空客、捕食者无人机和多材料3D打印技术

本周，福布斯网站上有一篇很棒的关于3D打印技术的文章，已经在各大社会媒体中流传开来。该文章探索了应用于飞机的全尺寸3D打印技术进展，并为某款正在设计阶段的空客客机提出一种“概念机身”。

我对EADS（空客的母公司）的产品关注已久，看上去他们在把3D打印技术应用于飞机和防御体系产品的制造方面有着极大进展——尤其是在3D打印机翼、无人驾驶飞行器（UAV）甚至新型防弹衣（！）的发展方面，其中后者的基础是复杂的3D打印几何结构，工作原理如同肌肉，在遇到某个方向的击打后会收缩变得更加紧实。

Airbus Concept Plane with 3D Printed 'Sun Roof'

这其中最有趣的是他们在最终产品系统或部件上3D打印技术的创新应用，正是在这里，3D打印技术在航空航天领域上的优势才最为显著。

The Hollow Wing Bone of a Bird with Visible Trusses

让我们以机翼举例。告诉那些最近没有温习过鸟的解剖图的人，鸟的翅膀跟机翼（见上图）非常相似：为适应飞行它是中空的——但中间充满交叉的支架或桁架，在把整体重量保持在最小的同时加强了结构强度。但模仿鸟骨几何结构需要很多人造组装部件和大量的细节元件——这些都会增加最终机翼结构的重量。

Aircraft Wing – Similar in Internal Design to the Bird's Wing

现在想象一下，如果包含其复杂中空/桁架结构的整个机翼可以像在自然中制造一样——一步完成——不用细节元件。这种“长成的”机翼会比任何流水线上生产出来的机翼都更牢固、更轻巧。再多想一步，你可以想象一架UAV或捕食者无人机，几乎可以完全靠3D打印机制作出来。它将可以比任何现在应用中的无人机都飞得更快、更高、时间更长、有效负载更大。

The 'Eitan' UAV with the Wingspan of a Boeing 737 – Can 3D Printing Give us the Same Capabilities in a Smaller Platform?

我们能再往远处想想吗？想象一下如果我们可以制造那一架3D打印无人机——但这次是利用多材料3D打印机——例如是Objet Connex系统的。这就可以通过利用不同的多材料强度梯度更好地优化负载分布——都在这个无缝结构内。你可能已经见过以下这张图片了——它来自我们最近的教育博客“3D打印材料分布”（蒙Payne和Michalatos提供），它把这种概念进行了更细致的分析。从上文看一下透明材料内部的白色材料如何协助支持负载分布的——而白色和透明材料是同时3D打印在一起的，是相互连接的同一块。

Truss Support using Rigid Clear and Rigid White Materials – 3D Printed in a Single Production Step on the Objet Connex

我们在开始提到的福布斯的文章也提供了一些Objet Connex的良好例证——但是通过引证以上的模型概念，未来的飞机制造商可以制造单独的机翼或机身，使它们“想强就强，要轻则轻”。

谈到飞机，以下图片中的3D打印飞机原型长仅有25厘米，由Objet Connex 500多材料3D打印机制造。

飞机的主要部分（机身，引擎，螺旋桨叶片等）是通过把刚性黑色和刚性白色材料的混合物同各种灰色“数字材料”媒介物一起喷出形成，而后者是由选择性黑白材料混合物组成。除了透明的窗户和螺旋桨轴帽（分别打印之后粘到相应位置）之外，这部模型就没有组装的部分了。

Objet Connex 3D Model Showing Fine Details and Multi-Materials

Objet Connex 3D Printers Produce Smooth Results with Glossy Surfaces

也许不久以后，我们就可以迎来金属和多材料结合的3D打印技术共同制造飞机的全新时代，届时，有着“天窗”概念的空客乃至一个全新系列的高级超强功能微型无人机都将实现。无论是哪种飞机，未来每一分钟都在变得更加激动人心！