Le nettoyage atteint de nouveaux sommets : Comment la fabrication additive permet des solutions de drone de haute performance
Drones pour le nettoyage industriel
Le maintien de l'état impeccable des façades des bâtiments, des grandes surfaces vitrées et des installations solaires à grande échelle représente un défi opérationnel constant. Les méthodes traditionnelles, qui reposent sur les échafaudages, les ascenseurs hydrauliques ou l'accès par corde, demandent beaucoup de travail et de temps, tout en posant des risques importants pour la sécurité des travailleurs. À la recherche d'une alternative plus sûre, plus efficace et plus rentable, Swiss Drone Services AG a imaginé une solution capable de dépasser ces contraintes héritées du passé : un drone spécialisé équipé d'un système de nettoyage à haute pression.
Cependant, la concrétisation de cette vision s'est heurtée à des obstacles techniques complexes. Le lien critique entre le drone et l'appareil de nettoyage - la buse et la lance - nécessitait une combinaison unique de propriétés qui poussait les méthodes de fabrication conventionnelles à leurs limites. Pour résoudre ce problème, Swiss Drone Services AG s'est associée au spécialiste de la fabrication additive Ecoparts AG, qui a tiré parti de la puissance et de la précision de la technologie EOS pour produire un composant non seulement fonctionnel mais répondant à toutes les exigences techniques, ouvrant ainsi une nouvelle ère de nettoyage automatisé à haute altitude.
Défi
Le principal défi pour Swiss Drone Services AG était de mettre au point une lance de nettoyage et un ensemble de buses capables de résister aux rigueurs des jets d'eau à haute pression tout en étant suffisamment légers pour être utilisés par des drones. Tout excès de poids réduirait considérablement le temps de vol et la maniabilité, ce qui compromettrait l'ensemble de l'affaire. Le composant devait être exceptionnellement stable, car les vibrations combinées des puissants rotors du drone et du nettoyeur à haute pression pouvaient créer une cascade de problèmes - rendant le drone incontrôlable ou causant des dommages structurels à long terme à son châssis sensible et à ses composants électroniques.
En outre, le projet exigeait un haut degré de personnalisation afin d'optimiser le processus de nettoyage pour différentes surfaces et conditions, tandis que des délais serrés mettaient la pression sur l'équipe de développement. Une solution de fabrication conventionnelle aurait probablement impliqué un assemblage en plusieurs parties de composants fraisés et soudés. Une telle approche aurait été plus lourde, aurait introduit des points de défaillance potentiels au niveau des joints et aurait offert une faible capacité d'amortissement des vibrations. Le processus de conception et de fabrication aurait été trop lent et trop rigide pour répondre aux objectifs ambitieux du projet en termes de délais et de performances. Swiss Drone Services avait besoin d'une approche de fabrication capable de fournir rapidement un composant léger, robuste et hautement personnalisé - une combinaison d'exigences que les méthodes traditionnelles ne pouvaient tout simplement pas satisfaire.
Sur mesure
Un drone commercial avec une charge utile personnalisée permet d'optimiser l'efficacité du nettoyage.
Léger
L'étrier de maintien de la lance de nettoyage à haute pression permet d'économiser du poids et de maximiser le temps d'éclairage.
Stable
Les supports doivent fixer la lance sans transférer les vibrations afin de maintenir la stabilité du vol.
Solution
Ecoparts AG, leader dans la production de pièces métalliques de haute qualité imprimées en 3D, a utilisé son EOS M 290 pour fabriquer la lance et la buse personnalisées. Le matériau choisi était l'aluminium EOS AlSi10Mg, un alliage réputé pour son excellent rapport poids/résistance et ses propriétés thermiques, ce qui le rend idéal pour les applications aérospatiales et industrielles exigeantes.
En s'appuyant sur les capacités du DMLS, les ingénieurs d'Ecoparts ont pu concevoir un composant monolithique optimisé sur le plan topologique. Ce processus leur a permis de consolider ce qui aurait été un assemblage complexe en une seule pièce homogène. Les canaux internes et les géométries complexes ont été intégrés directement dans la conception, créant un chemin fluide pour l'eau à haute pression tout en utilisant des matériaux uniquement là où ils étaient structurellement nécessaires.
