将清洁提升到新高度：增材制造 如何实现高性能无人机解决方案

挑战

Swiss Drone Services AG 面临的核心挑战是开发一种清洁喷枪和喷嘴组件，既能承受高压水射流的冲击，又足够轻便，适合无人机操作。任何超重都会大大减少飞行时间和可操作性，从而影响整个商业案例。该组件必须异常稳定，因为无人机的强力旋翼和高压清洗机产生的振动可能会导致一系列问题--从使无人机无法控制到对其敏感的机架和电子设备造成长期结构性损坏。

此外，该项目还要求高度定制化，以便针对不同的表面和条件优化清洁过程，而紧迫的工期也给开发团队带来了压力。如果采用传统的制造解决方案，很可能会涉及到铣削和焊接组件的多部件组装。这种方法会比较笨重，在接合处会产生潜在的故障点，而且几乎没有减震能力。设计和制造过程会过于缓慢和僵化，无法满足项目雄心勃勃的时间表和性能目标。瑞士无人机服务公司需要一种能够快速提供轻质、坚固和高度定制化组件的制造方法，而传统方法根本无法满足这些要求。

解决方案

Ecoparts AG 是生产高质量金属3D部件的领先企业，该公司采用了其 EOS M 290系统来制造定制喷枪和喷嘴。选择的材料是EOS Aluminum AlSi10Mg，这种合金以其出色的强度重量比和热性能而闻名，是要求苛刻的航空航天和工业应用的理想材料。

利用 DMLS 的功能，Ecoparts 的工程师能够设计出整体的、拓扑优化的部件。这一工艺使他们能够将原本复杂的组件整合为一个单一、无缝的部件。内部通道和复杂的几何形状被直接集成到设计中，为高压水创造了流体通道，同时只在结构需要的地方使用材料。

这种方法大大减轻了部件的最终重量，同时最大限度地提高了其刚性。EOS M 290 可对铝粉进行 60 µm 的精确分层加工，确保最终部件坚固耐用，同时满足完美配合和最佳流体动力学的精确规格要求。这种快速、无滚轮的生产方法实现了快速的设计迭代，使团队能够对部件进行完美的测试和改进，成功地在紧迫的项目期限内完成了任务。

"这个项目是金属3D 打印 完美范例。我们面临着一系列相互冲突的要求--低重量、高强度、抗震性和复杂的几何形状。有了EOS M 290，我们可以生产出功能集成化的高性能零件，而单件加工几乎是不可能的，从而解决了客户的核心制造难题。

Daniel Kündig, Ecoparts AG

成果

Swiss Drone Services AG 与 Ecoparts 之间的合作验证了增材制造 将继续在先进机器人技术的发展中发挥作用。3D铝制喷枪和喷嘴组件达到并超过了所有性能标准，直接促成了新型清洁无人机服务的商业推出。

最重要的成果是实现了低重量和高稳定性的完美平衡。最终部件比任何可行的机加工替代品都轻得多，重量减轻了 40%，从而直接延长了无人机的飞行时间，扩大了作业范围。

事实证明，这种整体设计非常坚固，可以轻松承受高压清洗机的压力。

这种出色的减震效果可将无人机支架处的峰值振动降低 60% 以上，从而保护无人机主体，确保其在清洁作业中保持稳定并易于操控。同时，EOS M 290 平台提供的快速开发周期将从概念到最终部件的时间从数月缩短到数周，从最初设计到最终部件交付仅用了 3 周时间。瑞士无人机服务公司现在配备了先进、高效的清洁解决方案，与传统方法相比，该解决方案更安全、更可扩展，使其在市场上具有明显的竞争优势。

• 重量减轻 40%，最大限度地延长了飞行时间和灵活性
• 峰值振动降低 60%，提高飞行稳定性
• 在紧迫的项目时间内，完成了从概念到部件的 3 周交付工作
• 定制支架设计可优化清洁效率并减少用水量

"清洗无人机的运行稳定性是我们最关心的问题。高压系统的振动非常剧烈。传统的组装部件会带来太多的故障点，也无法提供我们所需的刚度。采用 EOS 技术的增材制造是获得既轻又有足够刚度来吸收这些力的部件的唯一方法，从而使我们的系统具有商业可行性。

Marco Bortolan，瑞士无人机服务股份公司技术/开发部经理

关于公司

瑞士无人机服务公司

一家创新型服务提供商，专门从事清洁、检查和勘测等工业应用领域专业无人机系统的开发和运营。了解更多信息： https://swiss-drone-services.ch/en/

Ecoparts AG

瑞士领先的工业3D 打印 服务提供商，专门为从赛车运动到航空航天等各行各业生产高质量金属部件。了解更多信息： https://ecoparts.ch/