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圖1 復合翼無人機FS25e
此次首飛標志著國內(nèi)首創(chuàng)的連續(xù)碳纖維 3D 打印技術(shù)，成功實現(xiàn)無人機領(lǐng)域從工藝設計、工程實現(xiàn)到試飛驗證的全流程閉環(huán)。這一技術(shù)突破為工業(yè)無人機產(chǎn)業(yè)帶來多重革新：不僅能顯著優(yōu)化生產(chǎn)效率、實現(xiàn)結(jié)構(gòu)減重，還能有效降低材料與人工成本，同時提升結(jié)構(gòu)壽命強度及產(chǎn)品質(zhì)量一致性。未來，該技術(shù)將推動大規(guī)模、低成本工業(yè)無人機量產(chǎn)落地，為航空航天、低空經(jīng)濟等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)集群的高質(zhì)量發(fā)展注入強勁動力。
作為核心創(chuàng)新成果，F(xiàn)S25e 采用純電驅(qū)動設計，最大起飛重量不足 25kg，載重能力超 8kg，設計航程可達 100km，可滿足多場景工業(yè)應用需求。其機翼、機身、機臂一體化骨架結(jié)構(gòu)(尺寸 3m×1.5m)，由西交一八九六投資孵化的西安碳易增材智造科技有限公司（簡稱 “碳易增材”），通過龍門式連續(xù)纖維增強熱固性復材 3D 打印機打造而成。該制造方式大幅縮短了生產(chǎn)周期、提升了產(chǎn)品可靠性，完美契合首單客戶全生命周期低成本、批量化高效制造的核心訴求。
圖2 龍門式連續(xù)纖維增強熱固性復材3D打印機
據(jù)了解，這款龍門式復材 3D 打印機可實現(xiàn)最大尺寸 3.5m×2m×0.8m 的復材結(jié)構(gòu)件打印，目前已成功完成復合翼無人機一體化骨架、機翼梁肋結(jié)構(gòu)、四旋翼無人機機身（已通過承載測試）、桁架結(jié)構(gòu)、飛行器支架、進氣道格柵、拓撲優(yōu)化機身支架等多款實物打印。該技術(shù)有效解決了傳統(tǒng)復合材料成形工藝難以實現(xiàn)復雜結(jié)構(gòu)一體化高性能制造的行業(yè)痛點，不僅能提高材料利用率、減輕飛行器整機重量，還能同步提升飛行穩(wěn)定性、動力性能及操控性能。此外，其固化過程無需依賴熱壓罐，工藝流程簡化，可大幅縮減復材件制造與裝配周期，降低能耗及生產(chǎn)成本，未來將在低空經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮關(guān)鍵支撐作用。與短切纖維復合材料 3D 打印、熱塑復合材料 3D 打印技術(shù)相比，該設備打印的連續(xù)纖維熱固性復合材料產(chǎn)品，在剛度、強度及耐久性上均具備顯著優(yōu)勢。
在核心性能指標上，碳易增材的連續(xù)纖維增強熱固性復材 3D 打印產(chǎn)品表現(xiàn)突出。以 3K-T300 碳纖維 + 環(huán)氧樹脂組合為例，其纖維含量超 50% wt，打印速度突破 5000mm/min，彎曲強度超 900MPa，層間剪切強度超 80MPa，各項關(guān)鍵指標均領(lǐng)先國際同類產(chǎn)品。該技術(shù)支持碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維、凱夫拉纖維等多種增強材料應用，且打印頭、運動控制系統(tǒng)等核心部件均為自主研發(fā)，實現(xiàn) 100% 國產(chǎn)化，打破了國際技術(shù)壟斷。