Jak powstał ultralekki dron przyszłości

Ale czy przyszłość lotu w ogóle przypomina jeszcze klasycznego drona?

Z takim pytaniem zmierzył się zespół Festo, który – inspirowany naturą – stworzył koncepcję BionicBee: autonomicznego, ultralekkiego mikrodrona działającego w roju. Projekt ten zrealizowano we współpracy z firmą 1zu1, specjalizującą się w zaawansowanej produkcji addytywnej, oraz z wykorzystaniem technologii EOS FORMIGA P 110 FDR i materiału PA 1101.
Efekt? Latająca konstrukcja ważąca zaledwie 34 gramy, o skrzydłach rozpiętości 24 cm, w pełni funkcjonalna, precyzyjna i zdolna do lotu w zsynchronizowanym, autonomicznym roju. Wszystko to dzięki połączeniu bionicznego projektowania, technologii SLS w wersji Fine Detail Resolution (FDR) i materiału o wyjątkowych właściwościach mechanicznych. To nie tylko demonstracja możliwości – to realny krok w stronę redefinicji inżynierii lotniczej.

BionicBee – ultralekki mikrodron ważący zaledwie 34 g, zaprojektowany do lotu w zsynchronizowanym roju.

Stworzenie BionicBee było jednym z najbardziej ambitnych projektów inżynieryjnych w ramach sieci Festo Bionic Learning Network. Dron miał być nie tylko miniaturowy i ultralekki, ale jednocześnie w pełni funkcjonalny, zdolny do autonomicznego lotu i precyzyjnego manewrowania w grupie. Każda z jednostek ważyła zaledwie 34 gramy, a jej skrzydła rozciągały się na 240 mm. W tej niewielkiej przestrzeni musiały zmieścić się: silnik bezszczotkowy, trzy serwomechanizmy, akumulator, przekładnia oraz układy sterujące i komunikacyjne.

Projektanci stanęli przed wyzwaniem pogodzenia maksymalnej redukcji masy z wymogami sztywności, wytrzymałości i integracji wszystkich niezbędnych komponentów. Klasyczne metody projektowania i prototypowania szybko okazały się niewystarczające – standardowe technologie SLS nie były w stanie odwzorować mikrodetali potrzebnych do zachowania strukturalnej spójności ramy i skuteczności lotu.

Wczesne prototypy nie spełniały oczekiwań: brakowało im precyzji, konsekwencji w parametrach i odporności na naprężenia. Co więcej, nawet drobne odchylenia w materiale lub geometrii przekładały się na błędy w trakcie lotu – zaburzając stabilność, zwrotność i działanie w formacji. W projekcie, gdzie każdy gram i każdy mikrometr mają znaczenie, powtarzalność i dokładność okazały się kluczowe.

Wszystko to odbywało się pod presją czasu – Festo potrzebowało szybkich iteracji, sprawnych testów i gotowych komponentów, które nie tylko będą działać w warunkach laboratoryjnych, ale również spełnią rygorystyczne wymogi rzeczywistego środowiska lotu. Bez odpowiednich narzędzi, realizacja takiego projektu mogłaby się znacząco opóźnić – lub nie dojść do skutku wcale.

Aby sprostać ekstremalnym wymaganiom projektu BionicBee, Festo zdecydowało się na współpracę z firmą 1zu1, która specjalizuje się w zaawansowanej produkcji addytywnej. Kluczowym wyborem okazało się wykorzystanie systemu EOS FORMIGA P 110 FDR, który umożliwia drukowanie elementów o niewiarygodnie drobnej strukturze i wysokiej precyzji, nieosiągalnej w standardowych systemach SLS.

Technologia FDR (Fine Detail Resolution) wykorzystuje innowacyjny laser CO, którego wiązka ma o połowę mniejszą średnicę niż w konwencjonalnych systemach. Dzięki temu możliwe jest tworzenie cienkościennych, precyzyjnych geometrii z ostrymi krawędziami i mikroszczegółami, które wcześniej były poza zasięgiem przemysłowego druku 3D.

Dla projektu BionicBee ta dokładność była absolutnie kluczowa. Dzięki FDR zespół mógł szybko iterować projekt kratownicowego szkieletu drona – nawet pod dużą presją czasową. W połączeniu z algorytmicznym modelowaniem, które pozwoliło usunąć zbędny materiał z ramy, udało się zredukować masę konstrukcji aż o 75% – z 12 gramów do zaledwie 3 gramów, nie tracąc przy tym wytrzymałości.

