Nomad Prototypes利用MSLA技术打印出比传统FDM技术坚固3倍的无人机零件

南极熊导读：无人机（UAV）在增材制造领域一直备受关注，尤其是在军事应用方面。新一代光聚合物树脂正在应用于大型3D打印技术，可能改变目前军事领域中3D打印无人机的发展趋势。

△第一代树脂无人机组装后进行适合性测试，然后进行喷砂以进行最终的陶瓷涂层处理

2024年5月24日，南极熊获悉，阿拉伯联合酋长国的一家公司Nomad Prototypes利用低成本的掩模立体光刻（MSLA）技术，采用Liqcreate StrongX树脂成功3D打印出一架四旋翼无人机。该公司创始人Phillip Keane认为，结合掩模立体光刻技术和双固化树脂，可以生产出比传统熔融沉积成型（FDM）技术更为坚固的3D打印无人机。

Keane说：“对于小型多旋翼飞行器和小型业余级固定翼飞行器来说，丝材挤出是没有问题的，但如果要扩大专业级固定翼无人机的尺寸，就会遇到真正的问题。FDM会产生各向异性的打印效果，而固定翼飞机上的动态力非常复杂，普通的挤压技术在强度和重量方面都无法满足要求。3D打印无人机的全部意义在于最大限度地减轻重量，但如果为了弥补各向异性而倾向于在结构壁上增加更多层次，那么很快就会达到最好只使用玻璃纤维或碳纤维的地步。”

△采用nTop设计的无人机外壳放在实验室烤箱中，即将进行热固化

MSLA 3D打印无人机的开发

在其它应用中，纤维加固成本过高且劳动密集，而无人机生产则可从3D打印技术中获益。Keane在新加坡南洋理工大学获得硕士学位时就开始研究无人机，在过去的十年中，他探索了从FDM到选择性激光烧结和多射流熔融(Multi Jet Fusion)等各种3D打印无人机的方法。

通过Nomad Prototypes，Keane开始接触掩模立体光刻技术。由于Liqcreate Strong X是一种双固化树脂，因此首先要用紫外线（UV）硬化，然后再进行热固化以提高强度。然后对无人机进行喷砂和陶瓷涂层处理，以提高耐用性和抗紫外线能力。据Keane称，Strong X是市场上强度最高的树脂之一。

Keane说道：“利用Liqcreate树脂和nTop软件，我们能够制造厚度仅为500微米的壁厚。通常情况下，薄壁在树脂打印过程中会坍塌，但晶格在打印过程中起到了支架的作用，这意味着我们可以打印出比Liqcreate公司想象的还要薄得多的机身结构。”

除了3D打印外壳外，这款无人机还配备了7000 mAH电池，可让它在无有效载荷的情况下飞行37分钟，在载重500克的情况下飞行22分钟。Nomad已开始研发其第二代机型，该机型将是一款模块化无人机，可转换为固定翼垂直起降(VTOL)飞行器。这款无人机将采用坚固、柔韧的树脂制成，并采用拓扑优化的机翼，设计得轻薄耐用，该公司声称这是FDM无法实现的。

△第二代树脂无人机模型渲染图

3D打印可以使无人机设计快速迭代

第三代无人机将采用高强度颗粒的熔融颗粒制造（FGF）3D打印技术，其中翼展扩大到3.2米。这家阿联酋公司利用MATLAB开发了自定义尺寸算法，用于创建固定翼飞机的几何图形。在制造更大的FGF飞行器之前，它们将使用第二代固定翼树脂无人机来验证该算法。

Keane解释说：“一些新型颗粒的碳纤维含量极高，甚至达到50%。这种高含量的碳纤维无法通过传统的长丝打印技术实现，因为长丝过于坚硬容易断裂。因此，利用这些颗粒可以打印出比普通FDM长丝强度高3倍以上的零件，从而减少了各向异性带来的问题。我们可以有效地打印出更薄的部件，同时保持结构的高强度，这使得颗粒材料在固定翼无人机上的应用变得可行。”

该公司计划于2024年5月27日在阿布扎比能源中心举行的阿联酋制造比赛上进一步展示它们的技术。无论比赛结果如何，3D打印无人机在各种领域的应用似乎都是未来军事发展的必然趋势之一。