如今，3D打印技術(shù)正“無孔不入”地滲透到人們的生活中，產(chǎn)品幾乎可應(yīng)用于市場各細(xì)分領(lǐng)域。3D打印技術(shù)正以自身獨(dú)特的優(yōu)勢倍受青睞，引起人們一次次驚嘆。

　　最近，BAE系統(tǒng)公司的科學(xué)家和工程師們預(yù)測，在不久的將來，前線特種部隊甚至可以在執(zhí)行任務(wù)的途中提出對無人機(jī)支持的申請，并立即得到所需要機(jī)型。比如，工程師在大后方將設(shè)計好的指令傳給特種部隊攜帶的3D打印機(jī)，部隊上的技術(shù)人員就能在很短的時間內(nèi)按照大小、航程和載重量等參數(shù)，現(xiàn)場打印出所需的無人機(jī)。3D打印無人機(jī)，其實(shí)并不罕見，近幾年，國外已有一些團(tuán)隊已經(jīng)開始了3D打印無人機(jī)的實(shí)踐并走向應(yīng)用，二者如何契合?我國在此方向的發(fā)展又如何呢?下面就讓我們一起了解那些利用3D打印技術(shù)生成的無人機(jī)和它們的應(yīng)用。

　　“首個3D打印無人機(jī)： 2011年7月，英國南安普敦大學(xué)的工程師曾設(shè)計并放飛了世界第一架“打印”出來的飛機(jī)，飛機(jī)名為“SULSA”，包括機(jī)翼、整體控制面和艙門，整個結(jié)構(gòu)均采用打印方式生成。

　　“SULSA”，款電動飛機(jī)翼展2米，最高時速接近100英里(約合每小時160公里)，巡航時幾乎不發(fā)出任何聲響。SULSA使用EOS EOSINT P730尼龍激光燒結(jié)機(jī)打印，通過層層打印的方式，打印出塑料或者金屬結(jié)構(gòu)。整架飛機(jī)可在幾分鐘內(nèi)完成組裝并且無需任何工具。激光燒結(jié)允許設(shè)計師打造通常情況下需要借助昂貴傳統(tǒng)制造技術(shù)的形狀和結(jié)構(gòu)。

　　這項(xiàng)技術(shù)讓高度定制化的飛機(jī)從提出設(shè)想到首次飛行在短短幾天內(nèi)便可成為現(xiàn)實(shí)。如果使用常規(guī)材料和制造技術(shù)，例如合成物，這一過程往往需要幾個月時間。此外，由于制造過程無需任何工具，飛機(jī)的外形和體積能夠在沒有額外成本情況下發(fā)生根本性變化。

　　美大學(xué)生3D打印模型飛機(jī)：2012年10月，弗吉尼亞大學(xué)大三的兩個學(xué)生通過3D打印技術(shù)制造出一家模型飛機(jī)并成功試飛。他們的飛機(jī)翼展達(dá)6.5英寸(約2米)，所有零部件都是通過3D打印機(jī)制造出來的。這是目前第三架成功試飛的利用3D打印技術(shù)制造的模型飛機(jī)。

　　這兩位學(xué)生的作品證明，3D打印技術(shù)能夠在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時降低成本。“5年前，制造這樣的塑料渦扇發(fā)動機(jī)的成本約為25萬美元，需要花上兩年時間，”來自弗吉尼亞大學(xué)工程學(xué)院的大衛(wèi)·謝福勒(David Sheffler)說，“但是借助3D打印技術(shù)，我們的設(shè)計生產(chǎn)過程只花了4個月時間，成本也只有2000美元”。

　　更多的團(tuán)隊在邁進(jìn)：2014年8月，美國弗吉尼亞大學(xué)的一個研究團(tuán)隊已經(jīng)用3D打印技術(shù)制成了1.8磅重的名為“剃刀”的無人機(jī)的9個機(jī)體部件。經(jīng)過31個小時，利用“溶化疊加建模”技術(shù)。該團(tuán)隊用溶化過的材料通過一層層的噴涂，最終制成了“剃刀”的機(jī)身。該機(jī)使用的電子設(shè)備都屬于貨架產(chǎn)品，如馬達(dá)、伺服系統(tǒng)、自動駕駛儀和電池，然后用一臺安卓智能手機(jī)充當(dāng)計算機(jī)。

