Nokia

Nokia Enterprise Solutions a créé un véhicule aérien sans pilote (UAV) sans fil basé sur une plateforme, en mettant l’accent sur une connectivité 5G supérieure pour les applications industrielles.

Nokia Drone Networks (NDN) - piloté par Nokia Digital Automation Cloud - est une solution de bout en bout comprenant une connectivité cloud à large bande mobile privée et sécurisée.

La solution permet à une flotte de drones d’effectuer des missions individuelles automatisées guidées depuis la station de contrôle au sol de NDN. Pour une polyvalence maximale, la charge utile du drone peut être modifiée, et les drones Nokia peuvent être équipés ou améliorés de nombreuses façons. Le cardan à double caméra de Nokia est équipé de caméras vidéo HD et de caméras vidéo thermiques. Le drone peut également transporter des équipements tels que des haut-parleurs, des projecteurs et des capteurs personnalisables pour détecter la fumée, le mouvement et les radiations.

Ainsi, les drones peuvent répondre à toute une série d’applications commerciales et industrielles, allant de la collecte de données à des fins de sécurisation d'un périmètre, par exemple, à la facilitation des opérations de sécurité publique dans des situations critiques. Les drones sont connectés à un réseau mobile à large bande privé et à haute capacité, ce qui leur permet de ne pas être affectés par la congestion du réseau public et d’être commandés manuellement si nécessaire.

Alors que l’adoption des drones aériens et de leur technologie se développe dans des secteurs tels que l’agriculture, la construction, l’exploitation minière, les télécommunications et les services publics, le déploiement des réseaux de drones Nokia pour la sécurité publique a reçu, à juste titre, le plus d’éloges.

Savoir-faire en matière de fabrication numérique

Nokia a demandé à Protolabs de l’aider à développer une solution de drone à usage industriel 5G certifiée CE/CB. Le drone peut être utilisé principalement pour la surveillance et la sécurité ainsi qu’à des fins humanitaires.

Le succès de la fabrication a été obtenu grâce aux conseils de l’équipe experte d’ingénieurs d’application de Protolabs et au moulage par injection rapide des pièces, qui ont été pressées, emballées et expédiées à Nokia pour y être assemblées.

Il est impératif que les produits de l’aviation sans pilote répondent à toutes les exigences de certification demandées par les autorités aéronautiques compétentes ainsi qu’à celles attendues par les clients sur le marché européen. Les contraintes strictes de certification de l’aviation, combinées à la nécessité d’obtenir les meilleures performances de connectivité 5G, synonymes de Nokia, ont représenté un défi technique considérable pour les équipes de Protolabs et de Nokia.

Répondre aux exigences de l’aviation

Dans l’aviation, tous les composants doivent être aussi légers que possible tout en se conformant aux normes de sécurité les plus strictes. Cependant, la sécurité peut représenter un défi lors de la conception de produits d’aviation sans pilote tels que les drones, en raison de l’énorme source d’énergie transportée dans l’appareil. Cette source d’énergie peut aller à l'encontre des réglementations strictes de l’aviation concernant les produits inflammables.

Il est donc essentiel que les matières utilisées dans un drone répondent à toutes les normes d’inflammabilité. Il est tout aussi crucial que les matières puissent résister aux conditions extrêmes d’une utilisation en extérieur. Il faut vérifier comment la matière se comporte lorsqu’elle est exposée à des facteurs tels que les fluctuations de température, les précipitations et les rayons ultraviolets - la matière devient-elle cassante à la lumière du soleil, par exemple ?

Le choix précis de la matière pour le projet Nokia était la clé de sa réussite. Quelques semaines après le début du projet, alors que les moules étaient déjà en cours de fabrication chez Protolabs, Nokia a dû abandonner son premier choix de matière, car elle ne répondait pas aux normes de certification ni à ses besoins précis.

