news 2025/12/26 15:11:13

全球首款“一体式”3D打印飞机机身:5米无铆钉,竟是胶水连接!

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张小明

前端开发工程师

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全球首款“一体式”3D打印飞机机身:5米无铆钉,竟是胶水连接!

3D打印技术参考注意到,瑞典高端技术与防务集团Saab AB与美国增材制造创新公司Divergent Technologies,于1210日宣布成功采用3D打印技术制造出长达5米的一体式无人机机身。该结构完全没有使用模具和铆钉,是当前人类构建的最大的3D打印动力飞行器部件之一。关于该案例,笔者挖掘出了很多有价值的信息,它跟我们直接理解的完全不同!

“分段打印+胶水连接”

出人意料

当我们看到“大尺寸一体式3D打印无人机机身”这一描述的时候,很自然的想到它是一整块儿3D打印出来的,但实际情况却是“分段打印+胶水连接”而成的!是不是大跌眼镜?但实际情况就是如此,可真相却超出想象!

具体的说,这个长约5米、宽约1米、高约60厘米的大家伙,是由26个独立部件采用激光粉末床熔融3D打印逐一制造,然后再组装、粘合拼接!你肯定对对粘合拼接提出了疑问,这能结实吗?!

你有没有听说过特斯拉正在大力推进采用高性能结构胶,来替代螺栓、铆钉或焊接?笔者当时看到这则消息时也是大感疑惑,而也就是因为特斯拉的这一消息,让笔者进行了深入查询发现,在特定工况下,胶水连接不仅可以达到甚至能够超过传统的连接方式,这是这家知名汽车公司让车身变为一体式结构的新方案。有测试博主在2025年使用经结构胶粘合的吊具,轻松吊起了一辆重达3吨的特斯拉Cybertruck皮卡。

与此同时,Divergent Technology首席项目和运营官Cooper Keller也指出,这种连接方式“已完全通过汽车和航空航天应用中安全关键应用的认证”,已在非常特殊的环境中得到充分验证,并且技术成熟度达到9级(即在真实环境中完全成熟)。

所以,飞机机身采用粘合连接,应当有其合理性。经验证,这一结构的有效载荷能力约为200公斤。与传统制造的机身相比,因为取消了附件、紧固件、铆钉,零部件数量减少了99%以上,重量减轻了约45%,材料浪费也减少了90%以上。

王向明院士

“分段打印+增材连接”的制造理念

空客公司在2015年前后就提出了未来飞机的整个主体结构框架将采用3D打印技术整体制造出来的构想。从当前技术端来说,即便是采用灵活度较高的电弧或激光送粉/丝增材制造技术打印如此巨大的结构,能否成功都难以保障,安全问题更是无从谈起。因此,空客的构想目前仍停留在PPT阶段。

而我国王向明院士,则在几年前公开发表的《飞机新概念结构设计与工程应用》论文中就提到了分段打印+增材连接,渐进式实现整体式构件3D打印制造的理念。凭借这一理念,论文中提到实现了从二维制造向三维承载整体式制造的跨越!

Saab ABDivergent Technologies两家公司的制造方法,其实与王院士的理念一致。而且,采用LPBF 3D打印技术制造的零件,是当前所能达到最高性能的金属3D打印方案,虽然部件尺寸“小”,但却是可执行的实践。

从这个角度来说,这个案例的价值意义就体现出来了。再加之快速制造能力,其价值更是会得到进一步放大。

能3D打印车架,就能打印机身

Divergent公司最开始其实是借助3D打印技术进行先进且创新的汽车结构设计,在这其中宣称使用数字设计,并进行自动化装配。它确实成功开发出Czinger 21C超级跑车,在2025年连破五项赛道记录,展现出3D打印结构的出色性能。

Divergent设计和3D打印的副车架,可看出胶水拼装特征

既然可以打印超级跑车的车架,那么打印更大的飞机框梁就不再是理论上的问题,而是一个“简单”的工程难题。

相关文件指出,整个制造过程没有使用任何特殊的工装夹具,仅依托Divergent的自适应生产系统(DAPS)。它是一个端到端的构造规划加制造平台,结合AI驱动的工程设计、工业级增材制造以及无夹具机器人安装。与传统加工流程相比,DAPS能够加快开发周期、提升结构性能并降低生产成本。

Saab AB相关负责人表示,“在此次项目中采用Divergent的增材制造和数字化设计结构,使我们的团队在开发过程中拥有了前所未有的灵活性。我们认为,数字化设计和先进制造是我们在该项目中取得合作成功的关键因素。”

一天能造3架,一年能造千架

很明显,新的制造方式,大大缩短了从设计到实际组装的周期。只要安装的3D打印机够多,就可以快速、大批量的生产这种无人机。而双方确实也是这样描述的,他们称,未来产量可扩展至每年1000多架。我们稍稍用计算器算了一下,相当于一天能够制造3架!这是传统上混合了CNC、铸造、焊接、安装等多流程环节所能比的吗?

两家公司也表示,该项目展示了3D打印技术在复杂、高性能航空航天应用中的制造扩展性。据笔者查询,搭载该机身的无人机计划于2026年试飞。除此之外,这两家公司的制造理念,也让笔者回想起空客公司的设计构想和王向明院士的制造理念。

Divergent设计与3D打印的一体式巡航导弹机身

3D打印技术参考了解到,Divergent的业务重点已从汽车转向军工!20259月,这家公司完成由美国国家安全领域投资管理公司牵头机构的2.9亿美元(约20.6亿人民币)E轮融资,用于建设新工厂,扩大生产规模。它目前已开始向洛克希德·马丁、雷神、通用原子公司等美国主要国防企业提供3D打印导弹机身和关键部件。

END

通过整合数字设计、增材制造和自动化装配,Divergent实现了传统加工技术无法达到的制造速度、灵活性和结构集成度。而“分段打印+增材连接”的制造理念,正在悄悄改变我们对一体3D打印的理解!

当“一体3D打印”不再是通俗意义上的“一整块儿”,而是“性能集成”,我们是否该重新定义“整体结构”?欢迎留言讨论。

注:本文由3D打印技术参考创作,未经联系授权,谢绝转载。#增材制造 #3D打印 #空客

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