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早前的迪拜航空展上,无人机,美国无人飞行器制造商AuroraFlightSciences和3D打印公司Stratasys联合推出了世界首架3D打印喷气式无人机,航速可达241km/h。它的面世也意味着人类3D打印的技术又上了一个台阶。这驾高速无人机翼展3米,重量15千克,由Aurora设计,Stratasys生产。据了解,该3D打印无人机80%的组件都是借助熔融沉积造型术(FDM)制造,机身则用尼龙材料打印而成,发动机排气管则为金属,耐热性能好。3D打印技术在无人机生产领域已经初现峥嵘。充分利用3D打印技术的优点、尽量规避其风险将成为重中之重。本文将以此为出发点,从3D打印技术的优缺点分析其在无人机生产领域的作用。3D打印技术用于无人机产业的3大优势:
1.时效性
3D打印技术在无人机领域多应用于原型机设计环节,可以快速、低成本地制作原型机。无人机设计需要多次迭代,而传统的加工与装配工艺在这样的反复迭代过程中将耗费大量人力物力财力与时间。而完全不需开模的3D打印技术大大缩短了迭代周期,可快速制造、验证原型机,加速了产品从设计到实际使用的时间间隔,提升了企业的效率。验证后的原型机也可用于展示,这就大大加快了产品面市速度,新乡无人机培训,由此也增强了企业竞争力。2012年弗吉尼亚大学研制出第三架3D打印飞机,团队工程师大卫-舍弗尔称:“以前光设计建造一个塑料涡轮风扇发动机就需要两年时间,成本约25万美元。但使用3D技术,设计和建造这架飞机仅用4个月,成本大约2000美元。”生产周期的缩短是显而易见的。
2.经济性
3D打印“加法”的生产方式没有切割、磨削、腐蚀等;“减法”流程,实现原材料“需要多少用多少”,大大提高利用率,控制废料的产生;“一次成型”省去了模具、夹具和加工工具的费用;“本地化”生产模式省去了厂房和生产线的前期投入,以及中间的运输储存成本。CrucibleIndustrialDesign公司为空客A380上853个座位3D打印了带扣,每个带扣比传统钢制带扣质量减少85g,按飞机全寿命每减1kg可省45000L燃油计算,这会节省330万L燃油,价值2亿欧元的运营成本。
3.制造复杂零件优势明显
就传统制造而言,物体形状越复杂,制造成本越高。对3D打印机而言,制造形状复杂的物品成本不增加,制造一个华丽的形状复杂的物品并不比打印一个简单的方块消耗更多的时间、技能或成本。无人机产业,其所需要的加工精度、零件的复杂程度非常的高。而有一些零件(例如:截面为椭圆形的机翼、金属部件的中空或多孔(蜂巢)结构,如上图)是传统加工工艺无法制造出来的。3D打印技术的出现,使得这些先进零部件得以生产。
无人机的各行各业中的应用
现如今,“无人机”对我们来说,已经不是一个陌生的词汇了。无人机的全称是“无人驾驶飞机”,英文缩写为“UVA”, 是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。我们除了在航拍现场能看到它的身影,还能在物流、电力巡检、农业等领域见识到它的厉害,当下俨然已经进入无人机的“美好时代”。
媒体追逐的香饽饽
2013年,户外真人秀节目中穿插了大量的航拍镜头,这在给观众带来视觉冲击的同时,着实也让无人机火了一把。其以场景化、可视化的展现形式使得新闻报道更加完整、全盘、立体。
除了航拍,“无人机+新闻”还创造了更多可能。无人机参与重大灾害报道既能避免记者在危险区域采访时受到伤害,也能深入记者不能到达的区域。无人机参与重大活动报道,可以从更为立体、新颖的视角展现活动现场。
人民网总裁牛一兵表示,“用无人机采集图片、视频等新闻素材,具有安全、高效、及时等诸多优点。唯创新者强,唯创新者胜,无人机将为新闻行业带来新的发展机遇”。
不可否认,无人机已经成为各路媒体竞相使用的香饽饽。
电力巡检的好助手
随着无人机应用领域的不断延伸,它也成为了电力巡检的好助手。
传统的人工电力巡检方式,条件艰苦,效率低下,一线的电力巡查工偶尔还会遭遇“被狗撵”“被蛇咬”的危险。但如果把巡检对象换成一架装配有高清数码摄像机和照相机以及GPS定位系统的无人机,结果就大不一样了。它可沿着电网进行定位自主巡航,实时传送拍摄影像,监控人员可在电脑上同步收看与操控,大大提高了电力线路巡检的工作效率、应急抢险水平和供电可靠率。
在山洪暴发、地震灾害等紧急情况下,新乡无人机培训机构,无人机可对线路的潜在危险进行勘测与紧急排查,丝毫不受路面状况影响,既免去人员攀爬杆塔之苦,又能勘测到人眼的视觉死角,对于迅速恢复供电很有帮助。
农业应用的新势力
航拍让大众消费市场认识无人机,而在农用耕地植保领域,无人机也已发展成了一股新势力。
华南农业大学教授罗锡文在接受采访时说:“中国18亿亩耕地有巨大的农业植保需求,目前无人机的农业植保需求正在不断上升。”
国家农业信息化工程技术研究中心主任赵春江表示,无人机在农业领域的应用主要有几个方面,包括农业参数的获取、支持作物栽培信息管理的信息获取、作物育种更加精细化的信息获取、典型灾害信息获取。“农业关注的水分等农业参数,无人机遥感检测都可以获得。此外还可以获得冬小麦养分信息等,以服务相应的决策分析。”他解释说。
此外,无人机在农业应用上还展示了其他的优势。一是作业效果高、质量好;二是适应性广,地面装备不能进入的区域无人机可以在空中作业;三是作业成本低。
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