低空經(jīng)濟作為國家重點支持的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),正在迎來爆發(fā)式的發(fā)展機遇。低空飛行器制造可以說是低空經(jīng)濟領域的“硬核”擔當,在追求輕量化、高性能的低空飛行器領域,從無人機到電動垂直起降飛行器(eVTOL),制造方式的革新正悄然加速。增材制造-3D打印技術已從最初的設計驗證工具,逐步拓展到工裝制造和終端部件生產(chǎn)環(huán)節(jié),成為推動產(chǎn)品快速迭代、設計突破與創(chuàng)新的力量。
在2025 TCT 深圳展期間,3D科學谷就3D打印與低空飛行器制造這一話題,與參展企業(yè)進行了訪談。其中,F(xiàn)ormlabs 公司做為低空飛行器用戶的增材制造技術伙伴,分享了他們在這一領域的3D打印應用與實踐,并探討了未來三年可能的技術演進方向。
圖 :3 D打印無人機機 架應用
技術:Formlabs SLS 激光燒結打印機F use 1+30W
多元應用場景
從設計驗證到終端部件制造
現(xiàn)階段,低空飛行器制造企業(yè)正在三個主要層面應用3D打印技術:
在原型制作與設計驗證階段,F(xiàn)ormlabs3D打印技術,尤其是光固化3D打印機Form 4/4L ,已被低空飛行器用戶應用于飛機/無人機機身外殼,機翼、旋翼、導管原型件。舉例來說,eVTOL制造商通過1:1或縮比模型進行空氣動力學測試、裝配驗證和人機工程學評估,而無人機廠商則通過快速制作不同氣動外形的原型機測試飛行性能。
圖:客運航空公司Archer Aviation eVTOL 3D打印內(nèi)飾件
技術:SLA光固化打印機Form 4
材料:Clear Resin 透明樹脂
在制造輔助與工裝領域,3D打印技術將顯著節(jié)省用戶的生產(chǎn)準備時間、降低成本。
eVTOL和高端無人機制造用戶在小批量生產(chǎn)線或研發(fā)線中,通過Formlabs 光固化3D打印技術快速制造復合材料固化模具、鉆孔與裝配夾具,大幅縮短了生產(chǎn)準備時間并降低成本。
例如,某用戶3D打印部件打磨和后處理工作需求減少了80% 。3D打印技術為傳統(tǒng)制造方式提供了有力補充。
在終端零件制造方面,工程樹脂材料的發(fā)展使得3D打印不再局限于原型階段的應用。目前,F(xiàn)ormlabs的材料庫中的多種工程樹脂已能滿足飛行器上非關鍵結構件的性能要求。具體應用包括駕駛艙按鈕、通風口、蓋板、支架等內(nèi)飾件,以及用于固定飛控、傳感器、GPS模塊等的電子設備支架。這些應用已被商用、工業(yè)和消費級無人機用戶和eVTOL用戶所采用。
圖:2025 TCT深圳展期間Formlabs展示的Form 4L 3D打印設備。
技術選擇
精度、材料與無需開模的綜合優(yōu)勢
根據(jù)Formlabs 的分享,低空飛行器制造用戶采用其基于光固化技術的3D打印機Form 4/4L 開展以上應用時,獲得了良好的3D打印精度、表面質量。此外,豐富的功能性材料庫也是用戶選擇該技術的重要原因。
以Form 4L為例:
Formlabs 提出了最常用的四大類別3D打印材料,為低空飛行器制造用戶提供了進一步的參考。
l 剛性材料(Rigid Resin):如 Rigid 4000 Resin,強度高、不易彎曲,非常適合制造夾具、支架和外殼。
l 耐用材料(Tough Resin):如 Tough 1500 Resin,模擬ABS塑料的機械性能,具有良好的抗沖擊性和韌性,用于制造卡扣、連接件和原型功能件。
l 阻燃材料(Flame Retardant Resin):如 FR1,這是關鍵材料,已通過航空業(yè)嚴格的阻燃標準(如空客DIN 45545-2),用于制造電子設備外殼、天線罩等對安全有要求的終端部件。
l 高溫材料(High Temp Resin):耐高溫,主要用于制造復合材料模具。
Formlabs 談到,用戶應用3D打印技術的原因并非是為了實現(xiàn)最終零件的大規(guī)模生產(chǎn),而是更加看重其3D打印解決方案在研發(fā)、試產(chǎn)和工裝制造環(huán)節(jié)帶來的綜合優(yōu)勢。
