Quando la scalabilità dipende dalla coerenza
Shapeways fa passi avanti nella produzione di droni
Shapeways produce uno sciame di droni con la nuova piattaforma polimerica, in anticipo rispetto al lancio sul mercato
Realizzare un drone di successo è già di per sé una sfida. Costruire un sistema di produzione in grado di realizzare centinaia di droni che debbano comportarsi in modo coerente come parte della stessa flotta sincronizzata è tutta un’altra cosa. È questa la sfida che Shapeways sta affrontando con la prossima generazione della tecnologia polimerica EOS. In vista del lancio ufficiale della piattaforma, Shapeways sta valutando il nuovo sistema EOS per i componenti in PA12 utilizzati nei droni destinati a spettacoli di luci aerei su larga scala. Questa applicazione offre un ambiente reale particolarmente esigente, in cui la ripetibilità, la stabilità del processo e la produttività hanno tutte un impatto diretto sulla capacità di scalabilità.
Per Shapeways, il progetto riflette anche un cambiamento più ampio nel settore manifatturiero. Le aziende che sviluppano hardware di nuova generazione hanno sempre più bisogno di passare più rapidamente dalla fase di sviluppo alla produzione industriale, mantenendo al contempo la flessibilità necessaria per far evolvere i propri prodotti, gestire volumi variabili ed evitare di impegnarsi troppo presto in processi di produzione rigidi.
Con sede a Eindhoven, nei Paesi Bassi, nel cuore della regione di Brainport e del suo ecosistema hardware, Shapeways collabora con le aziende per industrializzare e scalare l’hardware di nuova generazione. Il suo modello di produzione integra tecnologie di produzione, flussi di lavoro digitali, competenze di processo, post-elaborazione e controllo qualità per creare il sistema produttivo necessario a portare i prodotti dalla fase di sviluppo alla produzione ripetibile. La tecnologia SLS di EOS è una componente fondamentale di tale sistema.
Quando l'uniformità della produzione si traduce in prestazioni delle macchine
Gli spettacoli di luci con i droni pongono una sfida produttiva insolita, poiché i singoli droni non operano in modo indipendente. Centinaia di unità volano insieme, seguendo traiettorie di volo coordinate con elevata precisione posizionale e rispondendo agli stessi comandi. Man mano che la flotta cresce, le piccole variazioni tra i componenti possono diventare sempre più significative. Le differenze nella geometria, nelle proprietà meccaniche o nel peso possono influenzare il comportamento di un singolo drone in volo. Quando centinaia di droni devono mantenere posizioni precise l’uno rispetto all’altro, l’uniformità del processo di produzione diventa direttamente correlata alle prestazioni dell’intero sistema.
«La sfida non consiste nel produrre un singolo drone di successo», spiega Jules Witte, direttore operativo di Shapeways. «La sfida consiste nel produrre centinaia di droni che si comportino in modo identico in volo. È proprio quel livello di uniformità che, in ultima analisi, consente agli sciami di droni sincronizzati di scalare». Per Shapeways, ciò rende questa applicazione un esempio particolarmente significativo di produzione additiva industriale. La scalabilità non consiste semplicemente nell’aumentare la produzione, ma nel mettere a punto un processo produttivo in grado di mantenere caratteristiche e qualità prevedibili anche all’aumentare dei volumi di produzione.
Creare un percorso più diretto dallo sviluppo alla produzione
L’hardware di nuova generazione raramente segue un percorso lineare dal prototipo alla produzione di massa. I prodotti si evolvono man mano che vengono testati. I progetti cambiano man mano che gli ingegneri traggono insegnamenti dalle prestazioni nel mondo reale. I volumi di produzione aumentano gradualmente e le aziende hanno bisogno della flessibilità necessaria per adattarsi senza dover ricominciare da capo il processo di produzione ogni volta che l’hardware subisce modifiche. La sinterizzazione laser selettiva (SLS) offre un vantaggio importante in questo contesto, poiché consente di produrre componenti polimerici complessi senza l’utilizzo di attrezzature dedicate. Le modifiche progettuali possono essere introdotte direttamente sul modello digitale, consentendo al processo di produzione di evolversi di pari passo con il prodotto. Per mercati dinamici come quello dei droni e degli UAV, ciò garantisce una transizione più fluida tra sviluppo, validazione e produzione.
Anziché considerare la prototipazione e la produzione come fasi distinte, Shapeways utilizza la produzione digitale per definire processi produttivi in grado di evolversi di pari passo con l’applicazione. I clienti possono convalidare i progetti, realizzare le prime serie di produzione e aumentare i volumi senza dover necessariamente ricorrere a un cambiamento della tecnologia di produzione o a ingenti investimenti in attrezzature. Questa flessibilità è fondamentale nell’approccio di Shapeways all’industrializzazione dell’hardware di nuova generazione: selezionare e sviluppare il processo di produzione in base ai requisiti del prodotto, creando al contempo un percorso chiaro verso una produzione ripetibile man mano che la domanda cresce.
