用于幫助撲滅火災的3D打印無人機，采用高速擠出技術制備

導讀：野火是一種一旦被點燃，就能以平均每小時22公里的速度擴散的災害，并且其數(shù)量、頻率和嚴重程度在世界范圍內(nèi)都在急劇增加，對經(jīng)濟、生態(tài)系統(tǒng)和社區(qū)產(chǎn)生了重大影響。步行消防員大約需要4分鐘的路程，所以消防員不行的速度不可能超越火災蔓延的速度，尤其是當大風吹拂時。通常，當火災發(fā)生時，消防員沒有足夠的時間去路障并封鎖道路。在這樣的緊急情況下，開發(fā)出可用于撲滅火災的無人機開始受到越來越多的重視。

2022年6月11日，南極熊獲悉，公共安全技術開發(fā)商Axle Box Innovations公司正在利用增材制造技術支持開發(fā)用于火災管理和防護的3D打印無人機。近年來，火災在美國和世界其他國家已成為一個越來越大的威脅，摧毀了無數(shù)的房屋和整個社區(qū)，造成數(shù)十億美元的損失。2021年，8619場火災燒毀了近260萬英畝的土地，使之成為美國森林火災的創(chuàng)紀錄年份。Axle Box轉向3D打印技術研究，以幫助解決創(chuàng)建防火安全無人機的強度、速度和成本障礙。

△防火的3D打印無人機

為了能夠應對越來越多的火災，消防員正越來越多地依賴創(chuàng)新技術，如增材制造。在面對新的火災爆發(fā)時，消防員必須準確了解情況。為了快速獲取情況，消防員需要特殊的無人機，這些無人機有能力接近火焰并分析爆發(fā)的程度，特別是計算某些地區(qū)存在的火的數(shù)量。不幸的是，普通的商用無人機并不適合靠近火災，因為它們的材料和技術設備無法承受高溫。

△顯示火災風險最高地區(qū)的地圖。由于全球變暖，火災多年來有所增加，特別是在西部這樣的干燥地區(qū)（圖片來源：聯(lián)邦緊急事務管理局）

創(chuàng)建防火的安全無人機

在尋找開發(fā)耐熱無人機的正確技術和材料的過程中，Axle Box公司的工程師們發(fā)現(xiàn)了Essentium公司提供的解決方案。Essentium公司首席執(zhí)行官Blake Teipel博士評論說："隨著第一反應者為火災季節(jié)做好準備，消防員需要靈活的遙控無人機來實現(xiàn)對幾乎所有類型環(huán)境中的火災的視覺監(jiān)督--從城市地區(qū)到農(nóng)村沙漠。我們很高興Axle Box Innovations公司選擇了我們的3D打印平臺，以實現(xiàn)結構堅固的無人機的開發(fā)，能夠承受這些極其惡劣的條件。"

用于制造防火無人機的材料是一種高溫尼龍，其核心是25%的碳纖維。它將被用于無人機的中體以及側蓋，這將確保無人機在暴露于高熱環(huán)境中保持其形狀和功能。除了固有的耐熱性外，該材料還允許創(chuàng)建輕質和堅固的無人機機身，這是涉及飛行和安全應用的關鍵部件。在實際制造過程中，Axle Box選擇了Essentium的高速擠出（HSE）3D打印機，它使用獨立的雙擠壓（IDEX）系統(tǒng)和長絲。

△圖片來源。大學公園國家檔案館-靜態(tài)圖片

Axle-Box的增材制造總監(jiān)MadisonJones總結說："HSE 3D打印機的速度、規(guī)模和經(jīng)濟性與Essentium的先進3D打印絲材陣列相結合，正在改變無人機平臺設計和開發(fā)的游戲規(guī)則。HSE已經(jīng)改變了我們的生產(chǎn)車間，我們通常在四周內(nèi)完成從設計到生產(chǎn)的過程。如果我們需要一個新的部件，我們可以在幾個小時內(nèi)完成打印并投入使用。我們的第一反應者客戶將從這種創(chuàng)新的敏捷性中大大受益。" 無人機究竟何時能在抗擊火災的斗爭中發(fā)揮作用還有待揭曉，但由于正確的技術和材料已經(jīng)在手，生產(chǎn)很可能很快就會完成。