3D打印技術無需開模的特點使企業(yè)避免了傳統(tǒng)金屬或復合材料加工所需的漫長設計和模具制造周期,實現(xiàn)“今天設計,明天拿件” 的極致速度,允許工程師快速驗證和修改復雜設計,將產(chǎn)品開發(fā)周期從數(shù)月縮短至數(shù)周。同時,超越原型/模型應用的工程級材料,為用戶開發(fā)阻燃、高耐熱、高剛性等應用帶來更多選擇,能夠直接制造出滿足無人機飛行環(huán)境要求的終端使用零件(如FR1阻燃外殼)。此外,高精度與可靠性確保了零件的裝配可靠性和功能一致性。
核心價值
"設計自由"帶來的創(chuàng)新突破
Formlabs談到,低空飛行器制造用戶最看重3D打印技術為他們所帶來的“設計自由”,這一根源性優(yōu)勢直接推動了產(chǎn)品的性能飛躍和創(chuàng)新。
設計自由帶來了減重這一最關鍵的性能指標收益,直接決定飛行器的核心能力。同時,在研發(fā)和供應鏈層面實現(xiàn)了縮短交期的重要運營收益,加速了產(chǎn)品上市和迭代速度。降低成本則是一個情境性收益,在小批量、復雜結構、以及考慮系統(tǒng)級價值時成立,但這一點并非是主要驅動力。
因此,低空飛行器的工程師和決策者最看重的,是3D打印賦予他們的“將前所未有的創(chuàng)新設計變?yōu)楝F(xiàn)實”的能力,從而制造出性能遠超傳統(tǒng)工藝的飛行器。
圖:用戶組裝無人機3D打印機架
技術:SLS 激光燒結打印機Fuse 1+30W
現(xiàn)實挑戰(zhàn)
認證、材料與規(guī)模成本之間的平衡
現(xiàn)階段3D打印技術在低空飛行器制造領域仍面臨系統(tǒng)性的挑戰(zhàn),涵蓋了認證壁壘、材料性能的穩(wěn)定與提升、成本在大規(guī)模生產(chǎn)中的競爭力,以及大尺寸制造的可行性。
不過可以看到的是,3D打印技術也在不斷突破。例如,新型后處理技術極大提升了金屬打印件的疲勞性能,更高性能的工程材料(如連續(xù)碳纖維增強復合材料、耐高溫特種材料)不斷涌現(xiàn)。
目前,3D打印技術更多地在非關鍵結構件、研發(fā)原型、工裝夾具以及小批量定制化生產(chǎn)中展現(xiàn)其獨特價值。對于低空飛行器制造商而言,當前采用3D打印技術時,通常需要根據(jù)具體的零件需求、產(chǎn)量、性能要求以及認證風險進行綜合判斷。
“3D Science Valley 白皮書 圖文解析
未來三年
三個演進方向
Formlabs 基于公司的非金屬3D打印技術分享到,未來三年,3D打印在低空飛行器制造領域的關鍵演進方向將聚焦于材料使用、生產(chǎn)流程數(shù)字化及終端部件應用深化三個方面。關鍵在于,以高精度、低成本且易于驗證的技術路徑,推動非金屬3D打印從“輔助工具”成為“認證部件”的標準化制造方案,加速低空飛行器創(chuàng)新與降本。
方向一
在材料使用方面,以Formlabs的光固化3D打印技術為例,核心是推動工程類樹脂在客戶端得到更廣泛使用,從內(nèi)飾件擴展至更多關鍵電子艙、電池組件外殼等對安全要求高的終端部件,推動3D打印應用向"設計-制造-認證"閉環(huán)更進一步。
方向二
幫助用戶深化在生產(chǎn)流程中應用數(shù)字化技術,例如通過Form 4L等大幅面光固化3D打印設備,實現(xiàn)小批量定制化工裝、復合模具的快速數(shù)字化生產(chǎn)。這將大幅縮短傳統(tǒng)工裝制造周期,降低成本,特別適用于eVTOL迭代試制與無人機個性化定制。
方向三
通過高強韌性材料3D打印的非金屬承力結構件(如支架、連接件)實現(xiàn)更高負載與輕量化。深化3D打印技術在終端零部件制造領域的應用,例如直接用于無人機機身內(nèi)部結構,替代部分傳統(tǒng)注塑或金屬零件。
在3D科學谷看來,從原型和輔助工具到最終零部件制造,3D打印技術正在低空飛行器領域開辟出一條兼顧創(chuàng)新與實用的路徑。面對認證、成本和規(guī)?;a(chǎn)的現(xiàn)實約束,這項技術如何進一步融入低空飛行器制造體系?其在終端部件領域的應用邊界又將在何處拓展?這些問題,仍值得全產(chǎn)業(yè)鏈共同探索與思考。
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