Foil Drive 水翼運動投入 3D 列印生產

水翼衝浪是指短衝浪板在水面下的桅頂和機翼的推動下升到海浪上方，為衝浪增添了全新的維度。 

Foil Drive是一家熟悉 3D 列印的電氣化水翼衝浪設備製造商，他們在設計過程的每個步驟中都使用 3D 列印，並每週使用 Form 3L 和 Fuse 系列列印機生產近千個終端用途零件。隨著水翼衝浪的普及，3D 列印實現了敏捷且響應迅速的製造模式，為總是想要嘗試新事物的客戶群提供了可用且價格實惠的高性能產品。 

「你可以嘗試無限可能的設定。它是動態的；總有一些東西需要調整或設計 3D 衝浪體驗，」Foil Drive 創始人兼首席執行官 Paul Martin 說道。Martin 最初只是嘗試新的設置，在第二年就發展成為價值數百萬美元的全球業務，而 3D 列印從一開始就推動了 Foil Drive 的成功。

入門

儘管水翼運動可以減輕每個衝浪者因不斷划水而承受的肩部壓力，但這仍然是一項對體力要求很高的運動。為了產生能夠推動你上升並離開水面的速度，騎手必須積極地划槳。 

在處理肩部舊傷時，Martin看到了可以利用他的工程技能將事情提升到新水平的機會。他設計了一種小型但功能強大的電力推進系統，該系統連接到桅頂並產生足夠的速度，可以輕鬆地將浪板升起並提出水面。「這是明顯的下一步進展。我從事 3D 列印已有 20 年了，所以我能夠製作一些有效的早期原型。從一開始，這個產品就誕生了，因為我可以使用 3D 列印，」Martin 說道。 

迭代測試包括大量的水上時間，該設計開始引起其他水翼衝浪愛好者的注意。人們開始向他詢問自己的推進系統，當 Martin 開始修補不同的設計時，他意識到只要再對製造程序認真一點，他手上就有了一個真正的商業產品。

▲水翼運動是世界上發展最快的運動之一，對定制的下一代設置需求正在呈指數級增長。

尋找適合最終用途螺旋槳的材料

重量和尺寸在水翼比賽中極其重要，因為動力就是一切。如果組件太大或太重，螺旋槳就無法產生足夠的速度將系統從水中提起。設計需要經過許多迭代階段才能達到功率和尺寸的完美平衡，因此 3D 列印非常有幫助。Martin 可以使用 FDM 和低成本 SLA 單元，並且能夠快速迭代。「你可以在內部微型製造非常複雜的零件，而無需花費大量資金來開發它們，」Martin說。 

然而，在測試過程中，他發現他顯然需要找到一種能夠提供更強機械性能的 3D 列印解決方案。螺旋槳葉片上的應力構成了獨特的挑戰；葉片在進出水中時以 3000 轉/分鐘的速度旋轉，並處理電動機產生的高馬力和扭矩。儘管葉片僅重約九克，但葉片需要非常堅固才能承受所有的力量。「對於螺旋槳葉片來說，能夠應對這些力量是一種殘酷的期望，」Martin說。

▲螺旋槳葉片的最終設計，採用高強度4K樹脂列印在 Form 3L 上。

金屬刀片的工具需要花費數萬美元，並且限制了其日後更改設計的能力。「我需要小批量生產這些微型螺旋槳，並且價格要能夠使其銷售。除非使用 3D 列印技術，否則無法做到這一點。」Martin 說道。 

在嘗試了幾種不同的樹脂 3D 列印機後，Martin 遇到了持續獲取可靠性高的批量材料問題。對於像 Foil Drive 這樣的小企業來說，一致性是有回報的—一批劣質材料會導致物件在水中出現故障，並導致某人的騎行結束。Martin為他的所有產品提供嚴格的保固，但更換零件的服務和運輸成本比商品成本還要高。「讓這些物件損壞並不是未來的選擇。」 最後，他在 Form 3+ SLA 列印機上使用玻璃填充高強度 4K 樹脂測試他的設計，並與墨爾本供應商Thinglab合作 測試零件並最終購買多台設備。

「直到我們嘗試高強度4K樹脂後，一切才奏效。它使我們能夠製造數千個並將它們發送到世界各地供人們用作終端用途的螺旋槳葉片。」－Paul Martin，Foil Drive 創始人兼首席執行官

