Freefly Systems 的无人机应用包括在冰冷的高海拔地区拍摄电影以及在炎热的沙漠中绘制地图,无论何种条件下,无人机均需要保持可靠、坚固、轻便且高性能,并能在极端条件下搭载贵重设备。
“我们是一家创新公司,始终致力于将您的创意快速传递到世界各地。可能是全新软件包,用于运行模拟并更快确定翼型;也可能是 3D 打印机;只要能够提高速度并让人们比以往更快地实现创意,都是我们所关注的方向。”
Tabb Firchau,Freefly Systems 联合创始人兼首席执行官
Freefly Systems 的起源可追溯至电影行业。Firchau 表示:“我们的无人机之所以如此可靠,是因为一开始使用的就是价值 20 万美元的相机和镜头套装。” 但 Freefly 无人机可靠性能的背后,是层层严苛测试、不断优化迭代以及充足飞行实测,让创新构想得以成功翱翔天际。支持这种迭代的工具之一便是 Formlabs Fuse 系列生态圈。
使用 Fuse 系列制作坚固可靠的无人机原型
Alta X Gen2 的部件原型均使用 Fuse 系列生态圈制作。
“Fuse 是功能最多的原型制作工具之一。我们一直在尝试新创意,同时需要快速实践,因此拥有一款能满足需求的工具非常重要。”
Nate Kuczun,Freefly Systems 有效载荷和系统工程师
Freefly 无人机可承载高达 35 磅的有效载荷,包括昂贵的相机设备或激光雷达。不仅要灵活可靠,还需要坚固耐用。Freefly 的设计决策以飞行数据为基础,因此部件上机实测并观察其性能是产品生命周期的关键。
“在无人机领域,迭代周期通常比大多数航空航天项目快得多。而在许多其他航空航天系统中,获取真实飞行数据的难度更大。但在此,我们可以在实际环境中非常快速地进行测试。配备 Fuse 后,我们能够高效便捷地制作硬件,随后将其安装到无人机上进行不同的测试。”
Nate Kuczun,Freefly Systems 有效载荷和系统工程师
有效载荷和系统工程师 Nate Kuczun 表示,Freefly 在发布无人机之前会进行数百到数千小时的试飞,并进行五年期加速生命周期测试,这意味着原型机需要满足飞行使用要求。
3D 打印原型有助于 Kuczun 和 Freefly 团队在花费数千美元制造模具之前了解和完善部件的性能。Kuczun 刚加入 Freefly 时,他们使用的是传统 SLS 打印机。虽然一夜之间就能获得测试部件颇具优势,但 Kuczun 花费了大量时间来清理打印机和排除故障。引入 Fuse 系列设备,为他的工作带来颠覆性改变。他说:“Fuse 系列打印机一直是我们的得力助手。该设备运行稳定可靠,性能十分出色。发送任务后,我可以完全放心,次日就能拿到成品,这一点非常棒。”
Freefly 的设计决策以飞行数据为基础,因此无人机升空是迭代的关键部分。
将内部 3D 打印切换至 Fuse 系列,有效节省了时间和人力,加快了 Kuczun 进行迭代的速度。此外,他还表示 Fuse Blast 有助于简化工作流程,借助该设备,可以于次日交付部件以供审查。
利用 SLS 3D 打印所能实现的几何复杂性,Kuczun 易于根据用途进行设计,同时摆脱了制造限制。“我可以设计出各种奇奇怪怪、天马行空的形状,如果这能帮助我们大大加快研发进程的话,”他说。
天线桅杆
Alta X Gen2 配备了双 GPS 系统。该部件包含 GPS 和无线电天线,在 Fuse 系列上经过多次迭代。该复杂部件还具有大量精细的内部结构。
FPV 相机支架
该部件的初始原型制作阶段中使用了 FDM 3D 打印机。该部件外壳内部包含精细细节,FDM 打印件则频繁出现断裂问题。而使用 Fuse 系列 3D 打印机,他们可以在当天更改设计、通宵打印并在次日进行测试。Fuse 系列 3D 打印机能够打印精细的内部特征,并提供坚固的 FPV 支架,可插入侧舱。
供电支架
该部件用于所有飞行器,最初使用 Fuse 系列制作原型,然后进行注射成型。在图中,3D 打印原型放置在生产线上的成品上方。
GPS 和 LiDAR 支架
使用 Fuse 系列 3D 打印机制作 GPS 和 LiDAR 的支架原型,团队能够在确定最终部件之前快速迭代和测试。生产部件则采用机加工铝。
美国制造业中的快速模具制作
Freefly 在美国华盛顿州的内部工厂生产所有无人机。由此一来,他们可以完全掌控制造过程,确保产品质量。借助 3D 打印夹具和固定装置,Freefly 团队无需担心几何结构限制,可以快速将工具交付到装配线上,并在需要更换时重新打印固定装置。
OLED 屏幕对准固定装置
这款用于 Pilot Pro 控制器的生产装配固定装置由 Fuse 系列打印机打印成型,随后压入定位销与磁体。将屏幕放入固定装置中,然后将磁性部件放在顶部。该部件可确保屏幕正确对齐。
最终使用部件可减少供应链不确定性
虽然许多部件均使用 Fuse 系列 3D 打印机制作功能性原型,然后再进行注射成型或机械加工,但有些部件则直接使用 Fuse 系列打印机进行原型制作和制造。
Kuczun 在 PreForm 中设置 Herelink 无线电模块组件以进行打印。这些部件在内部使用 Fuse 系列制造。
打印完成后,在 Fuse Sift 中去除部件上的粉末,然后在 Fuse Blast 中进行抛光。Kuczun 表示,Fuse Blast 简化了工作流程。
Herelink 无线电模块组件
该部件隐藏在无人机内部,因此功能比外观更重要。Freefly 决定在内部进行打印,以节省时间并减少供应链的不确定性。
Nylon 12 Powder:多功能材料
“尼龙 12 是一种用途广泛的材料。其打印部件强度足以支持形状和配合测试,而且我们已经将 Fuse 打印件装机试飞。”
Nate Kuczun,Freefly Systems 有效载荷和系统工程师
Freefly 在 Fuse 1 和 Fuse 1+ 30W 中都使用了 Nylon 12 Powder。这款通用材料可用于打印具备高度环境稳定性的复杂组件和耐用部件,既适合功能性原型制造,也可满足成品生产需求。兼具高强度、耐用性与轻量化优势,适用场景十分广泛;既可用于试飞样件,这类部件后续将通过注射或 CNC 加工制成量产成品,也可直接制作最终用途部件。
飞向未来
“经过不懈努力,我们力求打造操作尽可能简便的产品,同时持续保障产品具备极高的稳固性与可靠性。”
Nate Kuczun,Freefly Systems 有效载荷和系统工程师
Freefly 无人机正在为最新大片拍摄提供支持,扑灭野火、协助桥梁和风力涡轮机检查、绘制自然灾害地图等。但 Freefly 并不止步于此,他们正在努力推动无人机和相机领域的创新,而 Fuse 系列正是完成这项工作的工具之一。
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