La limpieza alcanza nuevas cotas: Cómo la fabricación aditiva permite soluciones de drones de alto rendimiento
Drones para la limpieza industrial
Mantener en perfecto estado las fachadas de los edificios, las amplias superficies acristaladas y las instalaciones solares a gran escala supone un reto operativo constante. Los métodos tradicionales, que dependen de andamios, elevadores hidráulicos o acceso mediante cuerdas, exigen mucho trabajo y tiempo, al tiempo que plantean importantes riesgos para la seguridad de los trabajadores. En la búsqueda de una alternativa más segura, eficiente y rentable, Swiss Drone Services AG imaginó una solución que podría superar estas limitaciones heredadas: un dron especializado equipado con un sistema de limpieza de alta presión.
Sin embargo, convertir esta visión en realidad estaba plagado de complejos obstáculos de ingeniería. El eslabón crítico entre el dron y el aparato de limpieza -la boquilla y la lanza- requería una combinación única de propiedades que ponía al límite los métodos de fabricación convencionales. Para solucionarlo, Swiss Drone Services AG se asoció con el especialista en fabricación aditiva Ecoparts AG, que aprovechó la potencia y precisión de la tecnología EOS para producir un componente que no solo era funcional, sino que cumplía todos los requisitos técnicos, iniciando una nueva era de limpieza automatizada a gran altitud.
Desafío
El principal reto para Swiss Drone Services AG era desarrollar un conjunto de lanza y boquilla de limpieza que pudiera soportar los rigores de los chorros de agua a alta presión y, al mismo tiempo, fuera lo bastante ligero para funcionar con drones. Cualquier exceso de peso reduciría drásticamente el tiempo de vuelo y la maniobrabilidad, lo que comprometería todo el argumento comercial. El componente tenía que ser excepcionalmente estable, ya que las vibraciones combinadas de los potentes rotores del dron y el limpiador de alta presión podrían crear una cascada de problemas, desde hacer que el dron fuera incontrolable hasta causar daños estructurales a largo plazo en su sensible armazón y componentes electrónicos.
Además, el proyecto exigía un alto grado de personalización para optimizar el proceso de limpieza en función de las distintas superficies y condiciones, mientras que los ajustados plazos presionaban al equipo de desarrollo. Una solución de fabricación convencional habría consistido probablemente en un ensamblaje de varias piezas fresadas y soldadas. Este método habría sido más pesado, habría introducido posibles puntos de fallo en las juntas y habría ofrecido poca capacidad de amortiguación de las vibraciones. El proceso de diseño y fabricación habría sido demasiado lento y rígido para cumplir los ambiciosos plazos y objetivos de rendimiento del proyecto. Swiss Drone Services necesitaba un método de fabricación que permitiera obtener rápidamente un componente ligero, robusto y altamente personalizado, una combinación de requisitos que los métodos tradicionales sencillamente no podían cumplir.
Personalizado
Un dron comercial con una carga útil personalizada garantiza una eficacia de limpieza optimizada.
Ligero
El soporte de peso reducido para sujetar una lanza de limpieza de alta presión maximiza el tiempo de iluminación.
Estable
Los soportes deben fijar la lanza sin transferir vibraciones para mantener la estabilidad del vuelo.
Solución
Ecoparts AG, líder en la producción de piezas metálicas de alta calidad impresas en 3D, empleó su EOS M 290 para fabricar la lanza y la boquilla personalizadas. El material elegido fue EOS Aluminum AlSi10Mg, una aleación famosa por su excelente relación resistencia-peso y sus propiedades térmicas, que la hacen ideal para aplicaciones aeroespaciales e industriales exigentes.
Aprovechando las capacidades del DMLS, los ingenieros de Ecoparts pudieron diseñar un componente monolítico y topológicamente optimizado. Este proceso les permitió consolidar lo que habría sido un ensamblaje complejo en una pieza única y sin juntas. Los canales internos y las geometrías complejas se integraron directamente en el diseño, creando una vía fluida para el agua a alta presión y utilizando material sólo donde era estructuralmente necesario.
