一架无人机,打印完直接装配,只补了几个螺纹孔。

Starke Additive最近交给Ferra Labs的这批件,无人机结构件。

全金属镂空骨架,晶格贯穿外壳,电池舱和电子模块安装位直接长在机体里,四轴臂、电机座一体成型。

传统加工遇到这个设计,往往需要拆成几十个零件焊接。

看图里那个桶形骨架。

外壁是不规则镂空,不是均匀打孔,是拓扑优化之后的有机形态。

每一个开口的位置和大小,都是力学计算的结果,材料只留在真正受力的地方。

顶部是蜂窝状穹顶,用来保护内部传感器,同时控制重量。

底部骨架向外撑开,兼做起落架。

这些特征如果用CNC来做,要专用夹具,进刀困难,而且起落架与机体的一体化连接需要焊接再补加工。

增材制造只需一次构建,几何关系在打印仓里就定好了了,装配也简单。

这批件用的是电子束熔融(EBM),GE旗下Colibrium Additive的设备,材料是钛合金。

EBM和LPBF(激光粉末床)的根本差异是构建环境。EBM在真空腔体内工作,粉末床整体维持在600–700°C。

这个温度场让零件在构建过程中均匀受热、均匀冷却,残余应力低。

钛合金在这个条件下的冶金质量接近锻件,疲劳性能有保障。

对无人机结构件来说,这一点很关键。

振动载荷、气动冲击、反复起降,都是疲劳失效的来源。

表面粗糙一点可以后处理,内部有残余应力或微裂纹,很难接受。

选激光还是电子束,主要看零件的失效模式。

项目负责人Bruno LE RAZER特别提到:

认真做了DfAM,主动减少了支撑结构。

支撑结构在金属打印里是个容易被低估的变量。

它在打印时支撑悬垂面,防止变形,但打印完之后要去除。

去除本身是风险。

手工敲击或机械切割,都会在接触面留下残余应力和表面损伤。

去除面通常需要再加工,加工就是新的装夹,新的装夹就是新的基准误差。

减少支撑的方法是从设计端介入。

回到标题的问题,无人机的制造边界。

几何复杂度,现在基本不是边界了。

晶格、薄壁、内流道、一体化多功能结构,EBM和LPBF都可以实现,区别只是工艺和后处理。

边界有两个。

一是尺寸。

EBM的构建仓通常较小,更大的机体要么分件打印再连接,要么换工艺。

二是设计。

打印不会帮你优化设计,它只负责把你给的几何形状做出来。

DfAM是门槛,需要在设计阶段把制造逻辑、力学逻辑、装配逻辑同时考量,这决定了无人机结构件能不能直接用。

#DED #增材制造 #3D打印 #无人机

打开网易新闻 查看精彩图片
打开网易新闻 查看精彩图片
打开网易新闻 查看精彩图片
打开网易新闻 查看精彩图片