以色列理工學(xué)院學(xué)生制作的3D打印飛機(jī)完成首次試飛

導(dǎo)讀：3D打印用在飛機(jī)設(shè)計(jì),、制造領(lǐng)域的案例越來越多,，這其中既包括大型的載人飛機(jī)的零部件打印,，也包括無人機(jī)的制造，總的來講在提高研發(fā)效率和降低制造成本方面的優(yōu)勢已經(jīng)非常明顯,。

2020年6月28日,，南極熊從外媒獲悉，來自Technion-以色列理工學(xué)院的學(xué)生和工作人員成功完成了A3TB（主動式空氣彈性飛機(jī)試驗(yàn)臺）的首次試飛,，這是一個(gè)用于研究飛機(jī)動力學(xué)和機(jī)翼靈活性的實(shí)驗(yàn)裝置,。這架無人駕駛飛機(jī)完全是3D打印的，并在3月舉行的第60屆以色列航空航天科學(xué)年會期間贏得了學(xué)生項(xiàng)目競賽,。試飛在5月15日進(jìn)行,。

3D打印飛機(jī)首次試飛,，圖片來自Technion

設(shè)計(jì)現(xiàn)代飛機(jī)

在設(shè)計(jì)現(xiàn)代飛機(jī)時(shí)，需要考慮的因素有很多,，比如油耗和有害氣體的排放,。通常情況下，減輕飛機(jī)本身的重量可以帶來可觀的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益,，但簡單地去掉一些部件并不總是可行的,。相反，可以通過設(shè)計(jì)的選擇來抵消重力的作用,，比如大翼展來減少阻力,，增加升力。然而長翼會導(dǎo)致彎曲和結(jié)構(gòu)震顫,，因此需要通過模擬和試飛來建立控制機(jī)制,。

A3TB（主動式空氣彈性飛機(jī)試驗(yàn)臺）

在進(jìn)行試飛時(shí)，墜毀的可能性是存在的,，所以試驗(yàn)臺應(yīng)該是可重復(fù)的,，而且價(jià)格應(yīng)該相當(dāng)便宜。A3TB就是這樣,，只需要一臺3D打印機(jī)就可以在很短的時(shí)間內(nèi)制作出來,。它的重量為10公斤，但翼展為3米,，允許團(tuán)隊(duì)在飛行過程中評估其性能,，以便根據(jù)真實(shí)的飛行數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)控制和穩(wěn)定機(jī)制。

領(lǐng)導(dǎo)這個(gè)項(xiàng)目的Daniella Raveh教授說："成功的飛行標(biāo)志著研究,、測試和設(shè)計(jì)計(jì)劃的起點(diǎn),。我們開發(fā)的概念，以及在3D打印機(jī)上打印整架飛機(jī)的可能性,，為設(shè)計(jì)飛機(jī)提供了相當(dāng)大的自由度,，與復(fù)合材料或金屬制成的飛機(jī)相比，我們制作的飛機(jī)具有巨大的成本優(yōu)勢,。由于是測試飛機(jī),，預(yù)計(jì)會在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)墜毀，這些特點(diǎn)使得在不需要大量投資的情況下進(jìn)行許多改進(jìn)成為可能,。"

5月份的試飛表明，目前的設(shè)計(jì)能夠在海平面上水平飛行,。據(jù)團(tuán)隊(duì)介紹,，這次飛行標(biāo)志著飛機(jī)研發(fā)的一個(gè)重要里程碑。

Raveh教授最后說："小組目前正在研究一種自動控制機(jī)制,，將在未來幾個(gè)月內(nèi)安裝在第二代飛機(jī)A3TB-G2上,，我們希望在不久的將來報(bào)告更多有趣的結(jié)果",。

Daniella Raveh教授和學(xué)生們在一起，照片來自Technion

其他3D打印飛機(jī)/無人機(jī)

近年來,，我們看到快速成型制造被越來越多地應(yīng)用于航天和航空領(lǐng)域,。國航空公司（British Airways）指出：“ 3D打印是朝著航空業(yè)可持續(xù)發(fā)展的未來邁出的重要一步，因?yàn)榇蛴�機(jī)所生產(chǎn)的零件既堅(jiān)固又耐用,，與傳統(tǒng)組件一樣,，重量減輕了55％。在飛機(jī)使用壽命期間,，重量每減輕1公斤,，最多可以減少25噸二氧化碳的排放�,！�

