先進制造研究中心研究者達到新高度：3D打印集成電動渦輪風扇發(fā)動機無人機

南極熊3D打印網(wǎng)報道

    無人機（UAV）是非常靈活的設備，通常可以用于航空勘測、拍攝，以及環(huán)境監(jiān)控。但是大部分的設計都是昂貴而且制造非常耗時的。今年三月份，英國謝菲爾德大學先進增材制造中心（AMRC）的工程師與Boeing（波音公司）新的設計與原型制造小組一起設計并使用先進的設計工具以及3D打印技術制造出一款創(chuàng)新的小型無人飛行器。
    機身完全是使用熔融沉積制造（FDM）3D打印技術制造的，使用的是Stratasys的Fortus 900mc FDM 3D打印機，為了節(jié)省材料成本和制造時間，AMRC團隊專門根據(jù)增在制造設計結構的每一個部分，因此所有的結構的打印都不需要支撐材料。完成的飛行器翼展1.5米長，重量小于2kg，中心脊椎兩邊可以輕易地分開，方便運輸。

    現(xiàn)在團隊又向前邁出了另一步：他們開發(fā)了他們的原創(chuàng)滑翔機，結合電動渦輪風扇發(fā)動機，并在美國頂級航空展會上公開了他們的最新進展。

    為了制造出小型無人機的這個最新版本，團隊使用了3D打印技術，制造出碳纖維部件，并制造出部件夾具、固定裝置和模具，以及無人機的機身部分。

    對滑翔機的其中一個空氣動力修改是加入了更多的機翼扭曲。因為任何的不對稱都會導致預測速度范圍的水平飛行的調整困難，因此部件需要精確地打印和安裝。為了達到這一點，打印的翼根、梢肋、中部碳肋和主桅桿都設計成自我附合上下表層。將部件結合在一起則是使用結構型膠粘劑。

    無人機的中心機身使用了雙發(fā)動機導管，具有復雜的內部特性，使機器可以以接近20米每秒的速度飛行。據(jù)南極熊3D打印網(wǎng)了解，設計師還制作了可以收集無人機發(fā)動機根據(jù)氣動效應釋放出的空氣的可移動“Duck Tail（鴨尾）”，改進了行距控制，使用了類似于最近使用在一級方程式賽車概念。

    這些改動將本來不足2kg的飛行器變成了現(xiàn)在重達3.5kg。因為增加的重量和更高的預測飛行速度，彈射器發(fā)射對于加強版的無人機來說變得有必要了。因此他們還設計了一個發(fā)射彈射器，同樣是使用3D打印部件。彈射器使用自動釋放機制，將無人機鎖定在運輸器上，讓發(fā)動機在發(fā)射之前全功率運行。發(fā)射器可以使無人機以三倍于重力的加速度發(fā)射到空中，達到12米每秒的發(fā)射速度。

    他們并不會止步于此。他們的下一步挑戰(zhàn)將會是將電動管道風扇發(fā)動機更換成燃氣渦輪發(fā)動機，使無人機的翼展加倍到三米。他們還希望對打印部件進行蒸汽拋光，以及使用碳復合材料制造的結構電池。
    高級設計工程師Garth Nicholson博士稱：“我們的項目在在所有的程度上都是成功的，無論是團隊建設、結構與系統(tǒng)設計所獲得的經(jīng)驗、制造設計到計算流體動力學的測試和確認�！�
    “無人機的開發(fā)使用了增量式設計理念和，并嘗試了碳纖維制造的實驗制造技術�！�

    項目展示了團隊的技能和技術能力，尤其是當中幫助他們快速降低了使用3D打印的制造時間、材料成本、部件制造成本的新技術，可以有效幫助中小型制造商，開發(fā)新的產(chǎn)品、步入新的市場。
    團隊稱他們將會將更多的復雜電子控制系統(tǒng)和GPS建立到機身中。他們最終的項目目標是三米翼展的自動無人機設計，使用先進的制造技術設計和打造。

    via ARMC paper

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