先進(jìn)制造研究中心研究者達(dá)到新高度：3D打印集成電動渦輪風(fēng)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(shè)備，通�？梢杂糜诤娇湛睖y、拍攝，以及環(huán)境監(jiān)控。但是大部分的設(shè)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(xué)先進(jìn)增材制造中心（AMRC）的工程師與Boeing（波音公司）新的設(shè)計與原型制造小組一起設(shè)計并使用先進(jìn)的設(shè)計工具以及3D打印技術(shù)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(shù)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(tuán)隊專門根據(jù)增在制造設(shè)計結(jié)構(gòu)的每一個部分，因此所有的結(jié)構(gòu)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(tuán)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(jié)合電動渦輪風(fēng)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(jìn)展。

    為了制造出小型無人機的這個最新版本，團(tuán)隊使用了3D打印技術(shù)，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(dǎo)致預(yù)測速度范圍的水平飛行的調(diào)整困難，因此部件需要精確地打印和安裝。為了達(dá)到這一點，打印的翼根、梢肋、中部碳肋和主桅桿都設(shè)計成自我附合上下表層。將部件結(jié)合在一起則是使用結(jié)構(gòu)型膠粘劑。

    無人機的中心機身使用了雙發(fā)動機導(dǎo)管，具有復(fù)雜的內(nèi)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(shè)計師還制作了可以收集無人機發(fā)動機根據(jù)氣動效應(yīng)釋放出的空氣的可移動“Duck Tail（鴨尾）”，改進(jìn)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(dá)3.5kg。因為增加的重量和更高的預(yù)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(shè)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(dá)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(fēng)扇發(fā)動機更換成燃?xì)鉁u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(jìn)行蒸汽拋光，以及使用碳復(fù)合材料制造的結(jié)構(gòu)電池。
    高級設(shè)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(tuán)隊建設(shè)、結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)設(shè)計所獲得的經(jīng)驗、制造設(shè)計到計算流體動力學(xué)的測試和確認(rèn)�！�
    “無人機的開發(fā)使用了增量式設(shè)計理念和，并嘗試了碳纖維制造的實驗制造技術(shù)。”

    項目展示了團(tuán)隊的技能和技術(shù)能力，尤其是當(dāng)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(shù)，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(tuán)隊稱他們將會將更多的復(fù)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(biāo)是三米翼展的自動無人機設(shè)計，使用先進(jìn)的制造技術(shù)設(shè)計和打造。

    via ARMC paper

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