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导读：人类长期以来一直对仿生学感兴趣，将其作为一种设计更高效材料和系统的方法。虽然一些早期的尝试并不那么成功——例如达芬奇受鸟类启发的人类飞行器——但也有一些尝试取得了突破性的进展。
2025年8月18日，南极熊获悉，自动化专家费斯托（Festo）开发了一款使受蜜蜂启发的微型仿生飞行器——“BionicBee”，使制造“蜂群”飞行物体成为可能。BionicBee 是一款微型飞行器，具备优异的自主飞行特性、在狭窄复杂空间内飞行以及作为蜂群的一部分进行操控的能力。飞行器翼展 240 毫米，重量仅为 34 克，是目前 Festo 仿生学习网络中最小的飞行器。这一壮举并非一帆风顺，但最终得益于EOS的精细细节分辨率(FDR) 技术。
仿生蜂概念化
Mattias Speckle 解释说：“BionicBee 诞生于 Festo 的仿生学习网络，致力于探索受自然启发的工程解决方案，以应对现实世界的挑战。理念是通过研究自然界中蜜蜂非凡的敏捷性和效率，重新思考自主飞行。”
3D 打印 BionicBee EOSFesto蜜蜂本身拥有独特的飞行方式，这使得它们能够在花丛间快速移动采集花蜜和花粉。它们的动作特点是短促、快速的翅膀拍动和翅膀的旋转。这种飞行方式加上它们强大的飞行肌肉，意味着蜜蜂即使翅膀相对于体型较小，也能高效飞行。
Mattias 继续说道：“团队并没有开发传统的无人机，而是着手设计一款模仿蜜蜂轻巧、高机动性的微型飞行器，旨在实现在复杂环境中应用的群体行为。这个项目也是为了突破设计和制造的极限，展示当生物学原理与先进工程技术相结合时所能创造的无限可能。”
找到正确的解决方案
在设计这款自主微型飞行器时，Festo 团队必须在实现小型轻量化结构与保持耐用性和功能性之间找到平衡。团队还必须找到一种既能保持紧凑，又能容纳多个组件的结构，包括一台无刷电机、三台伺服电机、一个变速箱、一个电池和几块电路板。
不出所料，增材制造很快就成为 Festo 在 BionicBee 研发中的理想解决方案。Mattias 补充道：“在开发过程的早期，我们就明确了增材制造的重要性。BionicBee 的设计要求是超轻且坚固的框架，并具有极其精细复杂的几何形状，而传统的制造方法根本无法满足。需要将多个电子元件容纳在一个极其小巧轻便的机身中，这需要优化的晶格结构，而如果没有增材制造，这几乎是不可能实现的。”
然而，团队早期使用传统的选择性激光烧结 (SLS) 技术难以在强度、柔韧性和分辨率方面达到理想的指标。他们说道：“传统的 SLS 技术根本无法制造出兼顾轻量化和强度的超薄高分辨率结构。这些局限性清楚地表明，我们需要一种不同的解决方案。”
本案例中的解决方案基于 EOS 的FORMIGAP 110 FDR设备及其精细细节分辨率技术，这款粉末基聚合物 3D 打印机配备了CO2激光器，拥有超细光束（直径仅为标准 SLS 的一半），因此能够打印尺寸精度为 +/- 40 µm、最小壁厚为0.22 mm 的坚固尼龙部件。
让蜂群焕发生机
通过与奥地利制造合作伙伴 1zu1 密切合作并利用 EOS 的 FDR 解决方案，Festo最终成功打印了 BionicBee 的框架，在强度、容量和最小重量等各方面都达到了必要的标准。
BionicBee飞行器框架采用 PA1101 3D 打印而成，这是一种蓖麻油衍生的尼龙材料，以其高抗冲击性和热稳定性而闻名。FestoBionic 团队还利用算法驱动的建模优化了结构，在不影响性能的情况下，将部件重量从 20 克减轻至仅 3 克，降低了 85%。
3D 打印 BionicBee EOSFesto除此之外，在项目开发过程中使用增材制造技术，使 Festo 团队能够按时完成任务，并在不延长交付周期的情况下测试飞行器框架的不同版本。Mattias 说道：“3D 打印实现了快速迭代周期，这对于紧迫的项目时间至关重要。从一开始，Festo 就将增材制造视为不仅仅是一种选择，更是整个概念的推动力。”
最终，费斯托成功打造出一款受蜜蜂启发的微型飞行器，翅膀拍动频率为15至20赫兹，并拥有四个拍动自由度。这使得这款飞行器能够在狭小空间内灵活飞行，并具备集群飞行的灵活性——费斯托已成功演示了20个单元的同步集群飞行。
最后，Mattias 补充道：“BionicBee展现了高分辨率增材制造技术在轻量化设计中的潜力。项目的成功开辟了许多其他机遇——从先进的空中机器人和微型飞行器，到任何对减重、复杂结构和快速迭代至关重要的应用。尤其值得一提的是，项目已证明能够在保持结构完整性的同时将框架重量减轻 85%，这为其他需要精密、耐用、超轻部件的航空航天、汽车甚至医疗应用带来了巨大的潜力。此次合作还展示了 AM 如何缩短开发时间，这对于希望快速从概念转向功能原型和生产的创新驱动型行业具有吸引力。”
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