　　另外一家名為“Solid Concepts inc”的美國民營公司，也能夠采用3D打印技術(shù)在一夜之間制成多種型號無人機(jī)的機(jī)身、機(jī)翼、頭錐和機(jī)尾等。該公司業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理Frederick Claus認(rèn)為，“如果特種部隊需要打印無人機(jī)，那么，他們所要做的只是操控它飛越山崗去找壞人。他們只需要操控好它。當(dāng)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后，只需要按一下按鈕就把敵人炸飛了。”

　　國外計劃投入應(yīng)用

　　將監(jiān)視海上非法作業(yè)：2013年7月，英國南安普頓大學(xué)的研究人員已制造出一個名為2Seas的3D打印無人機(jī)，2Seas無人機(jī)旨在為英國、荷蘭、比利時和法國的海岸警衛(wèi)隊執(zhí)行長時間飛行監(jiān)視任務(wù)。該無人機(jī)不需要飛行員，僅在機(jī)翼下方安裝一個高清相機(jī)來監(jiān)視海面中的非法捕撈作業(yè)和毒品運(yùn)輸船。

　　2Seas無人機(jī)由電動SULSA無人機(jī)直接演變而來。SULSA無人機(jī)全部采用強(qiáng)ABS塑料打印而成，包括1.5米的翼展。但2Seas無人機(jī)有4米長的翼展，就目前的3D打印機(jī)而言太長。因此，僅中央翼盒、油箱和發(fā)動機(jī)螺栓采用3D打印技術(shù)，機(jī)翼和尾翼由碳纖維制造而成。2Seas無人機(jī)采用汽油發(fā)動機(jī)推動其一個螺旋槳運(yùn)行，而并非采用電動發(fā)動機(jī)。

　　與SULSA無人機(jī)僅能飛行40分鐘相比，雙引擎2 Seas無人機(jī)可以每小時100公里的速度飛行6小時。2 Seas無人機(jī)擁有多個冗余的飛行控制器和雙引擎，這就意味著它在本質(zhì)上是執(zhí)行海事監(jiān)視任務(wù)的一個安全飛機(jī)。

　　6月初，2Seas 無人機(jī)已進(jìn)行了首次飛行測試，目前正在進(jìn)行應(yīng)對天氣和設(shè)備的多項(xiàng)測試。預(yù)計，2Seas 無人機(jī)將于2015年服役。毗連英吉利海峽和北海的英國海事安全機(jī)構(gòu)將很快使用該無人機(jī)。[page]

　　自動追蹤運(yùn)動進(jìn)行航拍：2014年7月，全球領(lǐng)先的 3D 打印和增材制造解決方案供應(yīng)商 Stratasys Ltd.(納斯達(dá)克代碼：SSYS)宣布，無人機(jī) (UAV) 初創(chuàng)公司 Helico 利用 Stratasys 3D 打印技術(shù)，成功推出了全球首架自動航拍無人機(jī) AirDog。AirDog能自動捕捉和追蹤戶外運(yùn)動，并進(jìn)行視頻拍攝。

　　與許多跟拍無人機(jī)使用智能手機(jī)作為追蹤器不同，AirDog開發(fā)了一款可穿戴式的專用追蹤器AirLeash。據(jù)稱，AirDog的成功起飛得益于AirDog和其配套的AirLeash追蹤器分別采用了 Stratasys 的 FDM 和 PolyJet 3D 打印技術(shù)。AirDog 航拍無人機(jī)的最終成品完全基于 ULTEM 材料，采用 Stratasys 的3D打印技術(shù)FDM打印而成。ULTEM 材料強(qiáng)度極高，具備出色的耐用性，且十分輕巧，這對保持 AirDog 起飛和空中飛行過程中的高靈敏性至關(guān)重要。 AirDog配套的 AirLeash 追蹤控制器的制作也得益于Stratasys 的 PolyJet 多材料 3D 打印技術(shù)。這款腕帶追蹤控制器通過3D打印技術(shù)一次性打印而成，結(jié)合剛性和類橡膠材料制作出各個部件，包括堅固的機(jī)殼和鍵盤上的軟按鍵等。

　　3D打印部件改造飛行器將研究火山噴發(fā)： 本年10月，加州 Moffett Field的美國宇航局(NASA)Ames 研究中心的工程師們和一組實(shí)習(xí)生使用3D打印的零部件對已有的無人機(jī)(UAV)進(jìn)行改裝，使其可用于特定的任務(wù)。改裝后的Dragon Eye無人機(jī)為“FrankenEye”。