2016年,，全球第一架3D打印飛機(jī)問世了，空中客車公司成功造出了世界上首架利用3D打印技術(shù)制造的飛機(jī)Thor,，并且在柏林國際航空展上亮相,，迷你飛機(jī)Thor在周圍多架巨型噴氣機(jī)的圍繞下，Thor顯得十分矮小,，但是依舊引人注目,，因?yàn)檫@架小型空客飛機(jī)是全球第一架3D打印飛機(jī)。

沒有窗戶,，重量只有21公斤,，長不到4米，無人機(jī)Thor好像是一個(gè)大型白色飛機(jī)模型,。Thor是“高科技目標(biāo)在現(xiàn)實(shí)中的測試”(Test of High-tech Objectives in Reality)的縮寫,。

相比于客機(jī)，將3D打印用于無人機(jī)上顯然更容易實(shí)現(xiàn),。在空客的“2016創(chuàng)新日”活動期間,，空客“新興技術(shù)和理念”負(fù)責(zé)人Peter Sander向媒體介紹，空客已經(jīng)設(shè)計(jì),、制造且測試了一架全3D打印無人機(jī),。

在Thor生產(chǎn)過程中，唯一沒有使用聚酰胺材料進(jìn)行3D打印的部分是電子元件,。

2019年,，長春理工大學(xué)光電信息學(xué)院機(jī)電工程分院的大四學(xué)生王鐵霖，利用3D打印技術(shù)制造出近千個(gè)無人機(jī)零件,，利用碳纖維cnc加工技術(shù)制造了50多件無人機(jī)機(jī)架,，均通過網(wǎng)絡(luò)銷售全國。在學(xué)校,，很多同學(xué)都特別喜歡看王鐵霖練習(xí)操控?zé)o人機(jī),。彈射,，翻轉(zhuǎn)……王鐵霖總會用熟練的手法，控制無人機(jī)上演讓人意想不到的動作,。

上大學(xué)后,，王鐵霖接觸到了穿越機(jī)，也就是專業(yè)的競速無人機(jī),，因?yàn)榻佑|到這個(gè)領(lǐng)域,，他便慢慢開始自學(xué)3D打印技術(shù)和solidworks三維建模，從而設(shè)計(jì)出自己喜歡的穿越機(jī)機(jī)架和零件,。他設(shè)計(jì)的第一架穿越機(jī)機(jī)架是鐵錨一代,，參加了2017年吉林省多旋翼四軸繞標(biāo)競速，拿到第一名的名次,。目前他已經(jīng)完成了鐵錨二代穿越機(jī)機(jī)架,，它的加速能力特別強(qiáng)，推重比特別大,，安裝完零件后,，兩秒鐘就能達(dá)到每小時(shí)180公里的極速。此外,，他還特意用3D打印技術(shù)打出來一個(gè)GoPro的支架,，二代機(jī)架和大量零件目前已經(jīng)通過網(wǎng)絡(luò)銷售到各地。第三代鐵錨機(jī)架目前還在制造中,，其結(jié)構(gòu)更加合理,，重量更輕，強(qiáng)度更高,，更適合主流的小尺寸攝像頭和小尺寸塔式的飛控和電調(diào),，會有比二代更快的速度和更快的響應(yīng)。

從高中到大學(xué),，王鐵霖能夠堅(jiān)持研究無人機(jī),，離不開母親的支持。除了母親的支持外,，王鐵霖還非常感謝他的大學(xué)輔導(dǎo)員張永祥,。因?yàn)閺埨蠋煼浅ＶС炙�的愛好，始終幫他與學(xué)校溝通,，使他現(xiàn)在有了自己獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室（大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新基地）,，業(yè)余時(shí)間張老師也會和他一起玩無人機(jī)。

3D打印制造飛機(jī),、無人機(jī)成為新的潮流,，尤其在開發(fā)測試階段，具有不可比擬的優(yōu)勢,。