3D 列印加快產品設計過程,又有助減低成本,但礙於列印過程會產生高熱,致使製作上存在一定限制。新加坡南洋理工大學採用一種耐熱的航太級熱塑性塑料,能夠一次過列出無人機的外殼和內裡的電路板,其間更容許直接裝嵌電子零件,這樣不但可製造出一體成形的無人機,更可大幅減省製作時間。

列印高溫有礙零件裝嵌

過往有不少無人機標榜以 3D 列印技術製成,但準確而言其實是把不同部件分開列印,然後再逐一組裝。南洋理工大學的新加坡 3D 列印中心(SC3DP)能夠一次過列印出一體成形的無人機,關鍵是改用了耐熱的航太級熱塑性塑料。

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3D 列印機熔化熱塑性塑料後,便會以逐層堆疊方式噴出塑料來列製立體物品,惟因電子零件無法承受 3D 列印過程中產生的高溫,致使電子零件裝嵌成為 3D 列印製作的一大難題。

3D 列印過程 - 物件成形中

把特別塑料加熱融化,再按電腦圖檔逐層堆積,就是「3D 列印」。

14 小時內完成 3D 列印

為克服上述難題,研發團隊先替電子零件進行特殊改裝,以能抵禦超過攝氏 160 度的高溫(一般電子零件的運作溫度為攝 80 到 100 度);這涉及在印刷電路板上添加新組件,以及設計定制的無人機外殼。

為符合上述要求,研發團隊遂改用由 Stratasys 研發的 ULTEM 9085 熱塑性塑料,以供一次過印製無人機的外殼和電路板;這是一種擁有高強度重量比的熱塑性塑料,適用於航太、汽車與軍事設備製造領域。

這次無人機 3D 列印流程需在 14 小時內完事,中途只可暫停 3 次,以便裝嵌電子零件;當整台無人機列印成形後,內裡已裝載了所需電子零件,隨後只要加裝馬達(摩打)和旋翼,便可起飛升空了。研發團隊表示,現正研發下一代 3D 列印無人機,預計機身可變得更輕、更耐用,並提升飛行動力學的表現。

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資料來源:南洋理工大學