FarsoonのSLS方式3Dプリンターで開発サイクルの短縮に成功した水中ドローン開発会社、QYSEA Technology社の事例を紹介します。

広大な海を探索する水中ドローン

地球の71％の表面を覆う海は、広大で美しい景観資源でありながら、まだ十分に探索されていません。水中環境は非常に過酷で困難なため、水中探査のためのツールは、かつては膨大なリソースと知識を持つ組織に限られていました。
しかし、水中レクリエーション、生態系保全、土木工学などに関わる人が増えるにつれ、市場の需要に応えるために、革新的で利用しやすい製品が必要とされています。

水中ドローンは、ゲームやラジコンカーと同じように、水上の船や海岸にいるオペレーターがコントロールパッドで操作します。ドローンとコントローラーをケーブルで結び、電気信号を伝達する仕組みです。2019年4月、大手ドローンメーカーのQYSEA Technologyは、スマートベクタースラスターに3D造形の保護カバーを装備した世界初の4K UHDカメラ内蔵の全方位型小型水中ドローン「FIFISH V6」を正式発表しました。

2016年6月に設立されたQYSEA Technologyは、コンシューマー向けから産業グレードまで、包括的な水中ドローンのマーケットリーダーです。最も人気のある水中コンシューマードローンの1つであるFIFISH V6は、最大潜水深度100m、最適潜水時間4.5時間、-10～60℃の広い動作温度範囲など堅牢な性能を特徴としています。FIFiSH 6は、先進の水中カメラとVRシステムを搭載し、スクーテーション、撮影、検査において、身近でユニーク、かつ没入感の高い水中体験をユーザーに提供します。優れた機能性と革新性により、FIFISH V6は世界的な2つの賞を受賞しています。 日本ではグッドデザイン賞2019を、ドイツではiFデザイン賞2020を受賞しています。

図1：世界初の4K全方位型民生用ドローン「FIFISH V6」。画像の出典：QYSEA,Farsoon

FIFISH V6に必要なスラスターカバー

FIFISH V6は、6つのスマートベクトルスラスターシステムにより、水中作業において最適な制御と比類ない柔軟性を提供します。各スラスターシステムは、内蔵されたスラスター、円形モーター、および保護カバーで構成されています。円形モーターは電気的に駆動し、エンジンポンプの空洞の中心にある回転翼を押して推力を発生させます。水中は複雑な環境であるため、スラスターシステムは潜水中に衝撃、衝突、汚損など様々な極限状態を経験することになります。そのため、ベクタースラスターを保護するために、機械的強度と耐久性が要求される保護カバーが設計の重要な要素となっています。

図2：Farsoon’s Flight™ Technologyによる3D造形のスラスター保護カバー 画像の出典：Wenext,Farsoon

FIFISH V6では、スラスター保護カバーの設計と製造を従来のプロセスで行う場合、高コスト、長いリードタイム、デザインの限界という複数の課題に直面しました。 設計の反復ごとに射出成形金型は5万ドル以上かかり、30日の生産サイクルを必要とします。また、水中ドローンの産業用モデルは、顧客の要求に合わせて設計をカスタマイズする必要があり、このことも従来の設計製造プロセスでは限界があります。

2018年以降、QYSEA Technologyは産業用3D造形サービスビューローと提携し、開発プロセスやシリーズ生産のニーズに合わせてFarsoonの最新技術「Flight™ Technology」を採用しました。400 x 400 x 450 mmの大型造形サイズで、1回の造形で150個の保護スラスターカバーを製造することができます。強力なファイバーレーザーと堅牢な加工により、スループットを大幅に向上させ、部品単価の低減を達成しました。2019年の1年間、QYSEAは民生用ドローン生産の最終用途部品として、Flight™ HT403Pシステムで3万個以上のスラスター保護カバーの製造に成功しました。

図 3:QYSEAは、民生用ドローンの生産において、最終用途の部品にFarsoon Flight HT403Pシステムを使用しています 画像の出典：Farsoon

Farsoon3Dプリンターの導入効果

QYSEAはFlight™テクノロジーにより、設計の繰り返しにおいて、開発サイクルを30日以上から7日未満に短縮することができました。最終用途部品の生産では、カスタマイズされたスラスター保護カバーの生産コストを従来の製造工程と比較して80%削減することができました。Flight™ レーザー焼結技術で製造された最終用途部品は、サイズ精度と形状再現性が向上し、耐低温性、耐衝撃性、耐久性などの性能要件を満たすことができます。3D造形は、在庫コストを削減するための代替手段を提供しました。これは、急速に成長し変化するQYSEAの製品ラインにとって特に価値のあるものです。

図 4：既存の製造方法とFarsoon’s Flight™ TechnologyによるSLSでの比較

図 5：保護カバーを装着して完成したFIFISH V6 画像の出典：Farsoon

QYSEAの副社長であるLi氏は「3D造形技術は、将来の水中ドローンの革新に無限の可能性を提供します」と述べています。「FarsoonのFlight™テクノロジーは、高い生産速度、最適な歩留まり、カスタマイズの自由という新しいレベルに目を向けさせました。今、私たちは、より迅速な製品開発と経済性を両立し、追加生産を達成できるものと自信を持っています。」