Forscher der Universität im südenglischen Southampton um Andy Keane und Jim Scanlan haben ein unbemanntes Flugzeug (Unmanned Aerial Vehicle, UAV) im Rapid-Prototyping-Verfahren hergestellt. Es sei die erste flugfähige Drohne, die komplett aus dem 3D-Drucker komme, erklären die Wissenschaftler.
Video: First flight of 3D printed plane
Das Southampton University Laser Sintered Aircraft, kurz Sulsa, hat eine Spannweite von etwa zwei Metern und wird von einem Elektromotor angetrieben. Der beschleunigt das UAV bis auf rund 150 km/h. Eine Akkuladung reicht für eine Flugzeit von etwa einer halben Stunde. Gestartet wird das Fluggerät von einem Katapult aus. In Ermangelung eines Fahrgestells landet es auf dem Bauch.
Sulsa besteht aus fünf Komponenten. Der Rumpf besteht aus zwei Teilen: der Spitze, die vor den Tragflächen endet und einem hinteren Rumpfteil mit dem V-förmigen Leitwerk. Links und rechts werden die Tragflächen angesetzt. Die fünfte Komponente ist ein Einschub, auf dem die Elektronik sitzt. Die Teile verfügen über Klickverschlüsse, so dass die Drohne schnell zusammengesteckt werden kann. In weniger als zehn Minuten ist Sulsa einsatzbereit.
Hergestellt wurde Sulsa mit einem Kunststoff-Laser-Sinterdrucker des Herstellers Electro Optical Systems (EOS) aus Krailing bei München. Als Ausgangsmaterial diente ein pulverisierter Kunststoff, der schichtweise aufgetragen wurde. Die Schichten wurden mit einem Laser verschmolzen. Auch die beweglichen Teile, also Seiten- und Höhenleitwerke, entstanden so in einem Stück.
Die Fertigungstechnik ermöglicht Strukturen, die in einer herkömmlichen Fertigungsweise viel zu teuer wären. Keane und Scanlan griffen dabei auf Techniken aus der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts zurück: Der Rumpf hat eine geodätische Struktur wie der Bomber Wellington, den der britische Flugzeughersteller Vickers ab 1936 baute.
Die Gitterstruktur sei leicht, aber trotzdem sehr stabil, erklärt Scanlan. Würde sie auf herkömmliche Art und Weise produziert werden, bräuchte man viel individueller geformte Einzelteile, die anschließend zusammengesetzt werden müssten, was schlicht unbezahlbar wäre.
Die Flügel haben eine elliptische Form, die vom Jagdflieger Spitfire stammen. Diese Form verringere den Luftwiderstand, sei aber schwierig herzustellen. Auch hier profitieren die Konstrukteure von dem Rapid-Prototyping-Verfahren, sagte Keane.
Der 3D-Druck ist aber nicht nur kostengünstig - er ist auch schnell: In Sulsa steckt gerade mal eine Woche Arbeit. Zwei Tage dauerte es, die Pläne zu erstellen. Diese wurden als 3D-Modell an den 3D-Drucker geschickt, und fünf Tage später war Sulsa startklar.
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Das Southampton University Laser Sintered Aircraft, kurz Sulsa, hat eine Spannweite von etwa zwei Metern und wird von einem Elektromotor angetrieben. Der beschleunigt das UAV bis auf rund 150 km/h. Eine Akkuladung reicht für eine Flugzeit von etwa einer halben Stunde. Gestartet wird das Fluggerät von einem Katapult aus. In Ermangelung eines Fahrgestells landet es auf dem Bauch.
Sulsa besteht aus fünf Komponenten. Der Rumpf besteht aus zwei Teilen: der Spitze, die vor den Tragflächen endet und einem hinteren Rumpfteil mit dem V-förmigen Leitwerk. Links und rechts werden die Tragflächen angesetzt. Die fünfte Komponente ist ein Einschub, auf dem die Elektronik sitzt. Die Teile verfügen über Klickverschlüsse, so dass die Drohne schnell zusammengesteckt werden kann. In weniger als zehn Minuten ist Sulsa einsatzbereit.
Hergestellt wurde Sulsa mit einem Kunststoff-Laser-Sinterdrucker des Herstellers Electro Optical Systems (EOS) aus Krailing bei München. Als Ausgangsmaterial diente ein pulverisierter Kunststoff, der schichtweise aufgetragen wurde. Die Schichten wurden mit einem Laser verschmolzen. Auch die beweglichen Teile, also Seiten- und Höhenleitwerke, entstanden so in einem Stück.
Die Fertigungstechnik ermöglicht Strukturen, die in einer herkömmlichen Fertigungsweise viel zu teuer wären. Keane und Scanlan griffen dabei auf Techniken aus der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts zurück: Der Rumpf hat eine geodätische Struktur wie der Bomber Wellington, den der britische Flugzeughersteller Vickers ab 1936 baute.
Die Gitterstruktur sei leicht, aber trotzdem sehr stabil, erklärt Scanlan. Würde sie auf herkömmliche Art und Weise produziert werden, bräuchte man viel individueller geformte Einzelteile, die anschließend zusammengesetzt werden müssten, was schlicht unbezahlbar wäre.
Die Flügel haben eine elliptische Form, die vom Jagdflieger Spitfire stammen. Diese Form verringere den Luftwiderstand, sei aber schwierig herzustellen. Auch hier profitieren die Konstrukteure von dem Rapid-Prototyping-Verfahren, sagte Keane.
Der 3D-Druck ist aber nicht nur kostengünstig - er ist auch schnell: In Sulsa steckt gerade mal eine Woche Arbeit. Zwei Tage dauerte es, die Pläne zu erstellen. Diese wurden als 3D-Modell an den 3D-Drucker geschickt, und fünf Tage später war Sulsa startklar.
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