Il piccolo drone dal grande spirito di Lockheed Martin
L'analisi di fattibilità e il sistema automatizzato di preventivazione accelerano il decollo
In Canada, la Royal Canadian Mounted Police (RCMP) sta utilizzando un nuovo modello di drone, l'Indago Quadcopter, per le missioni di ricerca e soccorso, la ricostruzione della dinamica degli incidenti stradali, i rilevamenti forensi sulla scena dei crimini e altre operazioni di polizia che necessitano di capacità di visione aerea.
Le forze dell'ordine come l'RCMP, altri corpi civili di pronto soccorso e le forze armate sono i primi mercati di riferimento che la Lockheed Martin, con sede a Bethesda (Maryland), ha individuato per il suo aeromobile a pilotaggio remoto (UAV) o drone Indago Quadcopter di tipo commerciale. Oltre ai membri delle forze dell'ordine e dell'esercito, altri destinatari di questo nuovo drone sono i vigili del fuoco, le agenzie immobiliari, gli agricoltori e le imprese di costruzione. Sviluppato dalla filiale Procerus di Lockheed, con il supporto di Protolabs per la prototipazione e la produzione di componenti in volumi ridotti, l'Indago è un piccolo quadricottero pieghevole che pesa meno di 2,5 kg.
Il velivolo è in grado di operare a varie distanze dalla stazione di controllo a terra, fino a un massimo di 2,5 chilometri utilizzando soluzioni di antenna integrate, e secondo Lockheed può raggiungere un'altitudine di 150 metri dal livello del suolo (AGL) e di 5 km dal livello medio del mare (MSL). Stando a Lockheed Martin, il drone è in grado di trasportare carichi multipli intercambiabili e ha un tempo di volo medio di oltre 45 minuti con carico utile.
Accelerazione della progettazione
Parlare di un problema con un collega a volte può rappresentare la svolta. Per Miguel Perez, il passaggio fondamentale nello sviluppo di quello che sarebbe diventato il drone Indago è stata una conversazione mantenuta con Sam Russell in merito a Protolabs. Perez e Russell sono entrambi ingegneri di Procerus. Russell "aveva trovato Protolabs online, se ne era servito per un altro progetto e aveva constatato che Protolabs era in grado di ribaltare la situazione rapidamente", ricorda Perez. Nello sviluppo dei prodotti, spiega Perez, "spesso abbiamo bisogno di pezzi in tempi brevi, addirittura immediati, ecco perché la produzione rapida è così importante, perché accelera il processo di progettazione".
Un altro fattore di velocità che Perez menziona è il feedback che ha scoperto di poter ottenere dal sistema automatizzato di preventivazione di Protolabs, che include un'analisi di fattibilità (DFM). Secondo Perez, è stato fondamentale. "Il sistema automatizzato di preventivazione è straordinario. Nel giro di un giorno è possibile sapere se il pezzo è realizzabile, se è necessario apportare modifiche e così via. E si può fare rapidamente, caricando una nuova versione per ottenere il pezzo entro un paio di giorni, a fronte della settimana necessaria solo per ottenere un preventivo da altri produttori".
I preziosi consigli del sistema di preventivazione
Prima di passare alla produzione rapida di qualsiasi pezzo, Perez ha scoperto il servizio di analisi DFM offerto gratuitamente da Protolabs, una guida preziosa che lo ha condotto attraverso varie iterazioni e che alla fine gli ha permesso di passare da quello che originariamente era un progetto per la stampa 3D alla prototipazione tramite stampaggio a iniezione.
"Il sistema di preventivazione è stato fantastico", dice Perez. "Innanzitutto mi ha indicato subito se il componente fosse stampabile o meno, fornendo inoltre una stima dei costi dello stampo e del pezzo, e tutto questo sempre nel giro di un giorno... In pratica mi ha insegnato a progettare parti per lo stampaggio a iniezione, tecnologia con cui prima di allora non avevo molta dimestichezza".
La sfida iniziale che Perez racconta di aver affrontato è stata quella di modificare i progetti di stampa 3D "perché fossero stampabili". Ricorda che inviava un file non modificato al sistema automatizzato di preventivazione di Protolabs da cui riceveva poi un feedback, ad esempio, su come potevano funzionare le metà dello stampo, sulle estrazioni laterali suggerite e sui particolari che non erano stampabili.