　　他們所用部件主要來自NASA從海軍陸戰(zhàn)隊的RQ-14 Dragon Eye無人機(jī)，由Aerovironment公司生產(chǎn)，能夠穿過火山噴發(fā)時由火山灰組成的火山煙羽，因?yàn)槠洳皇芑鹕交业挠绊?。這種未經(jīng)修改的小型電動飛機(jī)重5.9磅，有翼展達(dá)3.75英尺，雙電動馬達(dá)，而且攜帶者一磅重的儀器可以連續(xù)飛行一個小時。而FrankenEye的兩個機(jī)身意味著可裝兩組電池和更高效的機(jī)翼設(shè)計，允許它飛行速度較慢，更節(jié)約能源，其持續(xù)飛行的時間能夠增長三倍。

　　改裝后的“FrankenEye”無人機(jī)平臺，將用于研究從哥斯達(dá)黎加圣何塞附近的Turrialba火山噴發(fā)。其目標(biāo)是改進(jìn)來自衛(wèi)星的研究數(shù)據(jù)，如濃度的計算機(jī)模型和火山氣體的分布，以及火山羽狀物的傳輸通路模型。

　　國內(nèi)有待發(fā)展

　　對比國外，盡管我國利用3D打印技術(shù)制造無人機(jī)的團(tuán)隊相對較少，但同樣有公司看到了其中的發(fā)展，正向3D打印無人機(jī)邁步。

　　天津的中孚航空科技有限公司所打印的主要是飛機(jī)機(jī)頭、機(jī)身及機(jī)翼。而從打印時間上看，達(dá)到實(shí)驗(yàn)級別的飛機(jī)，打印機(jī)頭和機(jī)身各需要10多個小時，這比在工廠里動輒一周的生產(chǎn)時間大大縮短，而且還減少了在實(shí)驗(yàn)階段更換飛機(jī)部件，每次開模具的時間和費(fèi)用。此外，由于3D打印技術(shù)只需將圖紙輸入電腦，就可實(shí)現(xiàn)全程自動化高精度操作，材料利用率達(dá)到100%，成本也比傳統(tǒng)制造方式減少30%以上。

　　而在零配構(gòu)件的制造方面，湖南萌境智能三維技術(shù)有限公司董事長張波將3d打印技術(shù)運(yùn)用于無人飛機(jī)制造領(lǐng)域，得到很多廠商的認(rèn)可。從2009年起他開始向全國各大無人飛機(jī)制造廠推廣3D技術(shù),在他的推動下，3D打印技術(shù)已開始應(yīng)用于國內(nèi)部分無人機(jī)零配構(gòu)件的制造。張波認(rèn)為他推廣的產(chǎn)品之所以受到各公司技術(shù)高層青睞是因?yàn)檫@些產(chǎn)品可以使用由我國自主生產(chǎn)的材料、工藝不受制于人。在他的推動下3D打印技術(shù)已開始應(yīng)用于國內(nèi)部分無人機(jī)零配構(gòu)件的制造。

　　不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前我國在該領(lǐng)域的動態(tài)的確落后于國外團(tuán)隊，3D打印無人機(jī)從生產(chǎn)到應(yīng)用曾面并沒有太多應(yīng)用案例。3D打印技術(shù)省時、節(jié)約、高效率的特點(diǎn)應(yīng)用于無人機(jī)制造將從材質(zhì)、構(gòu)造等更多細(xì)節(jié)上為無人機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域帶來新變革。也期待在兩家公司的帶領(lǐng)下，國內(nèi)利用3D打印技術(shù)制造無人機(jī)的案例將逐漸豐富起來，為無人機(jī)產(chǎn)業(yè)迎來新突破。

　　能風(fēng)靡世界的，不僅是能賺錢的產(chǎn)品，也一定是那些能深刻改變?nèi)祟惿畹漠a(chǎn)品。實(shí)際上，現(xiàn)在的3D打印技術(shù)還不太成熟，而且在取得實(shí)質(zhì)性飛躍之前，生產(chǎn)廠家和政府部門還需要坐下來就打印機(jī)、打印材料以及打印過程制定一系列的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。這樣，3D打印技術(shù)的未來發(fā)展道路才會是有序的、有質(zhì)量保證的。無人機(jī)與3D打印技術(shù)結(jié)合將如何大放光彩?我們還需耐心等待它的成長與普及。期待成熟的3D打印技術(shù)將助國內(nèi)外各類型的無人機(jī)在更多應(yīng)用領(lǐng)域走得更遠(yuǎn)。