使用单束束架构轻量化无人机框架的快速制造
机器人学
2025-09-12 v1 应用物理
摘要
轻量化高强度复合材料结构的需求在航空航天和机器人领域正在迅速增长，尤其是针对优化无人机框架。然而，传统的复合材料制造方法难以实现复杂的三维结构以实现减重，又依赖于组装单独的组件，这会在节点处引入弱点。此外，保持连续纤维增强也颇具挑战，限制了结构效率。本研究展示了面向无人机框架的轻量化面心立方（FFC）晶格结构概念化，通过使用连续单束纤维实现3D纤维缠绳（3DFiT），确保纤维对齐精确，消除传统复合材料装配相关的弱点。机械测试表明，制造的无人机框架比金属和热塑性材料具有约四到八倍的比强度，优于其他传统3D打印方法。无人机框架仅重260克，比商业DJI F450框架轻10%，增强了结构完整性，延长了飞行时间为3分钟，同时飞行测试确认其在运行条件下的稳定性和耐久性。这些发现表明，单束晶格桁架无人机框架的潜力巨大，3DFiT作为一种可扩展且高效的制造方法。
引用
@article{arxiv.2509.09024,
title = {Rapid Manufacturing of Lightweight Drone Frames Using Single-Tow Architected Composites},
author = {Md Habib Ullah Khan and Kaiyue Deng and Ismail Mujtaba Khan and Kelvin Fu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.09024},
year = {2025}
}
备注
23 pages, 5 figures