Wraith Systems借助增材制造技术扩大F-35桌面飞行员训练系统生产规模

在飞行员准备升空之前，必须进行大量训练，其中很大一部分涉及实际操作工具和模拟器。

例如，受训飞行员通过使用真实的训练系统（如桌面双手油门杆系统HOTAS）来获得技能和知识。

这些桌面设备让未来飞行员无需全尺寸驾驶舱模拟就能感受操控飞机。

总部位于德克萨斯州的Wraith Systems是设计和制造这些飞行员训练工具的主要公司之一。

Wraith Systems由资深人士Jason McAlister于2006年创立，他是桌面HOTAS的先驱，受自身训练经历启发而创造了这些易于使用的训练工具。

作为创始人兼首席执行官，他解释道：“我在美国海军陆战队进行初始飞行员训练时，我们被要求阅读某本书的某些章节，然后准备在教室或模拟器中展示所学知识。

这种方法缺乏任何机会来磨练飞行所需的运动技能、按钮操作和开关逻辑。

不可避免的是，几周后阅读的知识会遗忘，然后接受测试，结果通常是在模拟器里被教官扔过来的文件夹打到。”

桌面训练系统非常简单：它包含一个基于F-35战斗机机构的油门和操纵杆，可以插入电脑或笔记本进行沉浸式飞行模拟。

最初，该产品通过聚氨酯浇铸和手工后处理相结合的方式，以相对较小的批量生产。

“多年来我们每年大约生产75-100套系统，这满足了当时的需求，”McAlister说，“全部是手工生产，多个零件，每个零件需要大约20小时的后处理工作才能完成。”

然而，在2023年，桌面HOTAS的需求上升到每月约100套，Wraith Systems团队需要找到一种快速扩大生产的方法。

注塑成型在这些产量下不太可行，并且对设计施加了限制。

据Wraith Systems称，仅订购HOTAS的主模具据称就要花费数十万美元。

他们也考虑过机加工零件，但最终选择了3D打印作为解决方案。

具体来说，是3D Systems的Figure 4光聚合系统。

Wraith Systems团队与3D Systems的应用创新集团（AIG）合作开发了该工艺。

最终，通过结合使用Figure 4 3D打印机和Figure 4 PRO-BLK 10高分辨率树脂，他们发现能够实现所需的设计、质量和规模。

“这些零件上没有90度角，因为它们是为贴合人手而设计的，”他说，“这使得3D打印成为理想选择，后处理时间极短，减少了约92%。

零件出来时看起来完全正确，我们清洗、干燥并固化它们，然后就可以进行组装了。”

起初，Wraith Systems投资了三台Figure 4解决方案。

在克服学习曲线后，该公司在2024年又购置了三台系统，并能够将更多生产内部化。

这使其能够克服材料采购延迟（特别是铝材）并降低组件成本。

例如，通过整合HOTAS的内部设计并用3D打印零件替换铝制组件，每套成本降低了13.35美元。

在此阶段，Wraith Systems在其六台3D打印机上每月生产多达75套桌面HOTAS，生产率提高了7.5倍，在最近一个813套的项目中，总生产成本节省了483,735美元。

然而，该公司仍然看到了潜在改进的空间。

2025年，Wraith Systems购置了3D Systems的新型PSLA 270 3D打印机，其更大的构建体积使公司能够提高生产能力，并通过减少组装要求来提高构建质量。

正如McAlister所说：“使用Figure 4生产时，由于构建尺寸限制，我们不得不将操纵杆和油门的CAD设计分成两半。

就电子元件组装而言，两半相当可行，但将它们拧在一起会留下一条接缝，而真实的（在战斗机中）是一个整体，没有接缝。”

PSLA 270的尺寸使Wraith能够将操纵杆和油门作为一个整体打印，不仅简化了组装，而且使模拟器更加逼真。

使用Figure 4 3D打印机，Wraith Systems每晚打印六根操纵杆（每根五小时）。

现在，使用PSLA，可以在一次构建中打印这六根操纵杆，耗时10小时。

“这仅对操纵杆而言就将打印生产时间减少了60%以上，并且允许我同时在Figure 4上生产其他零件，”他补充道。

借助3D打印成功扩大生产以满足日益增长的需求后，Wraith Systems现在寻求更大的增长。

即，团队正在寻求将产品线扩展到无人机市场，以及为不同类型战斗机提供小批量训练设备。

“实际上，有了Figure 4和PSLA 270，我们现在处于非常有利的位置，不仅可以通过我们当前的生产线扩大生产，还可以根据行业需求推出衍生品，”McAlister总结道。