早前的迪拜航空展上，美國無人飛行器制造商AuroraFlightSciences和3D打印公司Stratasys聯(lián)合推出了世界首架3D打印噴氣式無人機，航速可達241km/h。它的面世也意味著人類3D打印的技術(shù)又上了一個臺階。這駕高速無人機翼展3米，重量15千克，由Aurora設(shè)計，Stratasys生產(chǎn)。據(jù)了解，該3D打印無人機80%的組件都是借助熔融沉積造型術(shù)（FDM）制造，機身則用尼龍材料打印而成，發(fā)動機排氣管則為金屬，耐熱性能好。

3D打印技術(shù)在無人機生產(chǎn)領(lǐng)域已經(jīng)初現(xiàn)崢嶸。充分利用3D打印技術(shù)的優(yōu)點、盡量規(guī)避其風險將成為重中之重。本文將以此為出發(fā)點，從3D打印技術(shù)的優(yōu)缺點分析其在無人機生產(chǎn)領(lǐng)域的作用。

3D打印技術(shù)用于無人機產(chǎn)業(yè)的4大優(yōu)勢

1.時效性

3D打印技術(shù)在無人機領(lǐng)域多應用于原型機設(shè)計環(huán)節(jié)，可以快速、低成本地制作原型機。

無人機設(shè)計需要多次迭代，而傳統(tǒng)的加工與裝配工藝在這樣的反復迭代過程中將耗費大量人力物力財力與時間。而完全不需開模的3D打印技術(shù)大大縮短了迭代周期，可快速制造、驗證原型機，加速了產(chǎn)品從設(shè)計到實際使用的時間間隔，提升了企業(yè)的效率。驗證后的原型機也可用于展示，這就大大加快了產(chǎn)品面市速度，由此也增強了企業(yè)競爭力。

2012年弗吉尼亞大學研制出第三架3D打印飛機，團隊工程師大衛(wèi)-舍弗爾稱：“以前光設(shè)計建造一個塑料渦輪風扇發(fā)動機就需要兩年時間，成本約25萬美元。但使用3D技術(shù)，設(shè)計和建造這架飛機僅用4個月，成本大約2000美元。”生產(chǎn)周期的縮短是顯而易見的。

2.經(jīng)濟性

3D打印“加法”的生產(chǎn)方式?jīng)]有切割、磨削、腐蝕等；“減法”流程，實現(xiàn)原材料“需要多少用多少”，大大提高利用率，控制廢料的產(chǎn)生；“一次成型”省去了模具、夾具和加工工具的費用；“本地化”生產(chǎn)模式省去了廠房和生產(chǎn)線的前期投入，以及中間的運輸儲存成本。

CrucibleIndustrialDesign公司為空客A380上853個座位3D打印了帶扣，每個帶扣比傳統(tǒng)鋼制帶扣質(zhì)量減少85g，按飛機全壽命每減1kg可省45000L燃油計算，這會節(jié)省330萬L燃油，價值2億歐元的運營成本。

3.制造復雜零件優(yōu)勢明顯

就傳統(tǒng)制造而言，物體形狀越復雜，制造成本越高。對3D打印機而言，制造形狀復雜的物品成本不增加，制造一個華麗的形狀復雜的物品并不比打印一個簡單的方塊消耗更多的時間、技能或成本。

無人機產(chǎn)業(yè)，其所需要的加工精度、零件的復雜程度非常的高。而有一些零件（例如：截面為橢圓形的機翼、金屬部件的中空或多孔（蜂巢）結(jié)構(gòu)，如上圖）是傳統(tǒng)加工工藝無法制造出來的。3D打印技術(shù)的出現(xiàn)，使得這些先進零部件得以生產(chǎn)。

4.材料選擇的多樣性

傳統(tǒng)的制造機器在切割或模具成型過程中不能輕易地將多種原材料融合在一起，而隨著多材料3D打印技術(shù)的發(fā)展，我們有能力將不同原材料融合在一起。以前無法混合的原料混合后將形成新的材料，這些材料色調(diào)種類繁多，具有獨特的屬性或功能。

國內(nèi)發(fā)展瓶頸

1.國內(nèi)3D打印技術(shù)不成熟

相比于歐美發(fā)達國家，中國的3D打印技術(shù)尚處在起步階段，特別是關(guān)鍵核心零部件方面幾乎是一片空白。比如激光器，我們就只能進口美國、德國的設(shè)備。國內(nèi)3D打印技術(shù)的不成熟，造成的直接后果就是國外公司對于3D打印材料漫天要價。

當前階段，3D打印的主要成本在于3D打印材料的購買，而國外公司往往通過壟斷3D打印材料牟利?，F(xiàn)階段3D打印材料的主要類型是塑料、液態(tài)樹脂和金屬粉末。3Dsystems和Stratasys公司主要供應前兩種材料，從公司材料的銷售毛利率來看，近些年來基本保持在50%以上，利潤巨大。

3Dsystems毛利率

正由于3D打印材料被國外公司壟斷，價格偏高，導致3D打印技術(shù)遲遲無法在國內(nèi)得到大批量的使用。

2.3D打印材料種類偏少

放眼世界，目前工業(yè)領(lǐng)域適用的金屬材料只有10余種，鋁硅合金、鈦合金、鎳合金和不銹鋼比較成熟，新一點的材料有3DXNanoESD碳納米管燈絲。3D打印受限于耗材種類、性能的研究，在很多領(lǐng)域還不能取代傳統(tǒng)的工業(yè)加工方式。

雖然3D打印技術(shù)目前在我國無人機產(chǎn)業(yè)中還沒有被大規(guī)模地應用，但是從長遠來看，隨著國家投入的進一步加大、耗材技術(shù)的進一步提升，3D打印技術(shù)由于其種種傳統(tǒng)加工方式無法比擬的優(yōu)勢，一定會在無人機產(chǎn)業(yè)中大有作為，成為無人機產(chǎn)業(yè)中不可或缺的加工工藝，很大程度上改變無人機制造企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營方式，助力我國無人機制造技術(shù)的發(fā)展提升。

來源：慧聰網(wǎng)