Este enfoque redujo drásticamente el peso final del componente al tiempo que maximizaba su rigidez. La EOS M 290 290, que procesa el polvo de aluminio en capas precisas de 60 µm, garantiza que la pieza final sea resistente y cumpla las especificaciones exactas para un ajuste perfecto y una dinámica de fluidos óptima. Este método de producción rápida y sin herramientas permitió iteraciones rápidas del diseño, lo que permitió al equipo probar y perfeccionar el componente, cumpliendo con éxito el ajustado plazo del proyecto.
"Este proyecto es un ejemplo perfecto de lo que es la impresión 3D en metal. Nos enfrentábamos a una serie de requisitos contradictorios: bajo peso, alta resistencia, resistencia a las vibraciones y una geometría compleja. Con la EOS M 290 290, pudimos producir una pieza funcionalmente integrada y de alto rendimiento que sería casi imposible mecanizar como una sola pieza, resolviendo así el principal reto de fabricación del cliente."
Daniel Kündig, Ecoparts AG
Resultados
La colaboración entre Swiss Drone Services AG y Ecoparts validó el papel que la fabricación aditiva seguirá desempeñando en el desarrollo de la robótica avanzada. El conjunto de lanza y boquilla de aluminio impreso en 3D cumplió y superó todos los criterios de rendimiento, lo que permitió directamente el lanzamiento comercial del nuevo servicio de drones de limpieza.
El resultado más significativo fue lograr el equilibrio perfecto entre bajo peso y alta estabilidad. El componente final era significativamente más ligero que cualquier otra alternativa mecanizada viable, lo que supuso una reducción de peso del 40 % y se tradujo directamente en una mayor duración de los vuelos y un mayor alcance operativo del dron.
El diseño monolítico demostró ser excepcionalmente robusto, soportando fácilmente las fuerzas de la limpiadora de alta presión.
Esta amortiguación superior de las vibraciones, que redujo los picos de vibración en el soporte del dron en más de un 60%, protege el cuerpo principal del dron y garantiza su estabilidad y facilidad de maniobra durante las operaciones de limpieza. Al mismo tiempo, el rápido ciclo de desarrollo que ofrece la plataforma EOS M 290 290 redujo de meses a semanas el plazo entre el concepto y la pieza final, y el componente final se entregó en sólo 3 semanas desde el diseño inicial. Swiss Drone Services AG dispone ahora de una solución de limpieza vanguardista y altamente eficiente que ofrece una alternativa más segura y escalable a los métodos tradicionales, lo que le proporciona una clara ventaja competitiva en el mercado.
- Reducción de peso del 40 % para maximizar el tiempo de vuelo y la agilidad
- Reducción del 60 % de las vibraciones máximas para aumentar la estabilidad de vuelo
- Cumplió los exigentes plazos del proyecto con una entrega de concepto a pieza en 3 semanas.
- El diseño personalizado del soporte optimiza la eficacia de la limpieza y reduce el consumo de agua
"La estabilidad operativa de nuestro dron de limpieza era nuestra principal preocupación. Las vibraciones del sistema de alta presión son intensas. Una pieza ensamblada de forma tradicional habría introducido demasiados puntos de fallo y no nos habría dado la rigidez que necesitábamos. La fabricación aditiva con tecnología EOS era la única forma de conseguir un componente ligero pero también lo suficientemente rígido como para absorber esas fuerzas, haciendo que nuestro sistema fuera comercialmente viable."
Marco Bortolan, Dirección de Tecnología / Desarrollo, Swiss Drone Services AG
Acerca de las empresas
Swiss Drone Services AG
Proveedor de servicios innovadores especializado en el desarrollo y la explotación de sistemas profesionales de drones para aplicaciones industriales, como limpieza, inspección y topografía. Más información: https://swiss-drone-services.ch/en/
Ecoparts AG
Proveedor suizo líder en servicios de impresión 3D industrial, especializado en la producción de componentes metálicos de alta calidad para una amplia gama de sectores, desde el automovilístico hasta el aeroespacial. Más información: https://ecoparts.ch/
