Drohnenteile im 3D-Druck: leichte, robuste Halterungen und Rahmen aus SLS-Nylon

Warum SLS-Nylon für Drohnenteile geeignet ist

• Leicht: EOS gibt eine Dichte von 0,93 g/cm³ für Teile aus PA 2200 an, dem Pulver, das wir drucken. Das ist leichter als Wasser und etwa ein Drittel der Dichte von Aluminium.
• Zäh statt spröde: EOS gibt eine Bruchdehnung von 18 % innerhalb der Schichten an. Eine Nylonhalterung neigt dazu, sich zu biegen, bevor sie bricht, was bei einer harten Landung hilft.
• Keine Stützstrukturen: Kabelkanäle, interne Rippen, Clips und Hinterschneidungen lassen sich ohne Stützstrukturen drucken, sodass ein Teil mehrere ersetzen kann.
• Kleinserien und Varianten: Keine Form erforderlich, daher ist eine Halterung für eine andere Kamera oder eine modifizierte Armklemme einfach eine weitere Datei in derselben Bestellung.
• Farbe: Jedes Teil wird glasperlengestrahlt und poliert; Schwarz und Orange sind auf Lager, und orangefarbene Schutzvorrichtungen und Kufen sind im Gras gut sichtbar.

Typische gedruckte Drohnenteile

Gewicht: Leicht konstruieren, nicht nur dünn

Gewicht bei einer Drohne kostet Flugzeit, aber das leichteste Teil ist selten das mit den dünnsten Wänden. Dünne Wände sind bei der Handhabung und bei einem Absturz zerbrechlich. Bessere Möglichkeiten, Masse zu sparen:

• Rippen statt massiver Querschnitte. Eine dünne Platte mit Rippen ist pro Gramm steifer als eine dicke, flache Platte.
• Hohle dicke Querschnitte. Ein geschlossener Hohlraum muss das Pulver freigeben können: Der Rechner erwartet mindestens zwei Entpulverungsöffnungen von mindestens 5 mm pro geschlossenem Hohlraum. Siehe hohle Teile und Entpulverungsöffnungen.
• Halten Sie Wände über etwa 0,8 mm. Der Rechner warnt vor Wänden unter etwa 0,8 mm; Wände von etwa 1,5 bis 3 mm ergeben robuste Teile.
• Entfernen Sie Material dort, wo keine Belastung auftritt. Öffnungen und Taschen in spannungsarmen Bereichen kosten beim Drucken nichts.

Die allgemeinen Regeln finden Sie in den SLS-Designrichtlinien.

Abstürze, Kerben und Druckrichtung

Die Werte, die EOS für PA 2200 veröffentlicht, zeigen, wo gedrucktes Nylon bricht. Ungekerbt gibt EOS eine Charpy-Schlagzähigkeit von 53 kJ/m² an; mit Kerbe 4,8 kJ/m². Eine scharfe Innenecke oder eine kleine Kerbe nimmt daher den größten Teil der Schlagfestigkeit. Runden Sie jede Innenecke ab, insbesondere dort, wo ein Arm auf die Mittelplatte trifft, wo eine Kufe auf den Körper trifft und um Schraubenlöcher herum.

Die Richtung ist ebenfalls wichtig. EOS gibt eine Bruchdehnung von 18 % innerhalb der Schichten und 4 % quer dazu an, sowie eine Zugfestigkeit von 48 MPa und 42 MPa. Teile, die sich bei einem Absturz biegen, wie Kufen, Schutzvorrichtungen und Arme, werden am besten so ausgerichtet, dass die Biegebeanspruchung innerhalb der Schichten liegt. Mehr dazu unter wie stark SLS-Nylon ist.

Planen Sie Schäden ein: Kufen und Schutzvorrichtungen sind Verschleißteile. Wenn Sie sie als separate, verschraubte Teile konstruieren, sind sie günstig zu ersetzen, und ein Ersatzset kann gleich beim ersten Druckauftrag mitbestellt werden.

Vibration, Schrauben und Einsätze

Motoren und Propeller lassen die gesamte Flugzeugzelle vibrieren, und Vibrationen lösen Schrauben in Kunststoff. Praktische Regeln:

• Verwenden Sie Schmelz- oder Einpresseinsätze aus Metall für Schrauben, die Motoren, Arme oder Akkus halten oder die häufig geöffnet werden.
• Geben Sie Schraubenköpfen und Muttern eine große Auflagefläche oder eine Unterlegscheibe, damit sich die Klemmkraft über das Nylon verteilt.
• Nylon kriecht langsam unter konstanter Klemmkraft, stärker, wenn es warm ist. Überprüfen Sie geklemmte Verbindungen nach den ersten Flügen.
• PA 12 ist ziemlich steif und isoliert Vibrationen nicht von selbst. Verwenden Sie für Kameras separate Gummi- oder Silikondämpfer zwischen der Halterung und dem Rahmen.

Wärme von Motoren, Controllern und Akkus

Motoren, Drehzahlregler und Akkus werden warm, und PA 12 wird mit steigender Temperatur weicher. Für PA 2200 gibt EOS eine Wärmeformbeständigkeitstemperatur von 64 °C bei 1,80 MPa (57 °C quer zu den Schichten) und 157 °C bei 0,45 MPa sowie einen Schmelzpunkt von 176 °C an. Halten Sie belastete Elemente wie Motorhalterungen und Klemmen von heißen Stellen fern, lassen Sie Luft um Motoren und Controller und vermeiden Sie Teile, die direkt auf einen warmen Akku drücken.

