Nomad Prototypes利用MSLA技術打印出比傳統(tǒng)FDM技術堅固3倍的無人機零件

南極熊導讀：無人機（UAV）在增材制造領域一直備受關注，尤其是在軍事應用方面。新一代光聚合物樹脂正在應用于大型3D打印技術，可能改變目前軍事領域中3D打印無人機的發(fā)展趨勢。

△第一代樹脂無人機組裝后進行適合性測試，然后進行噴砂以進行最終的陶瓷涂層處理

2024年5月24日，南極熊獲悉，阿拉伯聯(lián)合酋長國的一家公司Nomad Prototypes利用低成本的掩模立體光刻（MSLA）技術，采用Liqcreate StrongX樹脂成功3D打印出一架四旋翼無人機。該公司創(chuàng)始人Phillip Keane認為，結合掩模立體光刻技術和雙固化樹脂，可以生產出比傳統(tǒng)熔融沉積成型（FDM）技術更為堅固的3D打印無人機。

Keane說：“對于小型多旋翼飛行器和小型業(yè)余級固定翼飛行器來說，絲材擠出是沒有問題的，但如果要擴大專業(yè)級固定翼無人機的尺寸，就會遇到真正的問題。FDM會產生各向異性的打印效果，而固定翼飛機上的動態(tài)力非常復雜，普通的擠壓技術在強度和重量方面都無法滿足要求。3D打印無人機的全部意義在于最大限度地減輕重量，但如果為了彌補各向異性而傾向于在結構壁上增加更多層次，那么很快就會達到最好只使用玻璃纖維或碳纖維的地步�！�

△采用nTop設計的無人機外殼放在實驗室烤箱中，即將進行熱固化

MSLA 3D打印無人機的開發(fā)

在其它應用中，纖維加固成本過高且勞動密集，而無人機生產則可從3D打印技術中獲益。Keane在新加坡南洋理工大學獲得碩士學位時就開始研究無人機，在過去的十年中，他探索了從FDM到選擇性激光燒結和多射流熔融(Multi Jet Fusion)等各種3D打印無人機的方法。

通過Nomad Prototypes，Keane開始接觸掩模立體光刻技術。由于Liqcreate Strong X是一種雙固化樹脂，因此首先要用紫外線（UV）硬化，然后再進行熱固化以提高強度。然后對無人機進行噴砂和陶瓷涂層處理，以提高耐用性和抗紫外線能力。據Keane稱，Strong X是市場上強度最高的樹脂之一。

Keane說道：“利用Liqcreate樹脂和nTop軟件，我們能夠制造厚度僅為500微米的壁厚。通常情況下，薄壁在樹脂打印過程中會坍塌，但晶格在打印過程中起到了支架的作用，這意味著我們可以打印出比Liqcreate公司想象的還要薄得多的機身結構�！�

除了3D打印外殼外，這款無人機還配備了7000 mAH電池，可讓它在無有效載荷的情況下飛行37分鐘，在載重500克的情況下飛行22分鐘。Nomad已開始研發(fā)其第二代機型，該機型將是一款模塊化無人機，可轉換為固定翼垂直起降(VTOL)飛行器。這款無人機將采用堅固、柔韌的樹脂制成，并采用拓撲優(yōu)化的機翼，設計得輕薄耐用，該公司聲稱這是FDM無法實現的。

△第二代樹脂無人機模型渲染圖

3D打印可以使無人機設計快速迭代

第三代無人機將采用高強度顆粒的熔融顆粒制造（FGF）3D打印技術，其中翼展擴大到3.2米。這家阿聯(lián)酋公司利用MATLAB開發(fā)了自定義尺寸算法，用于創(chuàng)建固定翼飛機的幾何圖形。在制造更大的FGF飛行器之前，它們將使用第二代固定翼樹脂無人機來驗證該算法。

Keane解釋說：“一些新型顆粒的碳纖維含量極高，甚至達到50%。這種高含量的碳纖維無法通過傳統(tǒng)的長絲打印技術實現，因為長絲過于堅硬容易斷裂。因此，利用這些顆粒可以打印出比普通FDM長絲強度高3倍以上的零件，從而減少了各向異性帶來的問題。我們可以有效地打印出更薄的部件，同時保持結構的高強度，這使得顆粒材料在固定翼無人機上的應用變得可行�！�

該公司計劃于2024年5月27日在阿布扎比能源中心舉行的阿聯(lián)酋制造比賽上進一步展示它們的技術。無論比賽結果如何，3D打印無人機在各種領域的應用似乎都是未來軍事發(fā)展的必然趨勢之一。