Prototal collaborated with Windracers, a UK-based aerospace company, to support the development and production of lightweight polymer components for Windracers ULTRA, a long-range, heavy-lift cargo drone. By replacing metal parts with industrially 3D printed PA 2200 (Nylon 12), Prototal helped reduce weight, shorten lead times, and enable ongoing design optimization for mission-critical aerospace applications.
Windracers utvikler autonome, fastvingede fraktfly for langdistanseoperasjoner i miljøer der bemannet luftfart er upraktisk eller forbundet med høy risiko. Deres plattform, Windracers ULTRA, er utviklet for å transportere nyttelast på opptil 150 kg, dekke distanser på opptil 1 000 km og operere i opptil 10 timer sammenhengende. Løsningen benyttes blant annet til humanitær logistikk, miljøovervåking, sivil lufttransport og forsvarsrelaterte oppdrag – ofte i avsidesliggende eller krevende områder.
Utfordringen
Under utviklingen av ULTRA sto Windracers overfor utfordringen med å redusere flyets vekt og produksjonskostnader uten at det gikk på bekostning av styrke, holdbarhet eller ytelse.
Flere av komponentene ble opprinnelig produsert av metall, noe som resulterte i:
- Økt vekt
- Høye verktøykostnader
- Lengre ledetider
- Redusert fleksibilitet for iterasjon av design
For et ubemannet fly med lang rekkevidde har selv små vektreduksjoner direkte innvirkning på utholdenhet, rekkevidde og drivstoffeffektivitet, noe som gjør material- og produksjonsvalg avgjørende.
Tilnærming til produksjon
Prototal’s site in the UK collaborated with Windracers to transition selected components from metal to Industrial 3D Printing in polymer.
Teknologi og materialvalg
- Industriell 3D-utskriftsteknologi Selektiv lasersintring (SLS)
- PA 2200 (Nylon 12), valgt på grunn av styrke/vekt-forhold, holdbarhet og repeterbarhet
- Verktøyfri produksjon, noe som muliggjør rask iterasjon og kostnadskontroll
Denne tilnærmingen eliminerte behovet for verktøy, samtidig som den bidro til produksjonsklare deler av høy kvalitet med korte ledetider.
Produserte komponenter
Etter den vellykkede utviklingen av de første komponentene ble samarbeidet utvidet til å omfatte flere flydeler:
Motorkapper
Det ble produsert lette polymerkåper for å beskytte motorene, forbedre den aerodynamiske effektiviteten og redusere flyets totale masse. Den reduserte vekten bidro direkte til forbedret rekkevidde og utholdenhet.
Nedre fjærbenskåper (styrbord side)
Snap-fit-kapper som er utformet for å festes rundt landingsstagene, noe som forbedrer luftstrømmen og forenkler montering og vedlikehold. Den trykte polymerdesignen kombinerer holdbarhet med minimal vekt.
Antenneholder
En presisjonskonstruert brakett som er utformet for å sikre flyets antenne under langdistanseflyging. Komponenten er produsert for å tåle vibrasjoner og miljøpåkjenninger, og støtter pålitelig kommunikasjon og navigasjon.
Samarbeid og iterasjon
Uten verktøybegrensninger kunne Prototal legge til rette for at Windracers kunne:
- Iterere design uten ekstra forhåndsinvesteringer
- Innføre kontinuerlige forbedringer av både delgeometri og produksjonseffektivitet
- Redusere ledetider for oppdaterte komponenter
“Ved å eliminere behovet for verktøy kunne vi videreutvikle designet uten økonomiske begrensninger. Det ga oss mulighet til kontinuerlige iterasjoner og forbedringer – både i selve designet og i produksjonsprosessen.”
– Meirion Rees, Production & Maintenance Lead, Windracers
Resultater
Overgangen til industrielt 3D printede polymerkomponenter ga målbare fordeler:
- Redusert vekt på komponenter og flyets totale masse
- Lavere produksjonskostnader sammenlignet med maskinbearbeidede metalldeler
- Kortere ledetider og raskere designiterasjon
- Forbedret flyets ytelse på langdistanse- og høyrisikooppdrag
- En skalerbar produksjonsmetode som egner seg for serieproduksjon
“Overgangen til lette polymerkomponenter har ikke bare redusert kostnadene, men også forbedret flyets ytelse.”
– Stephen Krajewski, markedsdirektør, Windracers
Dette samarbeidet viser hvordan industriell 3D printing kan støtte produksjonsklare komponenter av romfartskvalitet der vektreduksjon, repeterbarhet og fleksibilitet er avgjørende. Gjennom bruk av SLS PA 2200 (Nylon 12) har Prototal hjulpet Windracers med å optimalisere ULTRA-plattformen for krevende driftsmiljøer, samtidig som det muliggjør kontinuerlig utvikling uten begrensningene ved tradisjonelle verktøy.
“Som et resultat av samarbeidet har Windracers utviklet seg til en viktig strategisk partner i denne sektoren. Dette understreker styrken i partnerskapet og den sentrale rollen industriell 3D Print spiller i moderne romfartsinnovasjon, hvor vi kontinuerlig utfordrer hverandre til å drive utviklingen videre.”
– Martin Nottingham, administrerende direktør i Prototal UK
