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英国科学家将仿生与分形用于3D打印固定翼无人机

发布人:3D打印商情

责任编辑:激光制造商情

来源:天工社

2015-07-20 09:57

 

    大自然是最伟大的设计师,很多时候,人类一时无法找到解决方案的问题往往在自然那里能够找到答案。

    近日,英国谢菲尔德大学先进制造研究中心(AMRC)的设计和原型集团在开发固定翼无人机的过程中,就从昆虫翅膀的生成方式中获得灵感,找到了在3D打印弧形结构时如何减少支撑材料使用的方法,从而降低了3D打印成本。

    显然,昆虫翅膀的生长并不需要使用外部支撑材料。相反,起到“支撑”作用的结构本身已经成了翅膀结构的一部分,同时还能保持必要的弹性。在从模型生成的角度研究昆虫的翅膀时,有人指出,其翅膀上的脉络提供了一种具有分形性质的内部结构——与之相对的是鸟类翅膀的肋结构。

    于是,在此基础上对于分形数学的探索使得研究团队开发出一种模型,在该 模型中这种分型结构以与昆虫翅膀相同的方式形成了机翼。使用一种在C#(一种计算机语言)中的算法,科学家们借助Catia软件将分形上每个分支的坐标计算并投射到需要制造的机翼上。据了解,为了达到在3D打印机翼的时候不使用支撑结构的目的,科学家们对设计结构进行了修改,使得两层材料之间的角度小于30度。完善后的模型随后被发送到Stratasys公司的Fortus 900mc 3D打印机上,用ABS材料3D打印了出来。

    通过将昆虫翅膀的形成机制与无人机机翼的3D打印结合起来,研究团队成功地消除了所需支撑材料的成本,以及支撑结构的去除环节。该团队还计划利用该分形系统打造其它不需要支撑的结构元素,从目前来看,它有望成为一种常规的制造方法。

    经过数以亿年的进化,大自然中有很多的结构、机制为3D打印带来了无线丰富的可能性。我们可能永远无法与大自然的创造相比,但我们可以从中学习,这中间有数不清的答案在等着我们探索、寻找。