Geometria i stopnie swobody skrzydeł BionicBee – projekt inspirowany naturą pozwala na redukcję masy i precyzyjną kontrolę lotu.

Jak podkreśla Philipp Schelling, kierownik produkcji SLS w 1zu1:

„Projekt BionicBee był idealnym wyzwaniem, by pokazać możliwości FDR. Ten system pozwala tworzyć precyzyjne, ultracienkie struktury, które mogą całkowicie zrewolucjonizować projektowanie lekkich komponentów – nawet tych o większych wymiarach.”

 

Dopełnieniem całego procesu była automatyczna kalibracja parametrów sterowania każdej BionicBee po krótkim locie testowym. Dzięki temu możliwe było dalsze minimalizowanie różnic wynikających z ewentualnych mikroodchyleń w strukturze materiałowej czy geometrii, co przełożyło się na pełną synchronizację lotu w warunkach rzeczywistych.

Za precyzyjnie zaprojektowaną strukturą stoi równie przemyślany wybór materiału. Dla komponentów BionicBee zastosowano PA 1101 – nowoczesny polimer stworzony z myślą o druku 3D w wymagających aplikacjach funkcjonalnych. Jego największe atuty to plastyczność, wysoka odporność na pęknięcia i uderzenia oraz stabilność właściwości mechanicznych w szerokim zakresie temperatur.

BionicBee w skali rzeczywistej – ultralekka konstrukcja mieszcząca się w dłoni, wykonana z materiału PA 1101 przy użyciu technologii FDR.

W porównaniu z popularnym PA 12, materiał PA 1101 oferuje znacznie większą odporność na obciążenia dynamiczne i możliwość pracy w ekstremalnych warunkach bez ryzyka rozwarstwiania czy utraty integralności strukturalnej. Dla Festo było to krytyczne: dron nie tylko musiał przetrwać testy naziemne, ale również intensywne sekwencje lotów z licznymi przeciążeniami.

Co więcej, PA 1101 bazuje na surowcach odnawialnych, co czyni go bardziej ekologicznym wyborem, spójnym z ideą projektu inspirowanego naturą. W ten sposób technologia FDR została połączona z materiałem, który zapewnia zarówno wydajność, jak i zrównoważony charakter – bez kompromisów w funkcjonalności.

Dzięki synergii technologii FDR, materiału PA 1101 i bliskiej współpracy między zespołami Festo, 1zu1 i EOS, projekt BionicBee przeszedł od koncepcji do rzeczywistego lotu w rekordowym tempie. Możliwość szybkiego iterowania geometrii i niemal natychmiastowego testowania nowych wersji prototypów skróciła cykl rozwoju do minimum — co w przypadku konstrukcji o tak wysokim poziomie złożoności stanowiło ogromny przełom.

Komponenty były nie tylko projektowane, ale również produkowane i montowane w czasie rzeczywistym, bez potrzeby oczekiwania na formy, narzędzia czy długie czasy obróbki. To pozwoliło zespołowi działać zwinnie i reagować błyskawicznie na wyniki testów.

Kluczowy parametr, jakim jest masa szkieletu, został zredukowany o imponujące 75% — z 12 g do zaledwie 3 g, co przełożyło się bezpośrednio na wydłużenie czasu lotu, zwiększenie zwrotności i poprawę kontroli w powietrzu.

Kulminacyjnym momentem projektu był testzsynchronizowanego lotu 20 jednostek BionicBee, które w pełni autonomicznie i precyzyjnie poruszały się w roju. W praktyce potwierdziło to skuteczność nie tylko samej konstrukcji mechanicznej, ale też systemów sterowania, lokalizacji i komunikacji.

Lot roju BionicBee – test 20 jednostek poruszających się autonomicznie w zsynchronizowanej formacji.

Jak podkreśla Mattias-Manuel Speckle, szef działu prototypów addytywnych w Festo:

„Zeszliśmy z 12 g do 3 g bez kompromisów w stabilności.”

 

To właśnie ta bezkompromisowość – połączenie lekkości i wytrzymałości – czyni BionicBee wyjątkowym, a technologię FDR tak obiecującą dla przyszłych zastosowań.

