結合3D列印技術:將無人機設計推向新境界

無人機的數量正在上升:相關研究預測了,無人機市場將從其2018年的140億美元市值增長到2024年的430億美元市值。
為了與行業的快速增長保持一致,快速的創新是在競爭中勝出的關鍵!而3D列印是促使成功的理想選擇!
 
 
隨著專業和興業餘愛好者使用無人機的案例不斷擴展,從FPV競速比賽到救災,貨物運送與偵察,3D列印將會在生產更高性能無人機中扮演更重要的角色。
3D列印縮短了產品開發與交貨的時間,也降低了生產成本,使設計師和製造商能夠利用嶄新的尖端3D列印科無人機設計來承擔更多的風險,這也為這項技術提供了更多的應用可能性。
 

透過3D列印來為無人機做快速打樣

 
透過3D列印技術,設計者不再需要花費數小時來分析新設計功能的潛在風險或者壞處。高解析度的3D列印機可以快速製作零件打樣並以進行測試,進而減少浪費。無人機製造商可以生產具有高精確度且可更換的模塊,不需要昂貴且費時的開模製作零件。
 
 
將3D列印機導入生產的流程可以大幅降低交貨的時間,因為生產新零件僅需幾個小時。舉例來說,MRB-1無人機僅在四個星期內就從最初的概念設計發展到了可運轉的打樣物件。

3D列印除了為設計提供了更大的自由性與節省時間外,更能夠節省大筆的資金。可分享且非常容易修改的CAD檔案也讓設計的過程更加容易。
 
3D列印技術讓設計過程的風險與創新更加的實惠,當美國海軍陸戰隊在開發無人機時,發現到自行製造無人機的成本大約為600美元,這不包括列印機的購買成本。不過如果是直接購買實體無人機Raven的話,可能會花費到高達30,000美元。
 

按需要替無人機印製替換物件

 
不管是專業的或者是業餘愛好的無人機製造者一定都非常清楚,無人機零件的維修或者更換可能是非常困難且昂貴的。經驗不足的操作者、不利的天氣條件或者樹枝都有可能導致無人機墜毀,從而導致無人機遭受昂貴的損失。
3D列印讓無人機零件的生產變得更加容易。以海軍陸戰隊為例,從先可能需要花費8,000美元來為高性能無人機替換損壞的機翼,現在只需要花費從前的0.1%。
 

無人機設計的新境界

 
儘管許多無人機是使用常見的四軸飛行器設計的變體,但3D列印的多元性質讓開發人員擁有更高的自由度,設計者對於設計能有更高的野心,想像力也更不受限。
 
UAV Zelator是2016年空中貨運無人機競賽的獲勝者,它在經過改良後現在可以用來為偏遠地區運送小型的貨物,特別是醫療用品。Zelator擁有固定是機翼的設計;創作者使用了3D列印材料來製作足以抵抗惡劣氣候以及足夠輕巧(25公斤以下)的機體,能夠在可能遇到的惡劣環境下工作。
 
Yuki Ogasawara和Ryo Kumeda的X VEIN是一種生成設計的3D列印四旋翼無人機。X VEIN被設計為「救生無人機」,針對救災工作的功能又進行的優化。它具有延長飛行時間功能、強化的機身以及防撞的螺旋槳防護罩。這些所有功能都被整合到了透過3D列印製作的格狀結構的四旋翼無人機中。
 
 
因為加法製造科技的能力,讓無人機的設計能夠更加高度客製化。複雜的格狀結構以及能夠自由地在CAD軟體中調整其密度等效能都是非常獨特的。
儘管許多製造商都在嘗試使用大型無人機,另一方面也有針對其他尺寸所創造的設計,例如,UPenn所製作的Piccolissimo是有史以來生產的最小的無人機之一。
 
 
因著擁有單個螺旋槳和底盤,讓Piccolissimo非常適合極端條件。只有使用3D列印的物件才能實現其微型尺寸(直徑24.26mm)和極輕的重量(低至2.5g)。這樣的重量跟尺寸特性讓這款微小的無人機非常適合在不穩定的核反應堆中、密閉空間甚至是偏遠的地區執行偵察。這類型的任務對人類或者大型的無人機來說幾乎是不可能的。
Piccolissimo更是3D列印與群體機器人未來應的成功預兆。製造商可以使用3D列印技術來製作像是Piccolissimo這樣的工具,接著進行群體機器人的工作,可以應用在救援任務中。當然,我們希望這項技術僅用在良性的用途,而不是像《黑鏡》中的有名的那集一樣。
 2020-05-15
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