Cette approche a permis de réduire considérablement le poids final du composant tout en maximisant sa rigidité. L'EOS M 290, qui traite la poudre d'aluminium en couches précises de 60 µm, a garanti la solidité de la pièce finale tout en respectant les spécifications exactes pour un ajustement parfait et une dynamique des fluides optimale. Cette méthode de production rapide et sans outillage a permis des itérations de conception rapides, ce qui a permis à l'équipe de tester et d'affiner le composant jusqu'à la perfection, respectant ainsi les délais serrés du projet.
"Ce projet est un exemple parfait de ce qu'est l'impression 3D métallique. Nous étions confrontés à un ensemble d'exigences contradictoires - faible poids, haute résistance, résistance aux vibrations et géométrie complexe. Grâce à EOS M 290, nous avons pu produire une pièce fonctionnellement intégrée et très performante qu'il aurait été presque impossible d'usiner en une seule pièce, résolvant ainsi le principal défi de fabrication du client."
Daniel Kündig, Ecoparts AG
Résultats
La collaboration entre Swiss Drone Services AG et Ecoparts a validé le rôle que la fabrication additive continuera à jouer dans le développement de la robotique avancée. La lance et la buse en aluminium imprimées en 3D ont satisfait et dépassé tous les critères de performance, permettant directement le lancement commercial du nouveau service de nettoyage par drone.
Le résultat le plus important a été l'obtention d'un équilibre parfait entre un faible poids et une grande stabilité. Le composant final était nettement plus léger que toute autre solution usinée possible, ce qui a permis de réduire le poids de 40 % et s'est traduit directement par des temps de vol plus longs et un plus grand rayon d'action pour le drone.
La conception monolithique s'est avérée exceptionnellement robuste, résistant facilement aux forces du nettoyeur à haute pression.
Cet amortissement supérieur des vibrations, qui a permis de réduire de plus de 60 % les pics de vibrations au niveau de la monture du drone, protège le corps principal du drone et garantit qu'il reste stable et facile à manœuvrer pendant les opérations de nettoyage. Par ailleurs, le cycle de développement rapide offert par la plateforme EOS M 290 a permis de réduire le délai entre le concept et la pièce finale de plusieurs mois à quelques semaines, le composant final ayant été livré en seulement trois semaines à partir de la conception initiale. Swiss Drone Services AG dispose désormais d'une solution de nettoyage de pointe, très efficace, qui offre une alternative plus sûre et plus évolutive aux méthodes traditionnelles, ce qui lui confère un avantage concurrentiel indéniable sur le marché.
- 40 % de réduction de poids pour maximiser le temps de vol et l'agilité
- Réduction de 60 % des pics de vibration pour une meilleure stabilité de vol
- Respect des délais très serrés du projet, avec une livraison de la conception à la pièce en 3 semaines
- La conception personnalisée du support optimise l'efficacité du nettoyage et réduit la consommation d'eau.
"La stabilité opérationnelle de notre drone de nettoyage était notre principale préoccupation. Les vibrations du système à haute pression sont intenses. Une pièce assemblée de manière traditionnelle aurait introduit trop de points de défaillance et ne nous aurait pas donné la rigidité dont nous avions besoin. La fabrication additive avec la technologie EOS était le seul moyen d'obtenir un composant à la fois léger et suffisamment rigide pour absorber ces forces, rendant ainsi notre système commercialement viable."
Marco Bortolan, Gestion Technologie / Développement, Swiss Drone Services AG
À propos des entreprises
Swiss Drone Services AG
Un prestataire de services innovant spécialisé dans le développement et l'exploitation de systèmes de drones professionnels pour des applications industrielles, notamment le nettoyage, l'inspection et l'arpentage. Pour en savoir plus : https://swiss-drone-services.ch/en/
Ecoparts AG
L'un des principaux fournisseurs suisses de services d'impression 3D industrielle, spécialisé dans la production de composants métalliques de haute qualité pour un large éventail d'industries, des sports motorisés à l'aérospatiale. Pour en savoir plus : https://ecoparts.ch/
