Никаких проводов: в США начали 3D-печать дронов со встроенной в корпус электропроводкой

Компания Continuous Composites получила контракт ВМС США Phase II SBIR на разработку нового подхода к производству БПЛА. Компания будет разрабатывать композитные компоненты летательных аппаратов, способные передавать электроэнергию через проводники, встроенные непосредственно в их конструкции. Эта работа может сократить количество проводов и разъемов, которые в настоящее время необходимы в беспилотных летательных аппаратах. Она также направлена на то, чтобы превратить конструктивные компоненты в активные части электрической системы самолета.

Continuous Composites будет использовать для этого проекта свой процесс CF3D. Эта технология производства предусматривает нанесение непрерывного армирующего материала во время 3D-печати. Такой подход дает инженерам больше контроля над тем, как материалы располагаются внутри готового композитного компонента. Он также открывает возможности для интеграции электрических функций непосредственно в ходе производственного процесса.

Проводники становятся конструктивными элементами

Работа, финансируемая ВМС США, развивает результаты демонстраций, проведенных в ходе Phase I. Инженеры изготовили панели, армированные стекловолокном, с проводящими элементами, напечатанными непосредственно внутри композита. Эти испытания включали медные провода и волоконно-оптические компоненты. Механические испытания должны были определить, ослабляют ли добавленные материалы прочность полученных конструкций.

На этапе Phase II концепция будет расширена и будет охватывать электрические трассы большей мощности. Инженеры будут изучать, как такие трассы можно интегрировать в компоненты, которые должны выдерживать эксплуатационные нагрузки. На этом этапе особенно важным станет размещение материалов. Проводникам необходима электрическая изоляция, которая при этом не будет создавать слабых мест внутри композита.

Более простая архитектура БПЛА

Команда будет тестировать производственный процесс на образцах материала и малогабаритных конструкциях. Эти эксперименты должны показать, какое количество электрических функций инженеры смогут интегрировать в несущие компоненты. Потенциальная польза выходит далеко за пределы простого удаления нескольких проводов. Конструкторы летательных аппаратов могут получить больше свободы при размещении электрических систем внутри компактных конструкций БПЛА.

Техническое обслуживание в полевых условиях также может получить преимущества. Потенциально поврежденные компоненты можно будет заменять, не затрагивая отдельные кабельные системы, проложенные внутри фюзеляжа. Это важно для военных БПЛА, работающих в условиях, где время ремонта и надежность могут напрямую влиять на готовность к выполнению задач. Меньшее количество открытых соединений также может снизить вероятность электрических повреждений во время технического обслуживания.

Программа Phase II продлится 30 месяцев. В течение этого периода инженеры сосредоточатся на материалах, валидации производства и интеграции встроенных проводников.

Впереди — полномасштабная демонстрация

По завершении исследовательского этапа предусмотрена возможность продления на один год. Это позволит продолжить системную демонстрацию с использованием функционального компонента. Такая демонстрация станет важной проверкой того, сможет ли производственная концепция выйти за пределы лабораторных конструкций малого масштаба. Долгосрочная цель заключается в том, чтобы приблизить технологию к практическому применению в военных БПЛА.

Инициатива ВМС США вписывается в более широкий курс Пентагона по снижению сложности военных платформ. Многофункциональные композиты могут стать одним из способов достижения этой цели без необходимости рассматривать каждую функцию самолета как отдельную подсистему.

Источник: Interesting Engineering