Los sistemas de EOS, pieza clave en la producción de los UAV de NW Rapid Manufacturing

Las aplicaciones de los vehículos aéreos no tripulados (UAV, por sus siglas en inglés) han experimentado un crecimiento significativo a lo largo de las últimas décadas gracias a la demanda de diferentes industrias, como la de la defensa, la agricultura, la energía, la construcción y la logística. Dado que este tipo de aeronaves autónomas o teledirigidas se utilizan cada vez más en distintos sectores para tareas relacionadas con la cartografía, el reconocimiento, la fotografía o el reparto de mercancías —entre otras—, la producción ha aumentado y la AM se ha convertido en una pieza fundamental en su fabricación.

Un ejemplo de este crecimiento es Northwest UAV, la empresa fundada en 2005 por Chris Harris en un garaje de McMinnville (Oregón). En sus inicios, la compañía de Harris producía pequeños motores monocilíndricos para un fabricante de UAV llamado Insitu (el cual pasó a manos de Boeing en 2008). Con el paso de los años, la firma ha ido aumentando su tamaño y su proyección, lo que le ha permitido ampliar su equipo hasta alcanzar los casi 100 empleados, seguir suministrando motores a Insitu y a otras firmas especializadas en UAV, lanzar al mercado sus propios sistemas de propulsión para este tipo de aeronaves y, en 2008, crear incluso una filial especializada en servicios de fabricación mediante la SLS, Northwest Rapid Manufacturing.

Desde su nacimiento, esta filial ha cubierto todas las necesidades de Northwest UAV relacionadas con la fabricación aditiva mediante su parque de impresoras 3D SLS de EOS —caracterizado por su fiabilidad—, además de varios sistemas auxiliares y un experimentado equipo de ingeniería con el que da vida a prototipos funcionales y componentes finales para drones. En los últimos años, la empresa también ha ampliado sus servicios a otros clientes de industrias como la aviación no tripulada, la aeroespacial, la automoción y la tecnología médica.

Hace poco, tuvimos la oportunidad de conversar con Nick Classen, director general de NW Rapid Manufacturing, sobre la importancia de la AM —y, en concreto, de la sinterización selectiva por láser (SLS)— en el floreciente mercado de los UAV, así como sobre el papel clave que ha desempeñado la estrecha alianza entre la firma y EOS, la compañía líder en el desarrollo de tecnologías de fusión de lecho de polvo, en su éxito.

Una alianza basada en el dinamismo

Según explica Classen, la impresión 3D fue una solución natural desde los comienzos de la industria de los UAV, ya que ofrece importantes ventajas a los desarrolladores y los fabricantes de estos dispositivos aéreos. 

Por un lado, la tecnología permite iterar rápidamente los prototipos para evaluar la funcionalidad y el ajuste de las piezas sin necesidad de recurrir a ninguna clase de utillaje. Asimismo, otro de sus grandes atractivos es la libertad de diseño que ofrece, ya los fabricantes de UAV tienen la posibilidad de consolidar múltiples componentes en un solo ensamblaje y optimizar la geometría de las piezas para reducir el peso de la aeronave. 

«Lo más destacado es que estamos logrando una reducción masiva tanto en el número de piezas como en el peso final. Antes necesitábamos hasta 20 piezas para ensamblar el soporte de un elemento del dron, pero ahora podemos hacerlo con una sola gracias a las complejas geometrías que permite fabricar la SLS», señala el ejecutivo.

La reducción de peso es una consecuencia directa de la consolidación de componentes, lo que minimiza la necesidad de utilizar uniones y elementos de fijación. Reducir el peso de la estructura del fuselaje o del motor de un dron, aunque sea por un margen mínimo, repercute de forma directa en su rendimiento aerodinámico. «La reducción de peso se ha convertido en uno de los objetivos prioritarios de la industria de los UAV, ya que, cuanto más pese el dispositivo, menor será la carga útil que pueda transportar y más reducido será el tiempo de vuelo y de permanencia en el aire. Es una de las principales ventajas de la SLS frente a otras tecnologías de impresión 3D», añade.

A diferencia de otros sistemas de AM de polímeros, la SLS ofrece la ventaja adicional de que permite producir piezas con una elevada resistencia mecánica, propiedades casi isotrópicas y estrechas tolerancias dimensionales. Eso significa que los componentes apenas requieren ningún tipo de posprocesamiento y pueden utilizarse en aplicaciones funcionales, como prototipos de ensayo y piezas finales. «La SLS es una de las mejores tecnologías disponibles en el mercado para las aplicaciones relacionadas con UAV», subraya Classen.

Una capacidad de producción cada vez mayor  

En sus instalaciones de McMinnville (Oregón), NW Rapid Manufacturing opera actualmente tres sistemas SLS industriales de EOS, entre ellos una impresora EOS P 390 fabricada en 2006 que sigue funcionando a pleno rendimiento. En palabras del ejecutivo, este equipo, adquirido por la empresa en 2008, «ha sido un auténtico motor para NW Rapid Manufacturing y nos ha permitido ofrecer unos resultados uniformes y consistentes a nuestros clientes año tras año».

A medida que aumentan sus necesidades de producción —impulsadas por el crecimiento de su cartera de clientes y su entrada en nuevos sectores de actividad—, NW Rapid Manufacturing se prepara para incorporar dos nuevos sistemas SLS de este fabricante. Uno es un modelo EOS P 770 de doble láser dirigido a la fabricación de alto rendimiento, y el otro un equipo reacondicionado INTEGRA P 450, concebido para servir de puente entre la fase de creación de prototipos y la producción en serie. La ampliación de la flota de impresoras 3D de la compañía resulta estratégica para sus planes de futuro. Así lo explica Classen: «El objetivo es duplicar nuestra capacidad de producción en 2027 y volver a duplicarla en 2028».

