Nokia

Nokia Enterprise Solutions ha creado una plataforma basada en vehículos aéreos no tripulados (UAV) inalámbricos enfocada en la conectividad 5G superior para aplicaciones industriales.

Nokia Drone Networks (NDN), con tecnología de Nokia Digital Automation Cloud, es una solución integral que engloba la conectividad de banda ancha móvil privada y segura en la nube.

La solución permite que una flota de drones vuele en misiones individuales automatizadas dirigidas desde la estación de control en tierra de NDN. Para lograr la máxima versatilidad, la carga útil del dron puede cambiarse y los drones de Nokia pueden equiparse o mejorarse de muchas maneras. El cardan de doble cámara de Nokia lleva montadas videocámaras HD y térmicas y el sistema UAV también puede llevar equipos como altavoces, luces de búsqueda y sensores personalizables para humo, movimiento y radiación.

De este modo, los drones pueden satisfacer toda una serie de aplicaciones empresariales e industriales, desde la recogida de datos con fines de seguridad perimetral, por ejemplo, hasta facilitar las operaciones de seguridad pública en situaciones de misión crítica. Los drones se conectan a través de una red privada de banda ancha móvil de alta capacidad, lo que garantiza que no se vean afectados por la congestión de la red pública y que puedan utilizarse manualmente si es necesario.

Aunque la adopción de la tecnología de drones aéreos está creciendo en sectores como la agricultura, la construcción, la minería, las telecomunicaciones y los servicios públicos, el despliegue de la solución Nokia Drone Networks para la seguridad pública ha recibido, como es lógico, los mayores elogios.

Experiencia en fabricación digital

Nokia pidió a Protolabs que le apoyara en el desarrollo de una solución de UAV para uso industrial 5G con certificación CE/CB. El dron puede utilizarse principalmente para la vigilancia y la seguridad, así como para fines humanitarios.

La fabricación fue un éxito gracias al asesoramiento del experto equipo de ingenieros de aplicaciones de Protolabs y al rápido moldeo por inyección de las piezas, que se prensaron, embalaron y enviaron a Nokia para su montaje.

Es imprescindible que los productos de aviación no tripulados cumplan todos los requisitos de certificación que exigen las autoridades de aviación pertinentes, así como los que esperan los clientes de todo el mercado europeo. Los estrictos requisitos de certificación en el ámbito de la aviación, combinados con la necesidad de un rendimiento de conectividad 5G de máxima especificación que es sinónimo de Nokia, iban a suponer un reto de ingeniería considerable tanto para los equipos de Protolabs como de Nokia.

Cumplir los requisitos en el ámbito de la aviación

En la aviación, todos los componentes deben ser lo más ligeros posible y cumplir las normas de seguridad más estrictas. Sin embargo, el aspecto de la seguridad puede suponer un desafío cuando se diseñan productos de aviación no tripulados, como los drones, debido a la enorme fuente de energía que lleva el dispositivo. Esta fuente de energía puede confundir la estricta normativa de aviación sobre productos inflamables.

Por ello, es fundamental que los materiales utilizados en un sistema de UAV cumplan todas las normas de inflamabilidad. Otra consideración fundamental es que los materiales cumplan los requisitos de robustez para el uso en exteriores. Hay que comprobar cómo se comporta el material cuando se expone a factores como las fluctuaciones de temperatura, las precipitaciones y la radiación ultravioleta; por ejemplo, si el material se vuelve quebradizo con la luz del sol.

La elección precisa del material para el proyecto de Nokia iba a resultar clave para su éxito. A las pocas semanas de empezar la aventura, y a pesar de que el mecanizado en Protolabs ya había comenzado, Nokia tuvo que abandonar su primera opción de material porque no cumplía las normas de certificación ni sus necesidades concretas.

