Fly, Fix, Fly：利用 SLS 3D 列印技術，為戰鬥機飛行員解決戰術性脫水問題

戰術性脫水對戰鬥機飛行員而言，不只是身體不適這麼簡單，它甚至可能是關鍵時刻是否保持意識、或在高 G 力（高重力－航空專用名詞）機動下失去知覺、導致任務失敗甚至死亡的分水嶺。但對許多飛行員來說，尤其是女性飛行員，飛行中如廁的不便使他們選擇「乾脆不喝水」，進而形成危機。
「我們已經有好幾次因 G-LOC（重力喪失意識）而失去飛行員與飛機了。」AIRION 的醫學顧問、前空軍上尉 Jennifer West 博士候選人這樣說。

AFWERX 尋求創新解方，2021 年，美國空軍創新部門 AFWERX 發出挑戰，尋找解決女性飛行員在任務中脫水與排尿困難的創新解方。來自洛杉磯的新創公司 AIRION 接下挑戰，與多家國防產業大廠一同參賽。一年後，在眾多原型與提案競逐下，贏得此獎項的，竟然是這家新創公司。

「我們擊敗了國防產業中許多大名鼎鼎的公司，成功拿下 AFWERX 挑戰。我們的勝利來自於“Fly, Fix, Fly”的快速設計與測試流程，而這一切都仰賴我們的 SLS 3D 列印技術。」— Colt Seman，AIRION 共同創辦人暨 CEO

高標準下的快速迭代

▲AIRION 團隊與現役與退役空軍飛行員緊密合作，深入了解他們的需求。他們常常在一天內就完成設計、測試、再修改的迴圈。

AIRION 團隊與多位現役和退役的空軍飛行員合作，深入了解他們的工作需求以及對排尿裝置的期望，並經常在一天內完成測試和迭代。由於市場上沒有現成的產品可供參考，AIRION 團隊，包括首席工程師 Justin Jacob 和 Jennifer West，意識到他們需要一種特殊的設計流程來實現這一目標。

「我們真的希望能夠靈活應對，隨著飛行員需求的出現進行調整。我們需要該設備在極端條件下運行，並且需要一個可靠的生態系統，能夠快速提供可用的零件，讓我們能夠迅速進行測試。」— Justin Jacob，AIRION 首席工程師

與現役空軍飛行員的直接合作對項目的成功至關重要。團隊根據急需更好解決方案的飛行員反饋，不斷完善設計

「近三十年來，我們的女性飛行員不得不依賴不舒適甚至有風險的選擇來解決如廁問題。」— Jennifer West

利用可接近的 SLS 技術降低風險

▲Fuse 系列系統，包括 Fuse Sift 和 Fuse Blast，使得在夜間打印完整的生產量成為可能，並在白天進行半批次打印。設計和工程團隊知道他們必須迅速行動，以便比其他提交 AFWERX 資金申請的競爭對手更快地交付可用產品。

設計與工程團隊很清楚，他們必須以極快的速度行動，才能比其他同樣參與 AFWERX 資金申請的競爭對手更快地交付可實際運作的產品。

Jacob 表示：「我們一開始有測試過一些第三方供應商提供的 MJF 零件和其他 SLS 列印零件，品質看起來還不錯，但成本太高，外包迭代一次又一次的速度實在太慢。我們很快意識到，必須把機器搬進公司內部。這樣一來，我們的進度會像光速一樣快。」

這個專案本質上是一場風險極高的商業挑戰──花上一整年設計一個零件，最終卻可能連合約都拿不到。AIRION 必須評估並找出能最大程度降低風險的方法。對他們來說，選擇一種可擴充、容易取得的製造方式，是能從原型一路走到量產的關鍵。

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Jacob 補充：「我們想盡可能地降低風險。一開始，我們就選擇了 Formlabs Fuse。後來我們與 Formlabs 合作後，在大量生產與服務支援方面，我真的很慶幸當初做了這個決定。因為他們總是很願意協助我們做材料驗證、壁厚測試，甚至成本預估。」

