如今，3D打印技術正“無孔不入”地滲透到人們的生活中，產品幾乎可應用于市場各細分領域。3D打印技術正以自身獨特的優(yōu)勢倍受青睞，引起人們一次次驚嘆。

　　最近，BAE系統(tǒng)公司的科學家和工程師們預測，在不久的將來，前線特種部隊甚至可以在執(zhí)行任務的途中提出對無人機支持的申請，并立即得到所需要機型。比如，工程師在大后方將設計好的指令傳給特種部隊攜帶的3D打印機，部隊上的技術人員就能在很短的時間內按照大小、航程和載重量等參數，現場打印出所需的無人機。3D打印無人機，其實并不罕見，近幾年，國外已有一些團隊已經開始了3D打印無人機的實踐并走向應用，二者如何契合?我國在此方向的發(fā)展又如何呢?下面就讓我們一起了解那些利用3D打印技術生成的無人機和它們的應用。

　　“首個3D打印無人機： 2011年7月，英國南安普敦大學的工程師曾設計并放飛了世界第一架“打印”出來的飛機，飛機名為“SULSA”，包括機翼、整體控制面和艙門，整個結構均采用打印方式生成。

　　“SULSA”，款電動飛機翼展2米，最高時速接近100英里(約合每小時160公里)，巡航時幾乎不發(fā)出任何聲響。SULSA使用EOS EOSINT P730尼龍激光燒結機打印，通過層層打印的方式，打印出塑料或者金屬結構。整架飛機可在幾分鐘內完成組裝并且無需任何工具。激光燒結允許設計師打造通常情況下需要借助昂貴傳統(tǒng)制造技術的形狀和結構。

　　這項技術讓高度定制化的飛機從提出設想到首次飛行在短短幾天內便可成為現實。如果使用常規(guī)材料和制造技術，例如合成物，這一過程往往需要幾個月時間。此外，由于制造過程無需任何工具，飛機的外形和體積能夠在沒有額外成本情況下發(fā)生根本性變化。

　　美大學生3D打印模型飛機：2012年10月，弗吉尼亞大學大三的兩個學生通過3D打印技術制造出一家模型飛機并成功試飛。他們的飛機翼展達6.5英寸(約2米)，所有零部件都是通過3D打印機制造出來的。這是目前第三架成功試飛的利用3D打印技術制造的模型飛機。

　　這兩位學生的作品證明，3D打印技術能夠在保證產品質量的同時降低成本。“5年前，制造這樣的塑料渦扇發(fā)動機的成本約為25萬美元，需要花上兩年時間，”來自弗吉尼亞大學工程學院的大衛(wèi)·謝福勒(David Sheffler)說，“但是借助3D打印技術，我們的設計生產過程只花了4個月時間，成本也只有2000美元”。

　　更多的團隊在邁進：2014年8月，美國弗吉尼亞大學的一個研究團隊已經用3D打印技術制成了1.8磅重的名為“剃刀”的無人機的9個機體部件。經過31個小時，利用“溶化疊加建模”技術。該團隊用溶化過的材料通過一層層的噴涂，最終制成了“剃刀”的機身。該機使用的電子設備都屬于貨架產品，如馬達、伺服系統(tǒng)、自動駕駛儀和電池，然后用一臺安卓智能手機充當計算機。

　　另外一家名為“Solid Concepts inc”的美國民營公司，也能夠采用3D打印技術在一夜之間制成多種型號無人機的機身、機翼、頭錐和機尾等。該公司業(yè)務發(fā)展經理Frederick Claus認為，“如果特種部隊需要打印無人機，那么，他們所要做的只是操控它飛越山崗去找壞人。他們只需要操控好它。當發(fā)現目標后，只需要按一下按鈕就把敵人炸飛了。”

　　國外計劃投入應用

　　將監(jiān)視海上非法作業(yè)：2013年7月，英國南安普頓大學的研究人員已制造出一個名為2Seas的3D打印無人機，2Seas無人機旨在為英國、荷蘭、比利時和法國的海岸警衛(wèi)隊執(zhí)行長時間飛行監(jiān)視任務。該無人機不需要飛行員，僅在機翼下方安裝一個高清相機來監(jiān)視海面中的非法捕撈作業(yè)和毒品運輸船。

　　2Seas無人機由電動SULSA無人機直接演變而來。SULSA無人機全部采用強ABS塑料打印而成，包括1.5米的翼展。但2Seas無人機有4米長的翼展，就目前的3D打印機而言太長。因此，僅中央翼盒、油箱和發(fā)動機螺栓采用3D打印技術，機翼和尾翼由碳纖維制造而成。2Seas無人機采用汽油發(fā)動機推動其一個螺旋槳運行，而并非采用電動發(fā)動機。

　　與SULSA無人機僅能飛行40分鐘相比，雙引擎2 Seas無人機可以每小時100公里的速度飛行6小時。2 Seas無人機擁有多個冗余的飛行控制器和雙引擎，這就意味著它在本質上是執(zhí)行海事監(jiān)視任務的一個安全飛機。