La ripetibilità come base per la scalabilità
Per gli sciami di droni sincronizzati, la ripetibilità non è semplicemente un indicatore di qualità. Essa garantisce un comportamento prevedibile per l’intera flotta. La nuova piattaforma polimerica soddisfa questo requisito grazie a una combinazione di ampio volume di costruzione, prestazioni di processo comprovate e una produttività significativamente più elevata. Nell’applicazione dei droni, ha consentito un miglioramento della produttività del 40% rispetto al sistema precedente. Allo stesso tempo, il tempo di produzione per componente è stato ridotto da circa 8 a 6 minuti. Ciò consente a Shapeways di aumentare la capacità mantenendo la ripetibilità necessaria per il funzionamento sincronizzato dello sciame. Questa combinazione di produttività e uniformità è un fattore chiave per ampliare le flotte di droni e soddisfare la domanda futura.
Per Shapeways, lo stesso principio si estende alla più ampia gamma di hardware di nuova generazione che supporta. Un solido processo di industrializzazione deve combinare la libertà di progettazione con la stabilità del processo e i controlli di qualità necessari per portare con sicurezza un’applicazione in produzione. Questa flessibilità integra i miglioramenti di produttività della piattaforma e supporta una produzione scalabile in linea con le diverse esigenze dei clienti. Jules Witte afferma: “La tecnologia EOS è un elemento chiave della nostra capacità di rendere accessibili su scala industriale parti in nylon durevoli e di livello produttivo. La combinazione di sistemi industriali affidabili, risultati ripetibili e capacità di produzione flessibile supporta l’ampia gamma di applicazioni che i nostri clienti ci sottopongono.»
L'industrializzazione dell'hardware di nuova generazione
Il progetto sui droni riflette un cambiamento più ampio nel ruolo della produzione additiva. La sfida non consiste più semplicemente nel dimostrare che un componente complesso possa essere prodotto con successo, ma nel definire un processo di produzione in grado di garantire le stesse prestazioni in modo ripetibile, efficiente e nei volumi richiesti man mano che un’applicazione si avvicina alla produzione industriale. Nelle flotte di droni sincronizzate, questo requisito diventa particolarmente evidente. Man mano che la produzione passa da un numero limitato di unità a centinaia di droni, l’uniformità in termini di geometria, peso e prestazioni meccaniche diventa fondamentale per il comportamento dell’intero sistema; ciò significa che non è sufficiente aumentare semplicemente la produzione: il processo di produzione stesso deve essere in grado di scalare senza introdurre variabilità che potrebbero influire sulle prestazioni.
È proprio qui che Shapeways svolge un ruolo che va oltre la semplice fornitura di accesso alla produzione additiva. L’azienda collabora con i clienti per industrializzare l’hardware di nuova generazione, integrando tecnologia di produzione, sviluppo dei processi, controllo qualità, flussi di lavoro digitali e capacità produttiva scalabile in un sistema di produzione in grado di evolversi insieme al prodotto. La tecnologia EOS costituisce una parte fondamentale di tale sistema. Le sue piattaforme SLS industriali garantiscono la stabilità di processo, la ripetibilità e la produttività necessarie a Shapeways per portare le applicazioni oltre la fase di sviluppo e tracciare un percorso affidabile verso la produzione a basso e medio volume.
«Man mano che i clienti passano dai programmi di sviluppo a volumi di produzione più elevati, hanno bisogno di partner produttivi in grado di crescere al loro ritmo», afferma Witte. «La combinazione di qualità ripetibile e maggiore produttività getta le basi per cogliere tali opportunità». Per Shapeways, valutare la tecnologia polimerica EOS di nuova generazione non significa quindi solo aumentare la produttività delle macchine. Si tratta piuttosto di rafforzare il sistema di produzione alla base dell’hardware di nuova generazione e di creare le capacità di processo, la ripetibilità e la capacità produttiva necessarie per industrializzare nuove applicazioni e scalarle man mano che la domanda dei clienti cresce.
Droni per spettacoli di luci
I risultati in sintesi:
- Produttività superiore del 40% rispetto al sistema precedente
- Il tempo di produzione per pezzo è stato ridotto da 8:45 a 6:14 min
- Produzione scalabile e ripetibile di componenti in PA12 resistenti per sciami di droni sincronizzati
- Peso e geometria dei componenti identici per un comportamento di volo prevedibile
- Qualità di produzione uniforme su tutto il volume di stampa
- Flessibilità senza l'uso di utensili, dal prototipo alla produzione per l'uso finale
- Produzione su richiesta resa possibile grazie alle scorte digitali
Breve profilo aziendale di Shapeways
Shapeways è un partner di produzione digitale specializzato in hardware di nuova generazione per la robotica, i droni, la tecnologia medica, l'elettronica, la difesa e le attrezzature industriali. Combinando tecnologie di produzione avanzate con un approccio flessibile e "chiavi in mano", Shapeways consente una transizione senza soluzione di continuità dalla prototipazione alla produzione scalabile senza la necessità di stampi.
Ulteriori informazioni: https://shapeways.com