Para complementar sus capacidades de impresión 3D, la empresa cuenta con un amplio abanico de soluciones de acabado y posprocesamiento, como el chorreado con microesferas (incluido de serie en los costes del servicio de producción), el acabado por vibración, el lijado manual, el alisado por vapor, el taladrado, la pintura, el teñido y la galvanoplastia. «Parte de lo que nos diferencia de otros proveedores de servicios de impresión 3D es que llevamos a cabo una amplia variedad de procesos secundarios de manera interna», afirma Classen. Estos acabados garantizan que los componentes presenten un aspecto profesional y una funcionalidad óptima, dos requisitos fundamentales en el sector de los UAV. 

En cuanto a los materiales, NW Rapid Manufacturing trabaja con una variada gama de polvos de poliamida (nailon) de altas prestaciones. «Para la creación de los prototipos, la mayoría de los clientes opta por el Nylon 12 porque es el material más común, resulta económico y ofrece una buena referencia a la hora de determinar las tolerancias de otros materiales», explica el directivo. La firma también procesa Nylon 11 de origen biológico, así como polvos de especialidad con propiedades ignífugas o reforzados con fibra de carbono, fibra de vidrio y aluminio. Las poliamidas reforzadas con fibra de carbono y de vidrio son muy demandadas para elaborar las estructuras de los UAV, ya que ofrecen una excelente relación resistencia-peso y una elevada resistencia a la fatiga. En 2027, la compañía contempla asimismo ampliar sus capacidades para empezar a producir piezas metálicas. 

El momento del despegue

La amplia variedad de materiales que ofrece NW Rapid Manufacturing permite fabricar todo tipo de componentes y estructuras para UAV, como carenados de motor, canalizadores de refrigeración, depósitos de combustible, soportes estructurales y diversos elementos del fuselaje.  

El servicio de impresión 3D produce estos componentes no solo para su empresa matriz, Northwest UAV, que suministra piezas críticas a fabricantes de drones como Insitu para la plataforma Boeing Insitu ScanEagle, sino también para otros actores de la industria de la aviación no tripulada. 

Entre sus proyectos más destacados se encuentran las piezas que fabrica para Matternet, la compañía líder en el desarrollo de sistemas comerciales de reparto mediante drones, que colabora con entidades como UPS, el Servicio Nacional de Salud del Reino Unido (NHS) y la red hospitalaria de Abu Dabi, por citar solo algunos. 

En un caso de uso concreto, el servicio de impresión 3D colaboró con Matternet para desarrollar un dron destinado al transporte de pequeñas mercancías. La aeronave requería una elevada durabilidad, un peso reducido y un sistema de ensamblaje ágil. NW Rapid Manufacturing ayudó a iterar diversos diseños empleando materiales como el GLS 840 y el PA 2201 hasta dar con la estructura óptima. El proyecto concluyó con éxito, e Ido Baruchin, director de Diseño de Matternet, ha asegurado al respecto: «NW Rapid es el socio ideal que cualquier empresa desearía tener a su lado durante el desarrollo de un producto».

«Matternet ha creado el primer sistema de reparto con drones aprobado por la Administración Federal de Aviación (FAA) en Estados Unidos, y prevé un incremento muy significativo de sus operaciones entre finales de 2026 y principios de 2027», señala Classen (en concreto, la compañía anunció en mayo la captación de alrededor de 33 millones de dólares en una oferta de colocación privada con sobredemanda de suscripción). NW Rapid Manufacturing también ha desarrollado componentes para AeroVironment, una empresa estadounidense especializada en tecnologías de defensa y sistemas aéreos no tripulados.  

Los profundos conocimientos técnicos sobre el uso de la tecnología de impresión 3D mediante SLS a nivel interno y las especificaciones de los sistemas UAV sitúan a la empresa como un fabricante asociado con una posición única en la industria de los drones. Por lo general, cuando un cliente del sector solicita un componente, los ingenieros de NW Rapid Manufacturing analizan y optimizan el modelo 3D antes de su impresión. «En primer lugar, les asesoramos sobre la configuración que ofrecerá el mejor resultado con el menor volumen de postprocesamiento posible. A partir de ahí, solemos fabricar un par de prototipos para que comprueben que todas las piezas encajan antes de pasar a la fase de producción. Además, si el cliente no dispone de las capacidades necesarias para elaborar el diseño de manera interna, podemos desarrollar piezas personalizadas a medida», puntualiza el ejecutivo.

La solidez de la cadena de suministro

Como fabricante de prototipos y componentes finales para aeronaves no tripuladas, NW Rapid Manufacturing depende de la consistencia y la fiabilidad de sus equipos de producción. En este sentido, la empresa se muestra agradecida por haber tenido la oportunidad de consolidar su alianza con EOS. La firma continúa utilizando una impresora 3D de la marca que acumula dos décadas en servicio activo, lo que atestigua la longevidad y solidez de este tipo de sistemas.

Dicha durabilidad es fruto tanto de la calidad del hardware como de la red de soporte de EOS. «La mayoría de las veces, únicamente tenemos que sustituir algún repuesto, y de forma puntual. Sin embargo, si surge una incidencia técnica más compleja, podemos contar con un técnico en nuestras instalaciones al día siguiente. Queremos seguir colaborando con EOS porque su respaldo, tanto desde el punto de vista de la cadena de suministro como de la asistencia técnica, ha sido determinante para nuestro crecimiento», concluye Classen.