　　6月初，2Seas 無人機已進行了首次飛行測試，目前正在進行應對天氣和設備的多項測試。預計，2Seas 無人機將于2015年服役。毗連英吉利海峽和北海的英國海事安全機構將很快使用該無人機。[page]

　　自動追蹤運動進行航拍：2014年7月，全球領先的 3D 打印和增材制造解決方案供應商 Stratasys Ltd.(納斯達克代碼：SSYS)宣布，無人機 (UAV) 初創(chuàng)公司 Helico 利用 Stratasys 3D 打印技術，成功推出了全球首架自動航拍無人機 AirDog。AirDog能自動捕捉和追蹤戶外運動，并進行視頻拍攝。

　　與許多跟拍無人機使用智能手機作為追蹤器不同，AirDog開發(fā)了一款可穿戴式的專用追蹤器AirLeash。據稱，AirDog的成功起飛得益于AirDog和其配套的AirLeash追蹤器分別采用了 Stratasys 的 FDM 和 PolyJet 3D 打印技術。AirDog 航拍無人機的最終成品完全基于 ULTEM 材料，采用 Stratasys 的3D打印技術FDM打印而成。ULTEM 材料強度極高，具備出色的耐用性，且十分輕巧，這對保持 AirDog 起飛和空中飛行過程中的高靈敏性至關重要。 AirDog配套的 AirLeash 追蹤控制器的制作也得益于Stratasys 的 PolyJet 多材料 3D 打印技術。這款腕帶追蹤控制器通過3D打印技術一次性打印而成，結合剛性和類橡膠材料制作出各個部件，包括堅固的機殼和鍵盤上的軟按鍵等。

　　3D打印部件改造飛行器將研究火山噴發(fā)： 本年10月，加州 Moffett Field的美國宇航局(NASA)Ames 研究中心的工程師們和一組實習生使用3D打印的零部件對已有的無人機(UAV)進行改裝，使其可用于特定的任務。改裝后的Dragon Eye無人機為“FrankenEye”。

　　他們所用部件主要來自NASA從海軍陸戰(zhàn)隊的RQ-14 Dragon Eye無人機，由Aerovironment公司生產，能夠穿過火山噴發(fā)時由火山灰組成的火山煙羽，因為其不受火山灰的影響。這種未經修改的小型電動飛機重5.9磅，有翼展達3.75英尺，雙電動馬達，而且攜帶者一磅重的儀器可以連續(xù)飛行一個小時。而FrankenEye的兩個機身意味著可裝兩組電池和更高效的機翼設計，允許它飛行速度較慢，更節(jié)約能源，其持續(xù)飛行的時間能夠增長三倍。

　　改裝后的“FrankenEye”無人機平臺，將用于研究從哥斯達黎加圣何塞附近的Turrialba火山噴發(fā)。其目標是改進來自衛(wèi)星的研究數據，如濃度的計算機模型和火山氣體的分布，以及火山羽狀物的傳輸通路模型。

　　國內有待發(fā)展

　　對比國外，盡管我國利用3D打印技術制造無人機的團隊相對較少，但同樣有公司看到了其中的發(fā)展，正向3D打印無人機邁步。

　　天津的中孚航空科技有限公司所打印的主要是飛機機頭、機身及機翼。而從打印時間上看，達到實驗級別的飛機，打印機頭和機身各需要10多個小時，這比在工廠里動輒一周的生產時間大大縮短，而且還減少了在實驗階段更換飛機部件，每次開模具的時間和費用。此外，由于3D打印技術只需將圖紙輸入電腦，就可實現全程自動化高精度操作，材料利用率達到100%，成本也比傳統(tǒng)制造方式減少30%以上。

　　而在零配構件的制造方面，湖南萌境智能三維技術有限公司董事長張波將3d打印技術運用于無人飛機制造領域，得到很多廠商的認可。從2009年起他開始向全國各大無人飛機制造廠推廣3D技術,在他的推動下，3D打印技術已開始應用于國內部分無人機零配構件的制造。張波認為他推廣的產品之所以受到各公司技術高層青睞是因為這些產品可以使用由我國自主生產的材料、工藝不受制于人。在他的推動下3D打印技術已開始應用于國內部分無人機零配構件的制造。

　　不難發(fā)現，當前我國在該領域的動態(tài)的確落后于國外團隊，3D打印無人機從生產到應用曾面并沒有太多應用案例。3D打印技術省時、節(jié)約、高效率的特點應用于無人機制造將從材質、構造等更多細節(jié)上為無人機應用領域帶來新變革。也期待在兩家公司的帶領下，國內利用3D打印技術制造無人機的案例將逐漸豐富起來，為無人機產業(yè)迎來新突破。

　　能風靡世界的，不僅是能賺錢的產品，也一定是那些能深刻改變人類生活的產品。實際上，現在的3D打印技術還不太成熟，而且在取得實質性飛躍之前，生產廠家和政府部門還需要坐下來就打印機、打印材料以及打印過程制定一系列的標準和規(guī)范。這樣，3D打印技術的未來發(fā)展道路才會是有序的、有質量保證的。無人機與3D打印技術結合將如何大放光彩?我們還需耐心等待它的成長與普及。期待成熟的3D打印技術將助國內外各類型的無人機在更多應用領域走得更遠。