Fallstudie för CNC-bearbetning: Industriella UAV-komponenter

Kopplingen: Att hitta en pålitlig partner

SkyVision först mötte Snabbmodell samtidigt som man undersöker avancerade tillverkningspartners via LinkedIn och specialiserad Google-sökning frågor. Efter att ha blivit måltavla av en Google-annonser som specifikt lyfte fram våra möjligheter till tunnväggsbearbetning, kontaktade Lukas Schmidt oss.

"Vi hade blivit brända av lokala leverantörer som lovade ±0,01 mm men levererade delar med synliga vibrationer och inre spänningsförändringar", noterade Lukas. Trots det geografiska avståndet bestämde de sig för att kontakta oss med en"testgrupp"-mentalitet—inledningsvis skeptisk men desperat efter en butik som faktiskt kunde ha specifikationerna.

Projektbakgrund: Dilemmat "Vikt kontra styvhet"

Projektet omfattade den tredje generationens tunglyftsdrönare "Atlas". Tidigare versioner led avharmonisk vibration under höghastighetsflygning, vilket störde LIDAR-sensorns noggrannhet. Den strukturella ramen behövde vara tillräckligt lätt för en flygtid på 45 minuter men tillräckligt styv för att motstå vridmomentet från industrimotorer med höga kV.

Vår omedelbara respons och tekniska färdplan

När vårt ingenjörsteam mottagit 3D STEP-filerna genererade de inte bara en offert. Vi utförde en Översyn av design för tillverkning (DFM) och identifierade att de 1,8 mm tunnväggiga armsektionerna sannolikt skulle deformeras om de bearbetades med standardfastspänning.

Vår strategi:

• Stresshantering: Vi föreslog en etappvis materialavverkningsprocess – grovbearbetning, följt av en 24-timmars spänningsavlastningscykel, före den slutliga finbearbetningsövergången.
• Anpassad fixtur: Vi konstruerade dedikerade vakuumchuckarför att fördela klämtrycket jämnt och förhindra den "återfjädringseffekt" som är vanlig i flyg- och rymdteknik av typ 7075-T6.
• 5-axlig logik: För att bibehålla vinkelförhållandet mellan motorfästet och huvudchassit bestämde vi att delen måste ytbehandlas på ett enda installation på vår Haas UMC-750.

Projektutmaningar och minskade mervärdeskostnader

De primär utmaningvar den invändiga fickan i gimbalhuset, som hade komplexa sammansatta kurvor. För att hjälpa SkyVision att skala upp utan att spräcka sin FoU-budget föreslog vi enHybridbearbetning Genom att ändra icke-kritiska invändiga filéer från en R0,5 till en R1,5 möjliggjorde vi användning av fräsar med större diameter vid högre matningshastigheter, minskar bearbetningstiden (och kostnaden) med 18 % utan att påverka den strukturella integriteten eller vikten.

Från CAM-programmering till slutinspektion

Våra CNC-programmerare använde Mastercam att utveckla trochoidala fräsbanor med hög hastighet, vilket minimerar värmeöverföringen till arbetsstycket.

• Tidslinje: De första artiklarna färdigställdes på 5 dagar; hela satsen på 20 set skickades inom 12 arbetsdagar.
• Kvalitetssäkring: Varje kritisk datapunkt verifierades med hjälp av en Hexagon CMMVi tillhandahöll en fullständig dimensionsrapport (FAI) och materialfabrikscertifikat (Cert 3.1) för varje komponent.
• Resultatet: Kunden rapporterade en 30 % minskning av vibrationsresonansen under sitt första flygtest jämfört med deras tidigare prototyp.

Framåtblickande: En föreslagen Gen-4-optimering

Baserat på vår erfarenhet av denna leverans har vi redan försett SkyVision med en Förslag "Fas 2" för deras nästa produktionsomgång.

Istället för traditionell 7075-T6 för motorfästena testar vi en Metallmatriskomposit (MMC) eller potentiellt en Topologisk optimering (Generativ design)-metoden. Genom att använda 3D-printade titaninsatser för högspänningsmonteringspunkter i kombination med övergjutning av kolfiber tror vi att vi kan minska den strukturella vikten med ytterligare 12 % samtidigt som vi ytterligare ökar dämpningskoefficienten – vilket löser vibrationsproblem vid källan snarare än via programvara.