"In seguito utilizzavo queste informazioni per trasformare il pezzo in più parti interfacciabili con lo stampo, in modo da preservare l'idea di progetto", spiega Perez. Poi ripresentava i pezzi modificati e riceveva dal sistema di preventivazione un ulteriore feedback su come lo stampo poteva essere realizzato, mostrando, ad esempio, dove poteva aver trascurato i sottosquadri e dove era necessario un angolo di spoglia adeguatamente orientato o dove potevano comparire filetti e caratteristiche deformate a causa della lavorabilità dello stampo.
"Si è trattato di un approccio iterativo alla progettazione, accelerato dalla rapidità del sistema di preventivazione", riferisce Perez. "Utilizzando questo processo, sono riuscito a capire meglio cosa ci si aspettava e cosa era possibile fare per la stampabilità. Sono stato quindi in grado di capire come avrei dovuto modificare altri pezzi e di farlo con meno iterazioni grazie a quello che avevo imparato dall'analisi DFM fornita con i preventivi. Ho presentato questi nuovi pezzi e il feedback che ho ricevuto mi ha confermato che ero sulla strada giusta, pur continuando a segnalare le caratteristiche che mi erano sfuggite."
Un argomento a favore dei prototipi stampati
I primi concept del drone sono stati realizzati con parti stampate in 3D in nylon SLS (sinterizzazione laser selettiva), spiega Perez. "Abbiamo prototipato e prodotto con pezzi stampati in 3D". All'epoca questo aveva senso, "perché le parti SLS non erano male e il volume di pezzi che producevamo in quel momento non giustificava il passaggio a parti stampate a iniezione né il ricorso a grandi e costose aziende esterne per realizzare gli stampi in acciaio".
Tuttavia, prosegue Perez, "Protolabs ci ha fatto cambiare idea". Perché?
"Ci siamo chiesti se il passaggio al nylon stampato a iniezione avrebbe migliorato l'uniformità dei lotti", spiega. Quindi, Perez racconta di aver richiesto il preventivo di alcuni pezzi "solo per avere un'idea di quanto sarebbe costato lo stampaggio a iniezione.
Fondamentalmente, per me si trattava di uno studio di fattibilità, per capire se sarei riuscito a convincere la nostra dirigenza e a giustificare questo cambiamento, soprattutto perché le quantità [di ordini di droni] stavano aumentando". A questo punto del processo, la funzione DFM del sistema automatizzato di preventivazione ha aiutato Perez a creare progetti per lo stampaggio a iniezione, convincendolo che potevano permettersi pezzi prodotti con questa tecnologia per il loro drone. "La dirigenza ha risposto e ha detto: facciamolo".
"Il passaggio è avvenuto. Adesso usiamo il servizio di stampaggio a iniezione di Protolabs sia per la prototipazione sia per la produzione in volumi ridotti dell'Indago 2, l'ultima versione del drone", dice Perez. "Con i componenti in termoplastica fabbricati con un materiale tecnico di nylon resistente". In origine, i pezzi erano fatti di nylon 12 SLS. Ora l'azienda sta stampando a iniezione un Nylon 66 particolarmente robusto, che ha migliorato la resistenza complessiva delle parti. L'Indago 2 è stato lanciato nel dicembre 2015.
Perez dichiara che lui e i suoi colleghi sono soddisfatti dei risultati e non ha potuto fare a meno di sottolineare, ancora una volta, il fattore velocità. "Nel giro di quattro mesi siamo passati dalla decisione di adottare lo stampaggio a iniezione ad avere in mano i prodotti finali pronti per l'assemblaggio".
Secondo Perez, per il 2016 si prevede una forte accelerazione della produzione dell'Indago 2 per soddisfare gli ordini attuali e futuri dei clienti.
Collaborare per salvare vite umane
Nel 2015 è stata annunciata una partnership tra Lockheed Martin e Project Lifesaver International, che contribuirà ad attività umanitarie di ricerca e salvataggio. Il drone Indago sarà dotato di un'antenna leggera e di un ricevitore sviluppato da Loen Engineering. Il sistema consentirà alle agenzie di Project Lifesaver e ai primi soccorritori di localizzare rapidamente persone con necessità particolari che si sono allontanate da casa.