另辟蹊径的国防策略，3D 打印无人机

| 3DScienceValley · 2023/03/23

根据人民网军事频道，美军当前在无人机领域的研究重点已经转移到小型化和技术化的方向上，这也间接说明了无人机小型化和技术化的重要战略意义。

3D打印蜂窝结构的无人机发动机
© Cobra

根据人民网，国外相关专家表示，如果仿生无人机被投入未来战场配合执行跟踪定位、精确打击等任务，面对它们与一般昆虫外形和飞行状态几乎一致的特点，当前战场上的通用雷达或其他侦察手段很难作出准确判断，它们将会对敌防空进行有效打击。

国防领域的增材制造

在这里，从设计优化到产品交付，国防军工领域的3D打印对产品的精度、机械性能、质量一致性、交期等交付能力要求非常严格。

仿生技术

根据人民网军事频道，美国伊利诺伊大学香槟分校航空机器人与控制实验室发布了一款号称是“世界最先进的扑翼/蝙蝠无人机”，该无人机的部分零件通过3D打印而成，总重92克，飞行起来酷似一只蝙蝠，能够完成数据的搜集和传输，使得端外人员依托其进行数据采集和分析。

根据3D科学谷，特别是用于异形、结构一体化、薄壁、薄型翅片、微通道、十分复杂的形状、点阵结构等加工，3D打印具有传统制造技术不具备的优势。

除此之外，美国陆军研究实验室发布了一款3D打印扑翼无人机Robo-Raven。其采用了市场上就可以购买到的发射机和接收机，续航时间10到15分钟。这款无人机可以搭配单兵作战使用，有效对目标区域实施侦察。美国将仿生技术运用到小型无人机上，提升了其无人机在侦察时的隐蔽性，将会在一定程度上提高美军的作战效率。

人民网显示，人工智能正逐渐成为战争形态质变的第一推动力，以无人作战飞机为代表的智能化武器装备得到了空前的重视和发展，无人机智能协同空战作为一种可以预见的全新的作战力量，将作为体系作战能力生成的有效途径，不仅会给未来空战样式带来巨大变革，也将对航空兵作战样式产生冲击与颠覆。

系统化量产思维

根据3D科学谷的市场观察，无人机系统 (UAS) 制造商以越来越多的方式部署增材制造 (AM)，这其中通用原子航空系统公司GA-ASI 正在使用的每一种 AM 增材制造技术，这包括从整个公司的更基本的原型制作到大规模的制造整个无人机前端。总而言之，该通用原子航空系统公司GA-ASI使用的3D打印技术从熔融沉积建模（小面积到大面积增材制造）、选区激光烧结、激光粉末床熔融 (LPBF)、定向能量沉积和粘结剂喷射等。到目前为止，GA-ASI 目前有超过 240 个部件在其最新的 UAS无人机上飞行，GA-ASI的目标是在其小型 UAS 无人机上有 30% 到 80% 的部件是 3D 打印的。

GA-ASI 和 Divergent 之间建立了合作伙伴关系，Divergent 旗下的Czinger自适应生产系统 (DAPS) 具有量产化增材制造无人机的潜力。在一个典型的案例中，通过设计整合，零件数量从 180 个组件减少到仅四个。要组装所有四个零件，每个零件都可以在SLM Solutions的NXGXII 设备上进行3D打印，需要不到 15 分钟的时间。换句话说，完成制造这个无人机机身可能只需要一天的时间。开发时间仅为三到六个月，同时开发成本降低了 50%，经常性成本节省估计为 55% 到 75%。

不仅仅可以用于汽车零件的离散化制造，还可以用于无人机的自动化制造管理，这展示了自适应生产系统 (DAPS) 的优势，制造商必须构建系统级解决方案才能获得所有这些优势。不能只专注于一小块拼图，解决整个问题需要从系统层面思考，建立系统化解决方案。

提升性能

根据3D科学谷的市场观察，3D打印正在成就无人机新的制造和商业模式，一个典型的案例是A33N无人机发动机，这款无人机带有风冷式气缸的发动机，其气缸中集成了3D打印点阵结构，由Cobra通过nTopology的软件设计，通过雷尼绍四激光器设备RenAM 500Q制造。此前，Cobra 带有翅片式式热交换结构的气缸产品已经商业化。与翅片式设计相比，带3D打印点阵结构的气缸是面向增材制造的新一代设计，与上一代产品相比，在以下两个方面得到了优化：在热交换性能，发动机紧凑性、轻量化方面得到了提升，这些提升将有助于延长无人机飞行时间；3D打印点阵结构所需的后处理工作量减少。Cobra测试结果显示，这款发动机散热性能优于Cobra当前的主力翅片式设计。

3D打印点阵结构可以减轻气缸重量。任何额外的重量都会给无人机有效载荷、飞行距离和性能带来不利影响，冷却管道上的压力下降量与机身上的阻力大小直接相关，在这种情况下，无人机可以更长，更有效地飞行。