Nomad Prototypes利用MSLA技術打印出比傳統FDM技術堅固3倍的無人機零件

無人機（UAV）在增材制造領域一直備受關注，尤其是在軍事應用方面。新一代光聚合物樹脂正在應用于大型3D打印技術，可能改變目前軍事領域中3D打印無人機的發展趨勢。

2024年5月24日，南極熊獲悉，阿拉伯聯合酋長國的一家公司Nomad Prototypes利用低成本的掩模立體光刻（MSLA）技術，采用Liqcreate StrongX樹脂成功3D打印出一架四旋翼無人機。該公司創始人Phillip Keane認為，結合掩模立體光刻技術和雙固化樹脂，可以生產出比傳統熔融沉積成型（FDM）技術更為堅固的3D打印無人機。

Keane說：“對于小型多旋翼飛行器和小型業余級固定翼飛行器來說，絲材擠出是沒有問題的，但如果要擴大專業級固定翼無人機的尺寸，就會遇到真正的問題。FDM會產生各向異性的打印效果，而固定翼飛機上的動態力非常復雜，普通的擠壓技術在強度和重量方面都無法滿足要求。3D打印無人機的全部意義在于最大限度地減輕重量，但如果為了彌補各向異性而傾向于在結構壁上增加更多層次，那么很快就會達到最好只使用玻璃纖維或碳纖維的地步。”

MSLA 3D打印無人機的開發

在其它應用中，纖維加固成本過高且勞動密集，而無人機生產則可從3D打印技術中獲益。Keane在新加坡南洋理工大學獲得碩士學位時就開始研究無人機，在過去的十年中，他探索了從FDM到選擇性激光燒結和多射流熔融(Multi Jet Fusion)等各種3D打印無人機的方法。

通過Nomad Prototypes，Keane開始接觸掩模立體光刻技術。由于Liqcreate Strong X是一種雙固化樹脂，因此首先要用紫外線（UV）硬化，然后再進行熱固化以提高強度。然后對無人機進行噴砂和陶瓷涂層處理，以提高耐用性和抗紫外線能力。據Keane稱，Strong X是市場上強度最高的樹脂之一。

Keane說道：“利用Liqcreate樹脂和nTop軟件，我們能夠制造厚度僅為500微米的壁厚。通常情況下，薄壁在樹脂打印過程中會坍塌，但晶格在打印過程中起到了支架的作用，這意味著我們可以打印出比Liqcreate公司想象的還要薄得多的機身結構。”

除了3D打印外殼外，這款無人機還配備了7000 mAH電池，可讓它在無有效載荷的情況下飛行37分鐘，在載重500克的情況下飛行22分鐘。Nomad已開始研發其第二代機型，該機型將是一款模塊化無人機，可轉換為固定翼垂直起降(VTOL)飛行器。這款無人機將采用堅固、柔韌的樹脂制成，并采用拓撲優化的機翼，設計得輕薄耐用，該公司聲稱這是FDM無法實現的。

3D打印可以使無人機設計快速迭代

第三代無人機將采用高強度顆粒的熔融顆粒制造（FGF）3D打印技術，其中翼展擴大到3.2米。這家阿聯酋公司利用MATLAB開發了自定義尺寸算法，用于創建固定翼飛機的幾何圖形。在制造更大的FGF飛行器之前，它們將使用第二代固定翼樹脂無人機來驗證該算法。

Keane解釋說：“一些新型顆粒的碳纖維含量極高，甚至達到50%。這種高含量的碳纖維無法通過傳統的長絲打印技術實現，因為長絲過于堅硬容易斷裂。因此，利用這些顆粒可以打印出比普通FDM長絲強度高3倍以上的零件，從而減少了各向異性帶來的問題。我們可以有效地打印出更薄的部件，同時保持結構的高強度，這使得顆粒材料在固定翼無人機上的應用變得可行。”

該公司計劃于2024年5月27日在阿布扎比能源中心舉行的阿聯酋制造比賽上進一步展示它們的技術。無論比賽結果如何，3D打印無人機在各種領域的應用似乎都是未來軍事發展的必然趨勢之一。

來源：南極熊