案例研究

洛克希德·马丁公司的小型无人机具有强大的精神

Protolabs的可制造性反馈和报价系统的自动化设计加速了产品的推出

在加拿大,加拿大皇家骑警(RCMP)正在使用一种新的无人机模型——印度四轴飞行器(Indago Quadcopter),用于搜索和救援任务、交通事故重建、犯罪现场的法医鉴定和其他监视天空的警察程序。

总部位于马里兰州贝塞斯达的洛克希德·马丁公司正在为其商用级“印度四旋翼”无人机(UAV)寻找市场,比如加拿大皇家骑警(RCMP)等执法机构、其他民间急救人员和军方。除了执法部门和军事客户,这种新型无人机的其他用途还包括消防员、房地产公司、农民和建筑公司。由洛克希德的Procerus子公司在Protolabs的原型和小批量生产帮助下开发的“印度”是一架5磅重的小型折叠式四轴飞行器。

根据洛克希德公司的说法,这架飞机能够在不同的范围内工作——从地面控制器到1.5英里(2.5公里),使用集成天线解决方案,在高于地面500英尺(AGL)和平均海平面18000英尺(MSL)的高度上工作。洛克希德·马丁公司表示,这种无人机能够携带多种可互换的有效载荷,平均飞行时间为45分钟以上。

加速设计

与同事讨论问题有时会让事情发生。对于米格尔·佩雷斯来说,整个发展过程中至关重要的一步要追溯到他与萨姆·拉塞尔关于Protolabs的一次谈话。佩雷斯和拉塞尔都是普罗塞鲁斯公司的工程师。佩雷斯回忆说,拉塞尔“在网上发现了Protolabs,并利用该公司完成了一个不同的项目,发现Protolabs可以迅速扭转局面。”佩雷斯说,在产品开发中,“我们经常需要快速制造零件,就像昨天一样,所以快速制造很重要,因为它加快了设计过程。”

“一天之内,你就会得到一个答案,关于你是否可以制造这个零件,是否需要做出改变。”

Perez提到的另一个加速因素是他发现他可以从Protolabs的自动报价系统中获得反馈,该系统包括一个可制造性设计(DFM)组件。他说这个系统是关键。“自动报价系统太棒了。在一天之内,你会得到一个答案,关于你是否可以做这个零件,你是否需要修改,等等。你可以快速完成,上传一个新版本,在几天内得到一个零件,而不是从其他制造商那里得到一个星期的报价。”

导师报价制度

在Perez从Protolabs收到任何实际的快转零件之前,他发现该公司的DFM分析是一个有价值的导师,指导他完成各种零件迭代,并最终引导他从最初的3D打印项目转变为注塑成型原型。

“报价系统棒极了,”佩雷斯说。“它立即告诉我是否有什么东西是可成型的,而且它让我对模具成本和零件成本有了一个大致的了解,而且每次都在一天之内……它基本上教会了我如何设计注塑零件。”在此之前,我对注塑件的设计并不熟悉。”

佩雷斯说,他最初面临的设计挑战是将3d打印设计变成“可塑的”。他回忆说,他会把一个未经修改的模型提交给Protolabs的自动报价系统,然后得到反馈,例如,关于模具的半部分如何工作,建议的侧拉和不能成型的特征的重点。

佩雷斯说:“然后,我会利用这些信息将零件制成多个可成型的接口零件,以保持设计意图。”然后,他会重新提交修改后的零件,并从报价系统获得更多关于如何制作模具的反馈,例如,告诉他,他可能忽略了哪些地方的凹口,需要在适当的方向上进行草稿,以及由于模具的可加工性,哪些地方可能会出现圆角和未成形的特征。

“这是一种迭代设计方法,由于报价系统的快速周转,这种方法得到了加速,”佩雷斯说。“通过使用这个过程,我能够更好地了解什么是预期的,什么是可塑性的可能性。然后,我能够考虑如何修改其他部分,并且由于我从引号中的DFM分析中学到的东西而减少了迭代。我会提交这些新部件,并迅速获得反馈,确保我的方向正确,同时确保我忽略的功能能够引起我的注意。”

模塑原型的论据

Perez解释说,无人机的早期概念是由SLS(选择性激光烧结)尼龙的3d打印部件制成的。“我们用3d打印的部件制作原型和制造。”当时,这是有道理的,“因为SLS零件还不错,而且我们当时生产的零件数量并不足以证明我们去模塑零件,并使用大型、昂贵的模塑车间来制造钢模具。”

然而,佩雷斯说:“Protolabs改变了我们对此的看法。”为什么?

他解释说:“归根结底,我们想知道转向注塑尼龙是否会提高批次一致性。”因此,佩雷斯说,他引用了一些注塑零件,“只是为了了解完成注塑成型的成本。”基本上,这对我来说是一项可行性研究,看看我是否能说服我们的领导层采取这一步骤,特别是因为我们的无人机订单数量在增加。”这是自动化报价系统中的DFM元素帮助Perez创建注塑设计的过程中的一点,并使他相信他们可以负担得起无人机的注塑零件。“领导层回来说,‘让我们这么做吧。’”

洛克希德·马丁公司四轴飞行器的注塑件。
这个CAD模型显示了Protolabs为无人机制造的许多部件中的一个,这些部件由抗冲击改性尼龙制成。

这种转变已经发生了。Perez说,Protolabs的注塑成型服务现在被用于最新版无人机Indago 2的原型和小批量生产,其热塑性部件由耐用的工程级尼龙材料制成。最初,零件是由SLS尼龙12制成的。现在该公司正在注塑成型出一种特别强的尼龙66,这提高了零件的整体强度。印度2号于2015年12月发射。

佩雷斯说,他和他的同事对结果感到满意,并忍不住再次提到速度因素。“在四个月的时间里,我们从决定改用注塑成型,到拿到最终产品并进行组装。”

佩雷斯表示,2016年的计划包括“提高”印度2的产量,以满足当前和未来的客户订单。

联合起来拯救生命

2015年,洛克希德·马丁公司宣布与国际救生计划建立合作伙伴关系,这将有助于人道主义搜索和救援工作。印度无人机将集成由Loen工程公司开发的轻型天线和接收器。该系统将使救生项目机构和急救人员能够迅速找到离家出走的有特殊需要的人。

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