Lekkie i proste drony z drukarki 3D, kartonu, styropianu i innych tanich komponentów

Józef M. Brzezina

To, co na pewno wzbudza duże zainteresowanie, to coraz częstsza niska jakość materiałów stosowanych do budowy tanich dronów. Ta tendencja, w miarę trwania wojny na terytorium Ukrainy, ciągle się nasila. Przez ponad trzy lata wojny można było spotkać się z wieloma wzbudzającymi niedowierzanie ekspertów konstrukcjami, które zaprzeczają temu, co przed rozpoczęciem tego konfliktu było wiadomo o używanych standardowo w wojsku bezzałogowych statkach powietrznych (BSP). Obie strony tej wojny na wyniszczenie prześcigają się w pomysłach na opracowywanie i dostarczanie żołnierzom jeszcze tańszych oraz prostszych konstrukcji bezzałogowych. Jak wielokrotnie się okazywało, czym były prostsze, tym bardziej zaskakiwały przeciwnika i były odporne na jego przeciwdziałanie.

Największą rewolucją było powszechne zastosowanie do wykonywania precyzyjnych ataków kinetycznych quadrocopterów z widokiem pierwszoplanowym FPV (First Personal View). To również konstrukcje, które pomimo swojej wysokiej skuteczności i precyzji podczas wykonywania ataków, nie mogą być uznane za taki rodzaj BSP, jaki przed rozpoczęcie pełnoskalowej wojny na terytorium Ukrainy chciałoby posiadać na stanie wojsko. Głównie ze względu na ich jak najbardziej rekreacyjny charakter stosowania przez z roku na rok szersze środowisko użytkowników, w dużej mierze wywodzących się z młodego pokolenia pasjonatów takich nietypowych bezzałogowców. Dopiero połączenie tej niewielkiej, ale zwinnej komercyjnej konstrukcji latającej z lekkim ładunkiem wybuchowym pozwoliło na stworzenie obu stronom wojny zupełnie nowej, atrakcyjnej perspektywy zastosowania bojowego FPV.

Przez te ponad trzy lata można było przekonać się, że wojsko jest w stanie z dużym powodzeniem, w warunkach przypominających pola bitew z I wojny światowej, stosować drony wykonane z bardzo prostych i tanich elementów. Coraz częściej do budowy BSP używane są materiały wcześniej zupełnie nie brane pod uwagę (chyba, że przez grupy terrorystyczne na Bliskim Wschodzie): nie tylko drukowane w technologii 3D, ale i tworzone z kartonu lub styropianu. W ciągu ostatniej dekady tempo rozwoju różnych konstrukcji dronów gwałtownie przyśpieszyło. Zastosowano nowe technologie w celu zwiększenia skuteczności misji i postawiono często na ilość, a nie tak bardzo na jakość. Zadbano przy tym o zwiększoną odporność na zakłócenia. Sięgnięto po proste i tanie konstrukcje komercyjne, wcześniej niedoceniane przez wojsko.

Teraz takie coraz prostsze i tańsze bezzałogowe platformy powietrzne potrafią sprostać nowym wyzwaniom związanym z użyciem w warunkach wojennych. Ostatnie lata pokazały, że stosowane w dużych ilościach niskokosztowe drony mogą być również bardzo skuteczne. W praktyce okazało się, że przeciwdziałanie operacjom wykonywanym z zastosowaniem dronów wykonanych z prymitywnych materiałów może okazać się dla obrońców bardzo kosztownym i mało efektywnym zadaniem.

Frontowe drony z drukarek 3D

Drukowanie części dla lotnictwa, a jak się okazuje nawet w wielu przypadkach całych dronów, ma na razie jeszcze dość krótką historię. Ale takich przykładów produkcji addytywnej dronów z użyciem do ich wytwarzania drukarek 3D z każdym miesiącem przybywa. Jest to bardzo pożądany przez wojsko sposób na produkcję dużej ilości prostych, zużywalnych, jednokierunkowych i bardzo tanich dronów. Między innymi dlatego amerykańska firma Firestorm od niedawna oferuje BSP Tempest 50. Taki BSP wyprodukowano przy użyciu (zastrzeżonych) drukarek 3D o nazwie xCell, co umożliwia bardzo szybką produkcję części do dronów, nawet w tymczasowej i ukrytej przed „okiem” przeciwnika lokalizacji w pobliżu linii styczności wojsk. W tym przypadku umowa z wojskiem obejmie integrację tych dronów dla potrzeb wojska z innowacyjnym ramieniem Sił Powietrznych USA, czyli AFWERX, mieszczącym się w bazie Eglin na Florydzie. Tempest 50 waży mniej niż 25 kilogramów, ma długość kadłuba 1,8 metra oraz rozpiętość skrzydeł 2,1 metra i jest przeznaczony do zabrania na pokład do 4,5 kg, w tym standardowych ładunków i materiałów wybuchowych. Producent tego BSP z drukarki twierdzi, że ten niestandardowy, jak na dotychczasowe wojskowe zlecenia, modułowy dron, kosztuje około jednej piątej wartości podobnych bezzałogowców i potrzebuje na wyprodukowanie jednego egzemplarza około jednej dziesiątej czasu budowy, w porównaniu z istniejącymi stałopłatami o podobnych specyfikacjach. Taki niepozorny dron jest w stanie wykonywać misję nawet przez 36 godzin. Firestorm pozyskał 12,5 mln USD początkowego finansowania od konsorcjum zarządzanego przez Lockheed Martin (producenta m.in. samolotów bojowych F-35), w celu rozszerzenia projektów tego startupu. Szczególnie specjalizacji dotyczącej udziału dronów w misjach ekspedycyjnych, przy wykorzystaniu drukarek 3D w miejscu rozwinięcia sił.

Już w 2016 roku europejski koncern lotniczy Airbus wydrukował w 3D pierwszy, w ten jeszcze niestandardowy sposób wykonany BSP, nazwany Thor (akronim od Test of High-tech Objectives in Reality). Ten nowatorski sprzęt służył jako platforma testowa do badań wysokiego ryzyka i sprawdzenia parametrów aerodynamicznych. Uzyskane dane były wykorzystane do dalszego udowodnienia możliwości produkcji tego koncepcyjnego BSP. Thor składa się przy tym z około 50 części wydrukowanych w technologii 3D, dwóch silników elektrycznych oraz kontrolera lotu i misji, przeznaczonego do zdalnego sterowania, co sprawia, że jest w pełni wykonany w tej technologii.

Pełna wersja artykułu w magazynie NTW 8/2025