ドローン分野における3Dプリントの4つの利点

2015年11月のドバイ航空ショーで、アメリカの無人航空機メーカーであるオーロラ・フライト・サイエンシズと3Dプリント企業ストラタシスが共同で、時速241kmに達する世界初の3Dプリントジェットドローンを発表しました。その登場は、人類の 3D プリント技術が新たなレベルに到達したことを意味します。この高速ドローンは翼幅3メートル、重量15キログラム。Aurora社が設計し、Stratasys社が製造した。アンタークティック・ベアによれば、3Dプリントドローンの部品の80％は熱溶解積層法（FDM）で製造されており、機体はナイロン素材でプリントされ、エンジンの排気管は耐熱性に優れた金属で作られているという。

Antarctic Bear は、3D プリント技術がドローン製造の分野でその可能性を発揮し始めていると考えています。 3Dプリント技術の利点を最大限に活用し、リスクを可能な限り回避することが最優先事項になります。この記事では、これを出発点として、ドローン製造分野における 3D プリント技術の役割を、その長所と短所に基づいて分析します。

ドローン業界における 3D プリント技術の 4 つの主な利点:

1. 適時性
ドローンの分野では、3Dプリント技術は主にプロトタイプの設計に使用されており、迅速かつ低コストでプロトタイプを生産することができます。

ドローンの設計には複数の反復が必要であり、従来の処理および組み立てプロセスでは、このような反復の繰り返しで多くの人的資源、材料資源、財源、および時間が消費されます。金型製作を必要としない 3D プリント技術は、反復サイクルを大幅に短縮し、プロトタイプを迅速に製造および検証できるため、製品設計から実際の使用までの時間間隔が短縮され、企業の効率が向上します。検証済みのプロトタイプはデモンストレーションにも使用できるため、製品の市場投入までの時間が大幅に短縮され、企業の競争力が向上します。
2012年、バージニア大学は3機目の3Dプリント航空機を開発した。チームのエンジニアであるデビッド・シェーファー氏は「従来、プラスチック製ターボファンエンジンの設計と製造には2年かかり、費用は約25万ドルだった。しかし、3D技術を使用することで、この航空機の設計と製造にはわずか4か月しかかからず、費用は約2,000ドルだった」と語る。生産サイクルの短縮は明らかだ。

2. 経済的
3D プリントの「付加的」製造方法では、切断、研磨、腐食が不要です。「減算的」プロセスでは、必要に応じて原材料を使用できるため、利用率が大幅に向上し、廃棄物の発生を抑制できます。「ワンタイム成形」では、金型、固定具、加工ツールのコストが不要です。「ローカライズ」生産モデルでは、工場や生産ラインへの初期投資、中間輸送および保管コストが不要です。

Crucible Industrial Design 社がエアバス A380 の 853 席用に 3D プリントしたバックル。各バックルは従来のスチール製バックルより 85g 軽量です。航空機の寿命中に 1kg 軽量化すると 45,000L の燃料を節約できるという計算に基づくと、330 万L の燃料を節約でき、運用コストで 2 億ユーロ相当になります。

3. 複雑な部品の製造における明らかな利点
従来の製造方法では、物体の形状が複雑になるほど、製造コストが高くなります。 3D プリンターの場合、複雑な形状のオブジェクトを作成するコストは増加しません。美しく複雑な形状のオブジェクトを作成するのに、単純なブロックを印刷するよりも多くの時間、スキル、コストがかかることはありません。
ドローン業界では、極めて高い加工精度と部品の複雑さが求められます。ただし、一部の部品（たとえば、上図に示すように、楕円形の断面を持つ翼、中空または多孔質（ハニカム）構造の金属部品）は、従来の加工技術では製造できません。 3D プリント技術の登場により、これらの高度な部品の製造が可能になりました。

4. 素材選択の多様性
従来の製造機械では、切断や金型成形の工程で複数の原材料を簡単に融合することはできませんでしたが、マルチマテリアル 3D プリント技術の開発により、異なる原材料を融合できるようになりました。これまで混ぜることができなかった成分を組み合わせることで、さまざまな色合いと独自の特性や機能を備えた新しい材料が生まれます。

3Dプリント技術は我が国のドローン業界ではまだ広く使用されていませんが、長期的には、国家投資のさらなる増加と消耗品技術のさらなる向上に伴い、3Dプリント技術は従来の加工方法では対応できない利点により、ドローン業界で大きな役割を果たすことは間違いありません。ドローン業界で欠かせない加工技術となり、ドローン製造会社の生産・運営方法を大きく変え、我が国のドローン製造技術の発展と向上に貢献するでしょう。Antarctic Bear 3D Printing Networkにご注目ください。

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出典: 中国3Dプリンティングネットワーク

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