不再有破損的支架

Foil Drive 團隊一直在使用更大、更便宜的樹脂列印機來列印螺旋槳以外的部件，例如控制器支架。在生產並運送到世界各地後，一些客戶開始過度擰緊支架並導致支架斷裂。Martin 決定開始使用 Form 3L 和高韌性 2000 樹脂進行生產，它們可以處理支架的夾緊運動和重複使用。「從那時起，我們就再沒有發生過一次失敗—它本身就付出了代價。一分錢​​一分貨，透過 Form 3L，我們可以設置機器並讓它運行，」Martin 說道。

▲即使在海水中浸泡數月並反覆夾緊和鬆開後，高韌性 2000 樹脂也能提供強度和耐用性。

Form 3L 顯示了可靠性和進階機械性能的優勢，但隨著客戶訂單開始湧入，Foil Drive 開始考慮更大的問題。為了生產更多數量並嘗試新的幾何形狀，同時保持 3D 列印所實現的敏捷性，他們需要具有工業能力的東西。強大的內部 SLS 就是答案。

「我們已經達到了銷售大量系統的地步，並且我們還想設計一些沒有支撐的不同形狀 - Fuse 使我們能夠以更低的材料成本生產更多的零件。」-Paul Martin，Foil Drive 創始人兼首席執行官

利用力量實現靈活性和速度

當他們設置好 Fuse 系列，就開始了比賽—團隊開始每週生產 100 個零件，然後是 200 個，到現在，有了第二台 Fuse 1+ 30W 列印機，每周大約 650 個 尼龍 12粉末零件。隨著這項運動的不斷普及，Foil Drive 已經能夠將生產與客戶群的增長相匹配。「Fuse 列印機確實帶來了容量和可擴展性。他們每週 7 天、每天 24 小時運行，」Martin 說道。

▲Paul Martin（右）和他的團隊每週 7 天、每天 24 小時運行 Fuse 系列 SLS 列印機，以滿足對其電氣化水翼系統的高需求。

在這種產量下，許多製造商會開始考慮轉向傳統的模製組件，以降低每個零件的成本，但Martin在過去幾年的供應鏈問題中看到了垂直集成工作流程的好處。在晶片嚴重短缺期間，Foil Drive 不得不更換供應商，並且固定晶片的組件不再正確組裝。如果他們像一些競爭對手一樣使用批量成型的部件，就會產生巨大的浪費。相反，Martin能夠快速轉變、重新設計並完全避免任何浪費的組件。

「對我們來說，改變一些東西、發送到 PreForm、列印並在第二天修改完全適合新晶片的部分是一件微不足道的事情，」Martin 說。「垂直整合給了我們完全的控制權——我們能夠立即採取行動。」-Paul Martin，Foil Drive 創始人兼首席執行官

▲Foil Drive 使用 Fuse 系列 SLS 技術為其電路板列印多個終端用途組件。	▲折疊螺旋槳組件利用尼龍 12 粉末的強度和可加工性來製造堅固的部件。

Fuse 系列和 Form 3L 的產量

產生動力

水翼比賽的成功取決於動力——你需要速度才能起身並離開水面，就像你需要速度將新產品推向市場一樣。3D 列印可以同時實現這兩者。高強度 4K 樹脂或尼龍 12 粉末等材料的強度使生產耐用的終端用途機械變得容易。透過實現敏捷生產，Form 3+、Form 3L 和 Fuse 系列列印機幫助 Foil Drive 在短短三年內就實現了數百萬美元的業務增長。 

▲Fuse 系列（上）和高韌性 1500 樹脂（下）上印有尼龍 12 粉末的電機吊艙。	▲電機吊艙可以定制，以適應不同品牌的各種桅杆，甚至是那些具有錐形結構的桅杆，例如阿姆斯特朗的桅杆。

 「我們的產品有很多與傳統製造相反的元素：我們需要的數量、形狀、尺寸和幾何形狀、變化，以及我們需要的沒有一件是現成的產品這一事實。但當你擁有這項技術時，所有這些問題都會迎刃而解。」-Paul Martin，Foil Drive 創始人兼首席執行官

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