Les équipes de Nokia et de Protolabs ont dû retourner à la planche à dessin pour trouver cette la matière capable de satisfaire toutes les exigences. Après une recherche minutieuse, ils ont fini par trouver une solution, comme l’explique Thomas Eder, responsable des solutions sans fil embarquées chez Nokia Enterprise Solutions :

« Notre processus de sélection s’est déroulé en deux phases : dans un premier temps, étant donné qu’il n’existe pas de matières homologuées pour la conception de drones, nous avons examiné celles qui sont généralement utilisées dans le secteur automobile et qui répondent également aux normes de l’aviation. Puis, dans la deuxième phase, nous avons comparé la matière aux capacités d’usinage de Protolabs. Heureusement, les capacités d’usinage de Protolabs sont vastes, de sorte que nos options sont restées ouvertes et nous avons été soulagés de trouver finalement une excellente matière qui répondait à tous nos besoins. »

Préparation au moulage

Protolabs a adapté les moules créés pour la matière précédemment abandonnée, ce qui a permis à Nokia de gagner un temps précieux et de réduire les coûts. Et leurs efforts ont permis de garantir que la nouvelle matière se comporterait bien dans l’environnement de la presse - un scénario particulièrement difficile pour l’équipe.

Dom Corpuz, l’ingénieur d’application de Protolabs qui a dirigé le projet, a décrit la collaboration avec Nokia :

« La matière initiale, du point de vue de la fabrication, ne présentait aucun défi particulier en termes de capacité de pressage. Mais après avoir effectué des simulations d’écoulement, la matière finalement sélectionnée par Nokia s'est avérée potentiellement sujette à des problèmes de remplissage lors du moulage des pièces.

« Ce défi a été surmonté par une collaboration entre nous et l’équipe de Nokia, où nous avons discuté des changements de conception des pièces, de la configuration des moules et de la pression nécessaire pour assurer un flux efficace de matière dans la cavité du moule. Les besoins de Nokia étaient très précis et je suis ravi que nous ayons pu les soutenir pleinement sur un projet aussi important. »

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Conseils sur les matières

Au-delà des capacités de Protolabs en matière de machines, Dom et l’équipe d’ingénierie d’application ont également été en mesure de fournir des conseils sur les matières. Thomas poursuit :

« Protolabs a fait un travail remarquable, non seulement en répondant aux exigences des spécifications des machines, de la conception des pièces et de la configuration des moules, mais aussi en nous aidant à choisir les matières.

Nous étions confrontés à un défi de fabrication unique, car la matière ne devait pas seulement répondre à une certification rigoureuse en matière de sécurité aérienne et d’utilisation en extérieur, elle devait permettre au drone de fonctionner comme un appareil 5G avec connectivité. De nombreux fabricants de drones ou autres dans le secteur de l’aéronautique intègrent de petites pièces métalliques dans l’appareil qui nécessite une connectivité, le boîtier et les pièces structurelles ne doivent donc pas empêcher cet élément de la fonctionnalité.

« Si vous utilisez une matière dotée d’un blindage EMC, mais que vous avez ensuite une antenne intégrée dans l’enceinte blindée, cela risque d’empêcher la connectivité. Ces drones sont en fait des robots connectés à la 5G. Les matières utilisées ont donc dû être sélectionnées avec soin afin de respecter des paramètres de certification et de connectivité extrêmement stricts. »

Une réussite totale

La collaboration avec Protolabs ne comprenait pas moins de 19 conceptions de pièces différentes, tant pour le boîtier que pour les aspects structurels de l’appareil, ainsi qu’un joint d’étanchéité. Les composants Protolabs devaient protéger les éléments internes et assurer l’aérodynamisme requis d'un drone de haute performance. Mais étant intégrés dans la structure du drone, ils devaient également garantir la cohésion de l’appareil.

Les pièces ont été rapidement échantillonnées pour vérification par Nokia et la commande de production a été passée. Thomas conclut :

« C’était un défi technique extraordinaire qui a été relevé par un service extraordinaire de Protolabs. Nous avons apprécié leur efficacité, leur savoir-faire, leur souci du détail et leur rapidité, que peu d’autres fabricants auraient pu atteindre. Une fois que le choix de la matière a été fixé, Protolabs a pu mouler les pièces et nous les expédier très rapidement.