Khung máy bay không người lái chỉ nặng 6 gram đã được sản xuất thành công bằng công nghệ in 3D thiêu kết laser chọn lọc (SLS) và vật liệu tiên tiến của TPM3D. Kết quả này cho thấy công nghệ sản xuất bồi đắp đang giúp các nhà sản xuất máy bay không người lái tạo ra những thiết kế nhẹ hơn, chắc chắn hơn một cách nhanh chóng và hiệu quả.
Khi máy bay không người lái ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực – từ lập bản đồ và nông nghiệp đến cứu hộ, đua xe và kiểm tra – các nhà sản xuất đang phải đối mặt với áp lực ngày càng tăng để giảm trọng lượng trong khi vẫn duy trì hiệu suất. Công nghệ in 3D, đặc biệt là SLS, đang chứng tỏ là một công cụ có giá trị trong việc đáp ứng những yêu cầu này.
Theo Precedence Research, thị trường máy bay không người lái in 3D toàn cầu dự kiến sẽ tăng từ 812 triệu USD vào năm 2024 lên 3.92 tỷ USD vào năm 2034, với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm là 17.1%.
Vì sao SLS nổi bật
Hiện nay, nhiều công nghệ in 3D được sử dụng trong sản xuất UAV, bao gồm Powder Bed Fusion (PBF), Fused Deposition Modeling (FDM) và Continuous Fiber Reinforcement (CFR). SLS, một phương pháp PBF hàng đầu, đã nổi lên như một giải pháp được ưa chuộng nhờ những ưu điểm về độ bền trục Z, thể tích in, độ hoàn thiện bề mặt, tính linh hoạt trong thiết kế và hiệu quả chi phí. Nó cho phép sản xuất các bộ phận cấu trúc phức tạp mà không cần cấu trúc hỗ trợ, giảm thiểu quá trình xử lý sau in và lãng phí vật liệu.
Với hơn 20 năm kinh nghiệm trong công nghệ SLS, TPM3D đã xây dựng một bộ đầy đủ các hệ thống in 3D và vật liệu hiệu suất cao. Những vật liệu này bao gồm nylon gia cường sợi carbon và sợi thủy tinh để tăng độ bền và độ cứng, nylon 11 và copolyamide để tăng khả năng chống va đập, và các polyme chống cháy để tăng thêm độ an toàn.
Các vật liệu này phù hợp với nhiều loại linh kiện UAV. Trong máy bay không người lái nhiều cánh quạt, chúng có thể được sử dụng cho cánh tay, giá đỡ pin và bộ phận bảo vệ cánh quạt. Trong máy bay không người lái cánh cố định, chúng được ứng dụng trong thân máy bay liền khối, thùng nhiên liệu và cấu trúc cánh bên trong. Vật liệu bột polymer và công nghệ của TPM3D cung cấp cho các nhà sản xuất sự linh hoạt để đáp ứng các yêu cầu hiệu suất đa dạng.
Khung máy bay không người lái siêu nhỏ nặng 6 gram.
Trong một buổi trình diễn gần đây, công nghệ SLS của TPM3D đã cho phép sản xuất khung máy bay không người lái siêu nhỏ được tối ưu hóa về mặt cấu trúc, có kích thước 66 x 66 x 32.6 mm. Sử dụng Precimid1174Pro CF (một loại Nylon 12 được gia cường bằng sợi carbon), khung được in nguyên khối mà không cần cấu trúc hỗ trợ. Mặc dù chỉ nặng 6 gram, khung vẫn duy trì độ cứng chắc tuyệt vời. Máy bay không người lái được lắp ráp hoàn chỉnh chỉ nặng 35 gram – hoạt động êm ái, linh hoạt và lý tưởng để sử dụng trong nhà, không gian hạn hẹp hoặc các nhiệm vụ mang tải trọng nhẹ.
So với Nylon 12 không pha trộn, phiên bản gia cường bằng sợi carbon mang lại độ bền kéo tăng 91% (88 MPa) và độ bền uốn tăng 165% (135 MPa), cùng với độ cứng được cải thiện đáng kể. Điều này đảm bảo khả năng chống biến dạng và nứt vỡ tuyệt vời trong quá trình hoạt động.
Giải quyết sự phức tạp về cấu trúc trong sản xuất máy bay không người lái bốn cánh
Trong một dự án khác liên quan đến nền tảng máy bay không người lái bốn cánh, giải pháp SLS của TPM3D đã được sử dụng để sản xuất các bộ phận kết cấu với hình dạng hình học cực kỳ phức tạp. Các bộ phận này có thành mỏng, các mấu nối lồng vào nhau, các mẫu lỗ và các chi tiết lắp ghép nhanh – tất cả đều khó sản xuất bằng các phương pháp truyền thống.
Do yêu cầu về tầm bay xa và thời gian hoạt động bền bỉ của máy bay không người lái, cả độ bền và trọng lượng đều rất quan trọng. TPM3D đã chọn Precimid1176Pro GF30 BLK, một loại Nylon 12 gia cường sợi thủy tinh, để đáp ứng những nhu cầu này. Được in bằng công nghệ SLS, các bộ phận đạt được sự cân bằng giữa độ cứng và độ chính xác chi tiết, đảm bảo cả sự ổn định khi bay và khả năng chịu lực cơ học.
Các bộ phận được in 3D đã trải qua một loạt các thử nghiệm thực tế đầy đủ:
- Kiểm tra tải trọng tĩnh: Các bộ phận đã chịu được tải trọng nặng một cách thành công mà không có biến dạng hoặc hư hỏng cấu trúc rõ rệt.
- Thử nghiệm chu kỳ nhiệt độ cao-thấp: Các bộ phận duy trì được độ ổn định về kích thước và hiệu suất cơ học trong điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt mô phỏng.
- Thử nghiệm che chắn điện từ: Máy bay không người lái duy trì liên lạc ổn định trong môi trường nhiễu sóng cao, không cho thấy hiện tượng mất tín hiệu hay sự cố điều khiển nào.
- Thử nghiệm bay động lực học: Ở tốc độ bay 8 m/s với các thao tác điều khiển mạnh mẽ, các bộ phận được in 3D vẫn hoạt động tốt dưới áp lực và rung động liên tục, khẳng định khả năng đáp ứng các nhiệm vụ UAV đòi hỏi khắt khe.
Hỗ trợ thế hệ UAV tiếp theo
Khi máy bay không người lái ngày càng tiên tiến, khả năng sản xuất nhanh chóng các bộ phận chắc chắn, nhẹ và phức tạp sẽ trở nên thiết yếu. Việc TPM3D đầu tư lâu dài vào hệ thống in SLS và nghiên cứu phát triển vật liệu đã biến công ty này trở thành đối tác đáng tin cậy cho các nhà sản xuất máy bay không người lái đang tìm kiếm chu kỳ phát triển nhanh hơn, hiệu suất tốt hơn và rủi ro sản xuất thấp hơn.
