先进制造研究中心研究者达到新高度：3D打印集成电动涡轮风扇发动机无人机

南极熊3D打印网报道

先进制造研究中心研究者达到新高度：3D打印集成电动涡轮风扇发动机无人机

    无人机（UAV）是非常灵活的设备，通常可以用于航空勘测、拍摄，以及环境监控。但是大部分的设计都是昂贵而且制造非常耗时的。今年三月份，英国谢菲尔德大学先进增材制造中心（AMRC）的工程师与Boeing（波音公司）新的设计与原型制造小组一起设计并使用先进的设计工具以及3D打印技术制造出一款创新的小型无人飞行器。
    机身完全是使用熔融沉积制造（FDM）3D打印技术制造的，使用的是Stratasys的Fortus 900mc FDM 3D打印机，为了节省材料成本和制造时间，AMRC团队专门根据增在制造设计结构的每一个部分，因此所有的结构的打印都不需要支撑材料。完成的飞行器翼展1.5米长，重量小于2kg，中心脊椎两边可以轻易地分开，方便运输。

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    现在团队又向前迈出了另一步：他们开发了他们的原创滑翔机，结合电动涡轮风扇发动机，并在美国顶级航空展会上公开了他们的最新进展。

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    为了制造出小型无人机的这个最新版本，团队使用了3D打印技术，制造出碳纤维部件，并制造出部件夹具、固定装置和模具，以及无人机的机身部分。

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    对滑翔机的其中一个空气动力修改是加入了更多的机翼扭曲。因为任何的不对称都会导致预测速度范围的水平飞行的调整困难，因此部件需要精确地打印和安装。为了达到这一点，打印的翼根、梢肋、中部碳肋和主桅杆都设计成自我附合上下表层。将部件结合在一起则是使用结构型胶粘剂。

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    无人机的中心机身使用了双发动机导管，具有复杂的内部特性，使机器可以以接近20米每秒的速度飞行。据南极熊3D打印网了解，设计师还制作了可以收集无人机发动机根据气动效应释放出的空气的可移动“Duck Tail（鸭尾）”，改进了行距控制，使用了类似于最近使用在一级方程式赛车概念。

    这些改动将本来不足2kg的飞行器变成了现在重达3.5kg。因为增加的重量和更高的预测飞行速度，弹射器发射对于加强版的无人机来说变得有必要了。因此他们还设计了一个发射弹射器，同样是使用3D打印部件。弹射器使用自动释放机制，将无人机锁定在运输器上，让发动机在发射之前全功率运行。发射器可以使无人机以三倍于重力的加速度发射到空中，达到12米每秒的发射速度。

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    他们并不会止步于此。他们的下一步挑战将会是将电动管道风扇发动机更换成燃气涡轮发动机，使无人机的翼展加倍到三米。他们还希望对打印部件进行蒸汽抛光，以及使用碳复合材料制造的结构电池。
    高级设计工程师Garth Nicholson博士称：“我们的项目在在所有的程度上都是成功的，无论是团队建设、结构与系统设计所获得的经验、制造设计到计算流体动力学的测试和确认。”
    “无人机的开发使用了增量式设计理念和，并尝试了碳纤维制造的实验制造技术。”

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    项目展示了团队的技能和技术能力，尤其是当中帮助他们快速降低了使用3D打印的制造时间、材料成本、部件制造成本的新技术，可以有效帮助中小型制造商，开发新的产品、步入新的市场。
    团队称他们将会将更多的复杂电子控制系统和GPS建立到机身中。他们最终的项目目标是三米翼展的自动无人机设计，使用先进的制造技术设计和打造。

    via ARMC paper

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