3D tisk dílů pro drony: lehké a odolné držáky a rámy z SLS nylonu

Proč se SLS nylon hodí na díly pro drony

• Lehkost: EOS uvádí hustotu 0,93 g/cm³ pro díly vyrobené z PA 2200, prášku, ze kterého tiskneme. To je méně než hustota vody a asi třetina hustoty hliníku.
• Spíše houževnatý než křehký: EOS uvádí tažnost při přetržení 18 % ve vrstvách. Nylonový držák má tendenci se před prasknutím ohnout, což pomáhá při tvrdém přistání.
• Žádné podpěry: kabelové kanály, vnitřní žebra, spony a podkosy se tisknou bez podpůrných struktur, takže jeden díl může nahradit několik jiných.
• Malé série a varianty: žádná forma, takže držák pro jinou kameru nebo upravená svorka ramene je prostě jen další soubor ve stejné objednávce.
• Barva: každý díl je otryskán skleněnými kuličkami a vyleštěn; černá a oranžová jsou skladem a oranžové chrániče a ližiny jsou v trávě dobře vidět.

Typické tištěné díly pro drony

Hmotnost: navrhujte lehce, ne jen tence

Hmotnost na dronu stojí letový čas, ale nejlehčí díl je zřídka ten s nejtenčími stěnami. Tenké stěny jsou křehké při manipulaci a při havárii. Lepší způsoby, jak ušetřit hmotnost:

• Žebra místo plných průřezů. Tenká deska s žebry je na gram tužší než silná plochá deska.
• Duté silné průřezy. Uzavřená dutina musí umožňovat vysypání prášku: kalkulátor očekává alespoň dva únikové otvory o velikosti minimálně 5 mm na každou uzavřenou dutinu. Viz duté díly a únikové otvory.
• Udržujte stěny nad zhruba 0,8 mm. Kalkulátor varuje před stěnami tenčími než zhruba 0,8 mm; stěny o tloušťce asi 1,5 až 3 mm poskytují robustní díly.
• Odstraňte materiál tam, kde nepůsobí zatížení. Otvory a kapsy v oblastech s nízkým napětím nestojí při tisku nic navíc.

Obecná pravidla najdete v pokynech pro navrhování pro SLS.

Havárie, zářezy a směr tisku

Hodnoty, které EOS publikuje pro PA 2200, ukazují, kde se tištěný nylon láme. Bez vrubu uvádí EOS rázovou houževnatost podle Charpyho 53 kJ/m²; s vrubem 4,8 kJ/m². Ostrý vnitřní roh nebo malý zářez proto odebírá většinu odolnosti proti nárazu. Zaoblete každý vnitřní roh, zejména tam, kde se rameno setkává se středovou deskou, kde se ližina setkává s tělem a kolem otvorů pro šrouby.

Na směru také záleží. EOS uvádí tažnost při přetržení 18 % ve vrstvách a 4 % napříč nimi a pevnost v tahu 48 MPa a 42 MPa. Díly, které se při havárii ohýbají, jako jsou ližiny, chrániče a ramena, je nejlepší orientovat tak, aby namáhání ohybem leželo ve vrstvách. Více v článku jak pevný je SLS nylon.

Počítejte s poškozením: ližiny a chrániče jsou spotřební díly. Pokud je navrhnete jako samostatné, šroubované kusy, bude jejich výměna levná a náhradní sadu si můžete objednat hned s první tiskovou zakázkou.

Vibrace, šrouby a vložky

Motory a vrtule způsobují vibrace celého draku a vibrace uvolňují šrouby v plastu. Praktická pravidla:

• Použijte kovové závitové vložky (zalisované za tepla nebo za studena) pro šrouby, které drží motory, ramena nebo baterie, nebo které se často povolují.
• Zajistěte hlavám šroubů a maticím velkou dosedací plochu nebo podložku, aby se upínací síla rozložila na nylon.
• Nylon pod stálou upínací silou pomalu teče, více, když je teplý. Po prvních letových zkouškách zkontrolujte upnuté spoje.
• PA 12 je poměrně tuhý a sám o sobě neizoluje vibrace. Pro kamery použijte samostatné gumové nebo silikonové tlumiče mezi držákem a rámem.

Teplo z motorů, regulátorů a baterií

Motory, regulátory otáček a baterie se zahřívají a PA 12 měkne s rostoucí teplotou. Pro PA 2200 uvádí EOS teplotu průhybu při zatížení 64 °C při 1,80 MPa (57 °C napříč vrstvami) a 157 °C při 0,45 MPa a bod tání 176 °C. Udržujte zatížené prvky, jako jsou držáky motorů a svorky, mimo horká místa, ponechte vzduch kolem motorů a regulátorů a vyhněte se dílům, které tlačí přímo na teplou baterii.

