rápidas de forma o ajuste, utiliza las máquinas de Formlabs para realizar ensayos funcionales de diseños de prototipos en su etapa final. "La SLA nos ayuda porque lo más importante es tener la velocidad y la capacidad necesarias para acercarnos todo lo posible a la pieza de producción final y hacerlo lo más rápido posible. Tener piezas que se acerquen a las propiedades del material final es increíble", dice Weinhoffer. 

Skydio utiliza la RIgid 4000 Resin por cómo combina resistencia al calor, resistencia a los impactos y tenacidad, mientras que usa la Tough 2000 Resin por su parecido a los plásticos moldeados por inyección. La transparencia de la superficie de la Clear Resin es fundamental en las fases de inspección para ver cómo van los cables por los sistemas electrónicos de los drones. Para usos de utillaje rápido o para realizar ensayos funcionales de los diseños de nuevas juntas y sellos, los equipos usan la Elastic Resin o la Durable Resin.

La resistencia es importante tanto para las fijaciones de ensayo como para los componentes de vehículos. El equipo diseña en las impresoras Form 3+ fijaciones de ensayo para componentes de drones con las que aprovechar la resistencia mecánica de la Rigid 4000 Resin o la resistencia a los impactos de la Tough 2000 Resin. 

Durante la fase de ensayos de radiofrecuencia que hay en el desarrollo de los drones, el equipo coloca las piezas de los drones dentro de una cámara de medición de antenas que elimina las ondas de radio externas. Hacía falta una fijación fuerte para sostener las piezas sobre una plataforma giratoria robótica, pero no se podía usar metal porque afectaría al experimento. Weinhoffer diseñó una fijación y la imprimió con la Rigid 4000 Resin para unirla a la cámara y mantener las antenas en la alineación adecuada para los ensayos. 

En otra situación, el equipo necesitaba encontrar un modo de prototipar in situ aislantes de vibración de goma, pero pedir variaciones de las piezas blandas a los proveedores resultaba lento y caro. Por eso, el equipo de desarrollo de hardware se inspiró en un libro blanco de Formlabs para imprimir varios moldes maestros, que se usaron para probar la capacidad de aislamiento frente a las vibraciones que tenían varios diseños diferentes.

Parte del atractivo de Skydio para un abanico tan amplio de sectores y de clientes es su accesibilidad y su facilidad de uso; el vuelo autónomo es lo suficientemente avanzado como para desplegar los drones sin tanta preocupación o planificación. Los cuerpos y fuerzas de seguridad se pueden centrar en recabar información del lugar de un delito en vez de preocuparse por el pilotaje, y las grandes empresas de construcción pueden desplegar un dron con un Dock para usarlo en un proyecto de años de duración sin preocuparse de que vayan a tener carencias de inspección. Weinhoffer usa esa misma filosofía para la impresión 3D: si no es una tecnología accesible, no puede demostrar su valor en el laboratorio. "Las impresoras de Formlabs son muy fáciles de usar y muchos miembros de nuestro equipo de ingeniería pueden acceder a ellas. Añadir más impresoras Form 3+ y dar con ellas a nuestros equipos de ingeniería un día o dos más de tiempo gracias a la rapidez que las máquinas les aportan ha tenido un impacto muy importante para nosotros", dice Weinhoffer.

A medida que Skydio ha expandido sus líneas de productos y ha desarrollado más soluciones personalizadas, la impresión 3D ha pasado a ser más que una herramienta, ya que permite a los equipos de hardware seguir el rapidísimo avance de su software. 

Para saber más acerca de cómo impresoras 3D como la Form 3+ están ayudando a los fabricantes del sector aeroespacial y del sector de la defensa a optimizar sus procesos de trabajo, obtener contratos importantes y reducir los costes de la producción y del desarrollo, visita nuestra página de industrias y sectores o ponte en contacto con un especialista.