Projekt BionicBee to nie tylko inspirujące osiągnięcie inżynierskie, ale też czytelny sygnał dla całego przemysłu: precyzyjna produkcja addytywna zyskuje nowe oblicze – nie tylko jako narzędzie R&D, lecz również jako realna technologia wspierająca wdrożenia przedprodukcyjne i małoseryjne.

Dla firm działających w obszarze produkcji urządzeń precyzyjnych, narzędzi specjalnych, lekkich struktur nośnych czy automatyki oznacza to jedno:

• FDR otwiera drzwi do projektowania bez kompromisów,
• pozwala tworzyć komponenty, w których każdy gram i każdy szczegół ma znaczenie,
• umożliwia pełną kontrolę nad geometrią, tolerancjami i funkcją,
• przyspiesza wdrażanie nowych koncepcji bez konieczności inwestowania w kosztowne oprzyrządowanie.

W dodatku technologia ta nie wymaga rezygnacji z wytrzymałości czy funkcjonalności – wręcz przeciwnie. Umożliwia tworzenie struktur zintegrowanych funkcjonalnie, których nie da się wykonać innymi metodami, a wszystko to w pełnej zgodności z wymaganiami testowymi i operacyjnymi.

Fine Detail Resolution od EOS to dziś coś więcej niż rozwiązanie do prototypowania – to gotowa do wdrożenia technologia, która redefiniuje możliwości projektowania i produkcji w wielu sektorach przemysłu.

Wybór odpowiedniej technologii druku 3D to dziś nie tylko kwestia wydajności, ale także precyzji, niezawodności i kompatybilności z celami projektowymi. Na tle popularnych metod takich jak FDM, SLA czy MJF, technologia SLS w wersji Fine Detail Resolution (FDR) wyróżnia się niezrównaną dokładnością detali, ostrością krawędzi i możliwością produkcji bardzo cienkościennych elementów, przy zachowaniu pełnej funkcjonalności mechanicznej.

• FDM: dobra technologia do szybkich, tanich prototypów, ale o ograniczonej rozdzielczości i jakości powierzchni.
• SLA: wysoka precyzja, lecz mniejsza wytrzymałość mechaniczna i wrażliwość na warunki środowiskowe.
• MJF: szybka produkcja i dobre właściwości, ale gorsze odwzorowanie mikrodetali i mniejsza kontrola nad geometrią cienkościenną.
• SLS (standard): uniwersalna metoda do wytrzymałych elementów, ale bez możliwości osiągnięcia ultracienkich detali.

FDR łączy to, co najlepsze: precyzję SLA, wytrzymałość SLS i swobodę projektowania, której nie oferuje żadna inna metoda.

Potencjalne zastosowania FDR obejmują m.in.:

• precyzyjne detale bezzałogowych statków powietrznych, gdzie każdy gram ma wpływ na zasięg i zwrotność,
• komponenty robotów i manipulatorów, wymagające wysokiej integracji funkcji w minimalnej przestrzeni,
• lekkie struktury nośne w systemach mechatronicznych, łączące odporność z odciążeniem konstrukcji,
• zminiaturyzowane elementy precyzyjne i osprzęt, które muszą działać niezawodnie mimo niewielkich rozmiarów.

Całość procesu – od projektu w CAD, przez optymalizację geometrii, dobór technologii i materiału (PA 1101), aż po druk i testy funkcjonalne – może zostać płynnie zintegrowana z Twoim obecnym workflow. A dzięki wsparciu BIBUS MENOS, proces ten staje się nie tylko technicznie wykonalny, ale również biznesowo uzasadniony.

Technologia Fine Detail Resolution zmienia sposób, w jaki projektujemy, prototypujemy i wdrażamy nowe rozwiązania. To nie tylko kolejny etap ewolucji druku 3D – to narzędzie, które redefiniuje granice funkcjonalności i swobody projektowania.

Współpraca z BIBUS MENOS, jako zaufanym partnerem technologicznym i autoryzowanym dystrybutorem rozwiązań EOS, daje Ci dostęp do:
✅ wiedzy eksperckiej,
✅ najnowszych systemów produkcyjnych,
✅ pełnego wsparcia wdrożeniowego.

Masz projekt, który wymaga precyzji, lekkości i powtarzalności?
Zastanawiasz się, czy FDR sprawdzi się w Twoim zastosowaniu?

Skontaktuj się z nami i poznaj możliwości technologii, która definiuje przyszłość.