以色列理工学院学生制作的3D打印飞机完成首次试飞

导读：3D打印用在飞机设计、制造领域的案例越来越多，这其中既包括大型的载人飞机的零部件打印，也包括无人机的制造，总的来讲在提高研发效率和降低制造成本方面的优势已经非常明显。

2020年6月28日，南极熊从外媒获悉，来自Technion-以色列理工学院的学生和工作人员成功完成了A3TB（主动式空气弹性飞机试验台）的首次试飞，这是一个用于研究飞机动力学和机翼灵活性的实验装置。这架无人驾驶飞机完全是3D打印的，并在3月举行的第60届以色列航空航天科学年会期间赢得了学生项目竞赛。试飞在5月15日进行。

3D打印飞机首次试飞，图片来自Technion

设计现代飞机

在设计现代飞机时，需要考虑的因素有很多，比如油耗和有害气体的排放。通常情况下，减轻飞机本身的重量可以带来可观的经济和环境效益，但简单地去掉一些部件并不总是可行的。相反，可以通过设计的选择来抵消重力的作用，比如大翼展来减少阻力，增加升力。然而长翼会导致弯曲和结构震颤，因此需要通过模拟和试飞来建立控制机制。

A3TB（主动式空气弹性飞机试验台）

在进行试飞时，坠毁的可能性是存在的，所以试验台应该是可重复的，而且价格应该相当便宜。A3TB就是这样，只需要一台3D打印机就可以在很短的时间内制作出来。它的重量为10公斤，但翼展为3米，允许团队在飞行过程中评估其性能，以便根据真实的飞行数据设计控制和稳定机制。

领导这个项目的Daniella Raveh教授说："成功的飞行标志着研究、测试和设计计划的起点。我们开发的概念，以及在3D打印机上打印整架飞机的可能性，为设计飞机提供了相当大的自由度，与复合材料或金属制成的飞机相比，我们制作的飞机具有巨大的成本优势。由于是测试飞机，预计会在某个时间点坠毁，这些特点使得在不需要大量投资的情况下进行许多改进成为可能。"

5月份的试飞表明，目前的设计能够在海平面上水平飞行。据团队介绍，这次飞行标志着飞机研发的一个重要里程碑。

Raveh教授最后说："小组目前正在研究一种自动控制机制，将在未来几个月内安装在第二代飞机A3TB-G2上，我们希望在不久的将来报告更多有趣的结果"。

Daniella Raveh教授和学生们在一起，照片来自Technion

其他3D打印飞机/无人机

近年来，我们看到快速成型制造被越来越多地应用于航天和航空领域。国航空公司（British Airways）指出：“ 3D打印是朝着航空业可持续发展的未来迈出的重要一步，因为打印机所生产的零件既坚固又耐用，与传统组件一样，重量减轻了55％。在飞机使用寿命期间，重量每减轻1公斤，最多可以减少25吨二氧化碳的排放。”

2016年，全球第一架3D打印飞机问世了，空中客车公司成功造出了世界上首架利用3D打印技术制造的飞机Thor，并且在柏林国际航空展上亮相，迷你飞机Thor在周围多架巨型喷气机的围绕下，Thor显得十分矮小，但是依旧引人注目，因为这架小型空客飞机是全球第一架3D打印飞机。

没有窗户，重量只有21公斤，长不到4米，无人机Thor好像是一个大型白色飞机模型。Thor是“高科技目标在现实中的测试”(Test of High-tech Objectives in Reality)的缩写。

相比于客机，将3D打印用于无人机上显然更容易实现。在空客的“2016创新日”活动期间，空客“新兴技术和理念”负责人Peter Sander向媒体介绍，空客已经设计、制造且测试了一架全3D打印无人机。

在Thor生产过程中，唯一没有使用聚酰胺材料进行3D打印的部分是电子元件。

2019年，长春理工大学光电信息学院机电工程分院的大四学生王铁霖，利用3D打印技术制造出近千个无人机零件，利用碳纤维cnc加工技术制造了50多件无人机机架，均通过网络销售全国。在学校，很多同学都特别喜欢看王铁霖练习操控无人机。弹射，翻转……王铁霖总会用熟练的手法，控制无人机上演让人意想不到的动作。

上大学后，王铁霖接触到了穿越机，也就是专业的竞速无人机，因为接触到这个领域，他便慢慢开始自学3D打印技术和solidworks三维建模，从而设计出自己喜欢的穿越机机架和零件。他设计的第一架穿越机机架是铁锚一代，参加了2017年吉林省多旋翼四轴绕标竞速，拿到第一名的名次。目前他已经完成了铁锚二代穿越机机架，它的加速能力特别强，推重比特别大，安装完零件后，两秒钟就能达到每小时180公里的极速。此外，他还特意用3D打印技术打出来一个GoPro的支架，二代机架和大量零件目前已经通过网络销售到各地。第三代铁锚机架目前还在制造中，其结构更加合理，重量更轻，强度更高，更适合主流的小尺寸摄像头和小尺寸塔式的飞控和电调，会有比二代更快的速度和更快的响应。

从高中到大学，王铁霖能够坚持研究无人机，离不开母亲的支持。除了母亲的支持外，王铁霖还非常感谢他的大学辅导员张永祥。因为张老师非常支持他的爱好，始终帮他与学校沟通，使他现在有了自己独立实验室（大学生机械创新基地），业余时间张老师也会和他一起玩无人机。

3D打印制造飞机、无人机成为新的潮流，尤其在开发测试阶段，具有不可比拟的优势。