飛機原型開發:Archer 航空如何開發下一代空中計程車
Archer 航空公司 (Archer Aviation, Inc.) 是電動垂直起降(eVTOL)飛機領域的領導者,正透過開發下一代空中計程車,重新定義空中出行的未來。Julien Thiebaud 是該公司高階技術部門的設計經理,該部門是一個完整的設計工作室,專門負責飛機的內裝設計。這個工作室利用熔融沉積建模(FDM)和立體光固化成型(SLA)3D列印等技術,製作出全尺寸的模型和可動原型。
Thiebaud 指出「我們幾乎每天都在列印,Archer 航空未來推出的每一個產品,最終都會經過這個工作室。」Archer 的工業設計團隊大多數時間都在製作功能性原型,這些原型是由先進材料製成的,不僅必須符合性能標準,同時擁有卓越的表面處理和嚴格的公差控制。因此在選擇 3D列印機時,Thiebaud 表示最重要的考量因素是「穩定性、列印速度、表面品質和客服支援。」
作為 Form 3L 和 Form 4 的使用者,Thiebaud對Form 4L進行了測試,以了解它如何適應快速運作且嚴格的 Archer 設計工作室。
從 Form 3L 和 FDM 加速到 Form 4L

在將 3D 列印引入內部之前,Thiebaud 會利用電腦輔助設計 (CAD) 模擬來測試原型,或者通過電腦數值控制 (CNC) 製作原型並手動測試,這是一個耗時且耗費成本的過程,引入3D列印後,不僅效率提升,成本也大幅降低。熔融沉積建模(FDM)和立體光固化成型(SLA)提供了更快捷的原型製作方法。
在使用 Form 4L 之前,Thiebaud會使用熔融沉積建模 (FDM) 來列印大型零件,因為速度更快且零件較輕;如果需要更光滑的表面,,才會選擇Form 3L列印。但有了Form 4L後,某些零件的列印時間從 Form 3L 的 10 小時縮短到了僅 1 小時。
Form 4L的列印速度大幅提升了我們每週可以進行的設計迭代次數。例如,在設計頭枕原型時,Thiebaud會使用3D列印技術來列印基底和安裝支架,這樣能測試布料與縫線的配置。他說:「有了Form 4L,我們每週可以進行五個不同設計的測試,原型製作時間縮短了一半。」
高效能原型
Thiebaud 負責原型設計的小型零件,像是燈光系統零件、運輸工具的內裝設計(例如座椅、儀表板和機艙的裝飾),還有一些建築縮模。有些零件需要能承受高溫,並且能抵抗化學物質的腐蝕。對於這些需要特殊性能的原型,Thiebaud 使用了耐高溫樹脂,這款樹脂的熱變形溫度(HDT)高達 238°C @ 0.45 MPa,是 Formlabs 所有樹脂中最高的。
使用SLA列印的零件是等向性的,能夠承受原型製作的各項功能需求,能滿足原型製作的功能要求。此外,Formlabs 的材料科學家通過 Form 4技術,推出了機械性能和外觀都升級的最新樹脂,這不僅可以實現更快的列印速度,性能也大幅提升。

後處理到完成的時間大幅縮短
列印時間只是流程的一部分。後處理的時間也包括在整體生產時間裡面,列印表面越平滑,後續所需的後處理加工時間就會越少。Thiebaud表示:「每次移除支撐材時,都需要打磨接觸點。而 Form 4 成功減少了支撐的密度。零件從機器取出後,表面品質都非常精良,只需在固化後用砂紙輕輕打磨,就能直接使用。」
起初,Thiebaud 使用 PreForm 軟體自動生成輕觸支撐材,以最大限度縮短移除支撐材的時間並保持表面清潔。隨著經驗積累,他逐漸調整了支撐密度和接觸點,以進一步優化列印速度並減少印後處理時間。此外,他還會手動定位零件,確保關鍵表面保持完好無損。
不間斷的穩定性
Thiebaud持續進行了3D列印,他能夠在 30分鐘內設計出電腦輔助設計 (CAD) 模型,並且持續有一大批原型需要列印。這麼高的列印量,如果列印機發生故障,可能會嚴重影響進度並中斷工作流程。Thiebaud 表示:「當我們發現 Formlabs 時,它的列印穩定性便是我們選擇的最佳考量因素。」
Thiebaud 需要確保每個送進去列印的零件都能精準列印。在 Form 4 列印機中,內建的六個感測器可以精細控制樹脂溫度、樹脂液位、列印強度以及列印狀態,還有預防性維護提醒,確保列印機能穩定運行,維持列印穩定性。
如果需要排除故障或有任何疑問時,Thiebaud 還可以直接與Formlabs的專家聯繫,確保設計工作室的生產流程順利進行。
加速打造高品質原型
打造 Archer 航空尖端技術原型需要速度、精度、準確度與穩定性,而 Form 4L 完全能應付這些需求。它不僅能提供具有精細表面處理的原型,還能輕鬆移除支撐材,讓Thiebaud和製造團隊節省大量時間,縮短原型製作週期。