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一體化工作流程：從概念到生產

▲AIRION 首席工程師 Justin Jacob 嘗試新的氧氣面罩組件原型。TPU 90A 粉末的皮膚安全特性使得在與最終產品相同的材料中實現真正的功能性原型成為可能。

 

AFWERX 挑戰的時間表壓縮並重新配置了傳統的產品開發時間表。AIRION 團隊必須在被選為獲獎者之前就知道他們的最終生產方法，因此在迭代過程中不能有最後一刻的更改。他們必須從一開始就確定下來。

「一旦你獲得了材料的批准，當你轉向生產時幾乎不可能更改——你不能只是說你要使用不同的材料。」— Justin Jacob

唯一能夠製作最終使用零件並以極快速度進行迭代測試的解決方案是 Fuse 系列。

為了增加另一個挑戰，AIRION 還需要生物相容性——這在 3D 列印材料中並不總是容易實現。「我來自 3D 列印和測試各種樹脂、線材和其他方法的背景，我們為 AIRUS 設備的主杯嘗試了許多不同的材料，但它們都無法承受。我們從 Formlabs 獲得的 SLS 3D 列印 TPU 是我們能夠生產的質量最好的零件。」

 

團隊使用 TPU 90A 粉末 列印裝置的杯體，確保其具備舒適性與皮膚接觸安全性；而其他如整合結構與幫浦零件，則採用 Nylon 12 粉末，以追求最佳的尺寸精度、重複性及最低的單件成本。

Jacob 表示：「Nylon 12 粉末至關重要，因為它不僅能穩定保持尺寸公差與精度，我們在組裝零件時還能創造出良好的密封性。整個傳動系統都是用尼龍 12 做的，表現真的非常出色，完全不卡關。」

這兩種材料都需要具備極高的耐用性——這些設備將經歷嚴苛的生命週期，包括反覆的包裝、拆裝與重組，更別提在戰鬥機中運作所面臨的極端環境。為了確保 AIRUS 系統足以應付挑戰，AIRION 團隊針對裝置進行了各種嚴格測試。

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「Nylon 12 和 TPU 都經過了軍規等級的測試，包括衝擊、震動、極端溫度、電磁干擾（EMI）、壓力測試等，通通都順利通過，表現優異。」— Justin Jacob，AIRION 首席工程師

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啟動 AIRUS 的 SLS 量產

▲AIRUS 系統對戰鬥機飛行員的正面影響無法誇大，正是這股動力驅使 AIRION 團隊持續透過創新設計、測試與製造，解決實際問題。

目前 AIRUS 系統提供 五種尺寸，並持續開發更多設計，包括針對男性飛行員的版本。為了擴充產能以應對需求，AIRION 新增三台 Fuse 1+ 30W SLS 3D 印表機，以及一套 Fuse Sift 和 Fuse Blast 後處理設備。

Jacob 說道：「空軍有個原則叫 N+1，也就是任何系統都要有備援，所以在擴產時，我們可以依需求擴編 Fuse 機群，而不是一次投入一台五十萬美金的大型印表機。」

隨著尺寸的多樣化量產導入，團隊制定了全天候 24 小時的生產排程，搭配 Nylon 12 粉末 和 TPU 90A 粉末 輪替列印。

「我們可以設定整天與半天的列印節奏，讓我早上醒來與傍晚各能有一批列印品後處理，並在中間穿插測試。這些列印機對我們來說就是高效率的生產主力。」— Justin Jacob，AIRION 首席工程師

將 SLS 列印技術導入內部，讓 AIRION 不只贏得了 AFWERX 挑戰，更從一間剛起步的新創公司，成長為能替美國軍方生產數千組關鍵設備的政府合約供應商。即便已取得亮眼成果，AIRION 團隊始終不忘他們的初衷——幫助每一位飛行員，改善每日執勤的現實挑戰。