如今，3D打印技術(shù)正“無孔不入”地滲透到人們的生活中，產(chǎn)品幾乎可應(yīng)用于市場各細分領(lǐng)域。3D打印技術(shù)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(wù)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(shè)計好的指令傳給特種部隊攜帶的3D打印機，部隊上的技術(shù)人員就能在很短的時間內(nèi)按照大小、航程和載重量等參數(shù)，現(xiàn)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(jīng)開始了3D打印無人機的實踐并走向應(yīng)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(shù)生成的無人機和它們的應(yīng)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(shè)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(jié)構(gòu)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(jié)機打印，通過層層打印的方式，打印出塑料或者金屬結(jié)構(gòu)。整架飛機可在幾分鐘內(nèi)完成組裝并且無需任何工具。激光燒結(jié)允許設(shè)計師打造通常情況下需要借助昂貴傳統(tǒng)制造技術(shù)的形狀和結(jié)構(gòu)。

　　這項技術(shù)讓高度定制化的飛機從提出設(shè)想到首次飛行在短短幾天內(nèi)便可成為現(xiàn)實。如果使用常規(guī)材料和制造技術(shù)，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(shù)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(shù)制造的模型飛機。

　　這兩位學生的作品證明，3D打印技術(shù)能夠在保證產(chǎn)品質(zhì)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(shù)，我們的設(shè)計生產(chǎn)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(jīng)用3D打印技術(shù)制成了1.8磅重的名為“剃刀”的無人機的9個機體部件。經(jīng)過31個小時，利用“溶化疊加建模”技術(shù)。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(shè)備都屬于貨架產(chǎn)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(shù)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(wù)發(fā)展經(jīng)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(xiàn)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(yīng)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(wù)。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(shù)，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(zhì)上是執(zhí)行海事監(jiān)視任務(wù)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(yīng)對天氣和設(shè)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(gòu)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(lǐng)先的 3D 打印和增材制造解決方案供應(yīng)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(shù)，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(jù)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(shù)。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(shù)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(guān)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(shù)。這款腕帶追蹤控制器通過3D打印技術(shù)一次性打印而成，結(jié)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(wù)。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(chǎn)，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(jīng)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(shè)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(shù)據(jù)，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(nèi)有待發(fā)展

　　對比國外，盡管我國利用3D打印技術(shù)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(chǎn)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(shù)只需將圖紙輸入電腦，就可實現(xiàn)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(gòu)件的制造方面，湖南萌境智能三維技術(shù)有限公司董事長張波將3d打印技術(shù)運用于無人飛機制造領(lǐng)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(shù),在他的推動下，3D打印技術(shù)已開始應(yīng)用于國內(nèi)部分無人機零配構(gòu)件的制造。張波認為他推廣的產(chǎn)品之所以受到各公司技術(shù)高層青睞是因為這些產(chǎn)品可以使用由我國自主生產(chǎn)的材料、工藝不受制于人。在他的推動下3D打印技術(shù)已開始應(yīng)用于國內(nèi)部分無人機零配構(gòu)件的制造。

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

　　能風靡世界的，不僅是能賺錢的產(chǎn)品，也一定是那些能深刻改變?nèi)祟惿畹漠a(chǎn)品。實際上，現(xiàn)在的3D打印技術(shù)還不太成熟，而且在取得實質(zhì)性飛躍之前，生產(chǎn)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(shù)的未來發(fā)展道路才會是有序的、有質(zhì)量保證的。無人機與3D打印技術(shù)結(jié)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(shù)將助國內(nèi)外各類型的無人機在更多應(yīng)用領(lǐng)域走得更遠。