Im Freien: Sonne und Feuchtigkeit

PA 12 nimmt im Vergleich zu anderen Nylons wenig Wasser auf, sodass gedruckte Teile in feuchter Luft ihre Abmessungen behalten. Unbehandeltes weißes PA 12 kann nach langer Einwirkung im Freien vergilben und spröder werden. Für eine Drohne, die im Freien lebt, sind gefärbte Teile (Schwarz ist üblich) und eine gelegentliche Überprüfung von Schutzvorrichtungen und Kufen sinnvoll. Gedruckte Gehäuse sind nicht automatisch wasserdicht: Gesintertes PA 12 hat eine leicht poröse Oberfläche, und die Abdichtung hängt vom Design und den Dichtungen ab. Wir zertifizieren keine IP-Schutzarten.

Größe: Was an einem Stück passt

Unsere EOS FORMIGA P 110 Velocis hat eine Kammer von 200 × 250 × 330 mm. Halterungen, Klemmen, Schutzvorrichtungen und die Rahmen kleiner Drohnen passen an einem Stück. Größere Rahmen werden in ein Mittelteil und Arme unterteilt, die miteinander verschraubt werden, was auch den einfachen Austausch eines gebrochenen Arms ermöglicht. Der Rechner überprüft die Passform, wenn Sie das Modell hochladen.

Wo Kohlefaser oder Aluminium die bessere Wahl ist

EOS gibt für PA 2200 einen Zugmodul von 1.650 MPa an, weit unter dem von Kohlefaserplatten oder Aluminium. Für Rennrahmen und lange, steife Arme bleiben Kohlefaserplatten in der Regel die bessere Wahl. SLS-Nylon glänzt um sie herum: Halterungen, Klemmen, Schutzvorrichtungen, Gehäuse, Adapter, Fahrwerke und Prototypen neuer Layouts, bei denen Formfreiheit und Zähigkeit wichtiger sind als maximale Steifigkeit.

Checkliste für gedruckte Drohnenteile

• Innenecken abgerundet, keine scharfen Kerben in den Lastpfaden.
• Biegeteile so ausrichten, dass die Belastung innerhalb der Schichten liegt.
• Wände über etwa 0,8 mm, Rippen anstelle von massiven Abschnitten.
• Mindestens zwei Austrittslöcher von mindestens 5 mm pro geschlossenem Hohlraum.
• Metalleinsätze für Schrauben unter Vibration oder bei häufigem Öffnen.
• Belastete Merkmale fern von Motoren, Controllern und Batterien.
• Verschleißteile (Kufen, Schutzvorrichtungen) als separate, austauschbare Teile.
• Passt in den 200 × 250 × 330 mm Bauraum oder ist in Teile aufgeteilt.

Für eine komplette Flugzeugzelle oder ein Nutzlastsystem, das konstruiert und getestet werden muss, können die Spezialisten von prototype.builders bei der Konstruktion und den Prototypen helfen.

Häufig gestellte Fragen

Ist SLS-Nylon gut für Drohnenteile?

Ja, für Halterungen, Klemmen, Schutzvorrichtungen, Fahrwerke, Batteriefächer und Gehäuse. PA 12 ist leicht (EOS gibt 0,93 g/cm³ für PA 2200 an), zäh und benötigt keine Stützstrukturen. Für lange, steife Arme und Racing-Rahmen ist eine Kohlefaserplatte in der Regel steifer.

Kann ich einen ganzen Drohnenrahmen in SLS 3D-drucken?

Kleine Rahmen passen an einem Stück in unsere 200 × 250 × 330 mm große Kammer. Größere Rahmen werden in ein Mittelteil und Arme unterteilt, die miteinander verschraubt werden, was auch den einfachen Austausch eines beschädigten Arms ermöglicht.

Wie sorge ich dafür, dass gedruckte Drohnenteile Abstürze überstehen?

Runden Sie alle Innenecken ab, vermeiden Sie Kerben in Lastpfaden, richten Sie Biegeteile so aus, dass die Belastung innerhalb der Schichten liegt, und konstruieren Sie Kufen und Schutzvorrichtungen als separate, austauschbare Teile.

Bleiben Schrauben in gedrucktem Nylon unter Vibration fest?

Schrauben in einfachen gedruckten Löchern können sich unter Vibration lösen. Verwenden Sie für Motoren, Arme und Batterien wärmeeingebettete oder eingepresste Metalleinsätze, große Auflageflächen oder Unterlegscheiben und überprüfen Sie Klemmverbindungen nach den ersten Flügen.

Wie heiß können gedruckte Drohnenteile werden?

EOS gibt für PA 2200 eine Wärmeformbeständigkeitstemperatur von 64 °C bei 1,80 MPa und 157 °C bei 0,45 MPa sowie einen Schmelzpunkt von 176 °C an. Halten Sie belastete Merkmale fern von Motoren, Controllern und Batterien.

Welche Farben sind für Drohnenteile verfügbar?

Schwarz und Orange sind mit der normalen Lieferzeit auf Lager. Alle 61 Farben können im Kalkulator mit einem Sofortpreis ausgewählt werden; die Lieferung der nicht vorrätigen Farben dauert etwa einen Monat länger.