小型無人駕駛飛行器（UAV）是一種非常靈活而方便的設備，經常被用于空中勘測、攝影和環境監測領域。但設計制造一架UAV卻是十分費時而又昂貴的。日前，謝菲爾德大學（University of Sheffield）先進制造研究中心（AMRC）與波音公司的新設計及原型制作小組合作，使用先進的設計工具和3D打印技術設計并試制了一架創新小型無人駕駛飛機。
這家UAV的機身部分是采用熔融沉積成型（FDM）技術3D打印出來的。為了節省材料成本和制造時間，AMRC團隊在設計每個零部件的結構時都考慮到了增持制造的因素，以便它可以無需任何支撐材料進行打印。
“了解了FDM工藝的能力和相關的軟件以后，我們就能夠設計許多獨特的功能并能防止在實際制造時出現變形。”AMRC的開發工程師Mark Cocking說。
使用Stratasys公司的Fortus 900mc FDM 3D打印機，開發團隊能夠把機翼結構從簡單的機翼蒙皮改進為集成了加強物的更為復雜的設計。半殼式內部結構則有助于防止3D打印過程中出現變形，在飛行中能承受空氣動力載荷，并可以很容易地組裝。“通過Fortus 900，構成機身的所有零部件都被集成到一個單一的結構中，使用ABS-M30材料，不到24小時即可一次打印完成，” Cocking說。“在使用增材制造之前，制作這個機身將需要超過120小時。”
“適合空氣動力學性能的多樣化需求和FDM制造技術的最佳配置似乎是混合翼身。”開發工程師John Mann說，他領導了細節設計。“這種類型的設計具有許多優點，最重要是，其每個半跨度的平滑前緣和后緣很適于FDM技術制造”。
最終的機身僅由九個部分組成：兩個機翼、兩個升降副翼、兩個翼梁、兩個翼端圍欄和一個中心脊柱。據了解，所有這些零件都是3D打印而且沒有使用支撐材料。
“這架UAV成品擁有1.5米的翼展，重量不到2公斤，并很容易從中間分為兩半，以便運輸。”AMRC稱。
在Peak District的第一次測試中，該機表現出良好的穩定性，飛行時氣動噪聲低。“在飛行試驗成功后，我們又給它加了翼梢小翼和雙涵道風扇推進系統。”高級設計工程師Garth Nicholson說。“未來的開發規劃包括飛行參數全機載數據記錄，通過GPS自主運行，并通過表面變形技術控制。我們也正在檢驗新的涵道風扇的設計。”
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