Los equipos de Nokia y Protolabs tuvieron que volver a la fase de diseño para encontrar ese material excepcional que pudiera satisfacer todos los requisitos. Tras una minuciosa búsqueda, acabaron encontrando una solución, tal y como explica Thomas Eder, responsable de soluciones inalámbricas integradas de Nokia Enterprise Solutions:

"Nuestro proceso de selección se desarrolló en dos fases; en la primera, dado que no existían materiales cualificados dentro del diseño del sistema de UAV, buscamos materiales que normalmente se utilizan en el sector de la automoción para que cumplieran las normas del sector de la aviación. Luego, en la segunda fase, comparamos el material con las capacidades de mecanizado de Protolabs. Por suerte, las capacidades de mecanizado de Protolabs son amplias, así que todas nuestras opciones permanecieron abiertas y nos sentimos aliviados cuando por fin encontramos un gran material que satisfacía todas nuestras necesidades".

Preparando la moldeabilidad

Protolabs adaptó las herramientas que creó para el material que tuvimos que abandonar, lo que supuso un importante ahorro de tiempo y coste para Nokia. Y sus esfuerzos ayudaron a garantizar que el nuevo material se comportara bien en el entorno de la prensa, un escenario especialmente desafiante para el equipo.

Dom Corpuz, el ingeniero de aplicaciones de Protolabs que dirigió el proyecto, describió la colaboración con Nokia de la siguiente forma:

"El material inicial, desde el punto de vista de la fabricación, no presentaba ningún desafío especial en cuanto a la capacidad de prensado. Sin embargo, el material que finalmente seleccionó Nokia, tras realizar simulaciones de flujo, demostró que podría tener problemas de llenado al moldear las piezas.

"Este desafío se superó gracias a la colaboración entre nosotros y el equipo de Nokia, donde discutimos los cambios en el diseño de las piezas, la configuración de las herramientas y la presión necesaria para garantizar un flujo eficaz del material en la cavidad del molde. Las necesidades de Nokia eran muy concretas y estoy encantado de que hayamos podido apoyarles plenamente en un proyecto tan importante".

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Asesoramiento sobre materiales

Más allá de la capacidad de la maquinaria de Protolabs, Dom y el equipo de ingeniería de aplicaciones también pudieron prestar apoyo en materia de asesoramiento sobre materiales. Thomas continuó diciendo:

"El aspecto en el que Protolabs hizo un trabajo extraordinario (además de cumplir los requisitos de las especificaciones de la maquinaria, el diseño de las piezas y la configuración de las herramientas) fue en la ayuda para la selección del material.

Nos enfrentábamos a un desafío de fabricación único, ya que el material no solo tenía que cumplir las estrictas certificaciones de seguridad aérea y de uso en exteriores, sino que tenía que permitir que el dron funcionara como un dispositivo 5G con conectividad. Muchos fabricantes de drones y otros similares dentro del sector de la aviación incluyen pequeñas piezas metálicas dentro del dispositivo que requieren conectividad, por lo que la carcasa y las piezas estructurales no deben impedir este elemento de la funcionalidad.

"Si utilizas un material que tiene un apantallamiento EMC, pero luego tienes una antena integrada dentro de la carcasa apantallada, esto puede inhibir la conectividad. Estos drones son, básicamente, robots conectados al 5G, por lo que los materiales utilizados debían seleccionarse con mucho cuidado para poder trabajar dentro de unos parámetros de certificación y conectividad increíblemente ajustados".

 

Un trabajo impecable

La colaboración con Protolabs requirió nada menos que 19 diseños diferentes de piezas, tanto para la carcasa como para los aspectos estructurales del dispositivo, así como una junta. Los componentes de Protolabs no solo protegían los elementos del interior del dron y proporcionaban la aerodinámica necesaria para un UAV de alto rendimiento; también eran intrínsecos al armazón del dron, lo que en última instancia mantenía unido el dispositivo.

Nokia tomó rápidamente muestras de las piezas para verificarlas y realizó el pedido de producción. Thomas concluyó:

"Fue un desafío de ingeniería extraordinario que se resolvió con un servicio extraordinario de Protolabs. Agradecimos su eficacia, experiencia, atención a los detalles y rapidez, algo que muchos otros fabricantes no pudieron lograr. Una vez que tuvimos el material listo, Protolabs pudo moldear las piezas y enviárnoslas con gran rapidez.