Venku: slunce a vlhkost

PA 12 absorbuje ve srovnání s jinými nylony málo vody, takže tištěné díly si ve vlhkém vzduchu zachovávají své rozměry. Neošetřený bílý PA 12 může po dlouhém vystavení venkovním vlivům zežloutnout a zkřehnout. Pro dron, který tráví čas venku, jsou rozumné barvené díly (běžná je černá) a občasná kontrola chráničů a ližin. Tištěné kryty nejsou automaticky vodotěsné: slinutý PA 12 má mírně porézní povrch a těsnění závisí na návrhu a těsněních. Stupně krytí IP necertifikujeme.

Velikost: co se vejde do jednoho kusu

Náš EOS FORMIGA P 110 Velocis má komoru 200 × 250 × 330 mm. Držáky, svorky, chrániče a rámy malých dronů se vejdou v jednom kuse. Větší rámy jsou rozděleny na střední část a ramena, která jsou sešroubována k sobě, což také usnadňuje výměnu zlomeného ramene. Kalkulátor zkontroluje, zda se díl vejde, když nahrajete model.

Kde jsou uhlíková vlákna nebo hliník lepší volbou

EOS uvádí modul pružnosti v tahu 1 650 MPa pro PA 2200, což je hluboko pod deskami z uhlíkových vláken nebo hliníkem. Pro závodní rámy a dlouhá, tuhá ramena obvykle zůstávají lepší volbou desky z uhlíkových vláken. SLS nylon vyniká kolem nich: držáky, svorky, chrániče, kryty, adaptéry, přistávací podvozky a prototypy nových uspořádání, kde na svobodě tvaru a houževnatosti záleží více než na maximální tuhosti.

Kontrolní seznam pro tištěné díly dronů

• Vnitřní rohy zaoblené, žádné ostré zářezy v drahách zatížení.
• Ohýbané díly orientované tak, aby namáhání působilo v rovině vrstev.
• Stěny silnější než přibližně 0,8 mm, žebra místo plných průřezů.
• Alespoň dva únikové otvory o velikosti minimálně 5 mm na každou uzavřenou dutinu.
• Kovové vložky pro šrouby vystavené vibracím nebo často povolované.
• Namáhané prvky umístěné mimo dosah motorů, regulátorů a baterií.
• Opotřebitelné díly (ližiny, chrániče) jako samostatné, vyměnitelné kusy.
• Vejde se do komory 200 × 250 × 330 mm, nebo je rozdělen na části.

S kompletním drakem nebo systémem užitečného zatížení, který je třeba navrhnout a otestovat, vám mohou pomoci specialisté z prototype.builders při návrhu i prototypech.

Časté dotazy

Je SLS nylon vhodný pro díly dronů?

Ano, pro držáky, svorky, chrániče, přistávací podvozky, přihrádky na baterie a kryty. PA 12 je lehký (EOS uvádí 0,93 g/cm³ pro PA 2200), houževnatý a nepotřebuje žádné podpůrné struktury. Pro dlouhá, tuhá ramena a závodní rámy je obvykle tužší deska z uhlíkových vláken.

Mohu 3D tisknout celý rám dronu pomocí SLS?

Malé rámy se vejdou v jednom kuse do naší komory o rozměrech 200 × 250 × 330 mm. Větší rámy se dělí na střední část a ramena, která se sešroubují, což také usnadňuje výměnu poškozeného ramene.

Jak zajistím, aby tištěné díly dronu přežily nárazy?

Zaoblete všechny vnitřní rohy, vyhněte se vrubům v drahách zatížení, orientujte ohýbané díly tak, aby namáhání působilo v rovině vrstev, a navrhněte ližiny a chrániče jako samostatné, vyměnitelné díly.

Zůstanou šrouby v tištěném nylonu pevně utažené i při vibracích?

Šrouby v obyčejných tištěných otvorech se mohou při vibracích uvolnit. Pro motory, ramena a baterie použijte kovové tepelně zalisované nebo vtlačované vložky, velké dosedací plochy nebo podložky a po prvních letových zkouškách zkontrolujte upnuté spoje.

Jak horké mohou být tištěné díly dronu?

EOS uvádí teplotu průhybu při zatížení 64 °C při 1,80 MPa a 157 °C při 0,45 MPa pro PA 2200 a bod tání 176 °C. Udržujte namáhané prvky mimo dosah motorů, regulátorů a baterií.

Jaké barvy jsou k dispozici pro díly dronů?

Černá a oranžová jsou skladem s běžnou dodací lhůtou. Všech 61 barev si můžete vybrat v kalkulátoru s okamžitou cenou; dodání barev, které nejsou skladem, trvá přibližně o měsíc déle.