Części do dronów z druku 3D: Lekkie, wytrzymałe uchwyty i ramy z nylonu SLS

Dlaczego nylon SLS pasuje do części dronów

• Lekkość: EOS podaje gęstość 0.93 g/cm³ dla części wykonanych z PA 2200, proszku, z którego drukujemy. To mniej niż gęstość wody i około jednej trzeciej gęstości aluminium.
• Wytrzymałość zamiast kruchości: EOS podaje wydłużenie przy zerwaniu na poziomie 18 % w obrębie warstw. Nylonowy uchwyt ma tendencję do wyginania się przed pęknięciem, co pomaga przy twardym lądowaniu.
• Brak podpór: kanały kablowe, wewnętrzne żebra, klipsy i podcięcia drukują się bez struktur podporowych, więc jedna część może zastąpić kilka.
• Małe serie i warianty: brak formy, więc uchwyt do innej kamery lub zmodyfikowany zacisk ramienia to po prostu kolejny plik w tym samym zamówieniu.
• Kolor: każda część jest kulkowana kulkami szklanymi i polerowana; czarny i pomarańczowy są w magazynie, a pomarańczowe osłony i płozy są łatwo widoczne w trawie.

Typowe drukowane części do dronów

Waga: należy projektować lekko, nie tylko cienko

Waga drona kosztuje czas lotu, ale najlżejsza część rzadko jest tą o najcieńszych ściankach. Cienkie ścianki są delikatne podczas przenoszenia i w razie wypadku. Lepsze sposoby na zaoszczędzenie masy:

• Żebra zamiast litych przekrojów. Cienka płyta z żebrami jest sztywniejsza na gram niż gruba płaska płyta.
• Puste grube przekroje. Zamknięta wnęka musi umożliwiać uwolnienie proszku: kalkulator oczekuje co najmniej dwóch otworów ewakuacyjnych o średnicy co najmniej 5 mm na każdą zamkniętą wnękę. Proszę zobaczyć puste części i otwory ewakuacyjne.
• Proszę utrzymywać ścianki powyżej około 0.8 mm. Kalkulator ostrzega o ściankach poniżej około 0.8 mm; ścianki o grubości od około 1.5 do 3 mm dają solidne części.
• Proszę usunąć materiał tam, gdzie nie ma obciążenia. Otwory i kieszenie w obszarach o niskim naprężeniu nic nie kosztują w druku.

Ogólne zasady znajdują się w wytycznych projektowania SLS.

Zderzenia, karby i kierunek druku

Wartości publikowane przez EOS dla PA 2200 pokazują, gdzie pęka drukowany nylon. Bez karbu, EOS podaje udarność Charpy'ego na poziomie 53 kJ/m²; z karbem 4.8 kJ/m². Ostry róg wewnętrzny lub mały karb odbiera zatem większość odporności na uderzenia. Proszę zaokrąglić każdy wewnętrzny róg, zwłaszcza tam, gdzie ramię łączy się z płytą centralną, gdzie płoza łączy się z korpusem oraz wokół otworów na śruby.

Kierunek również ma znaczenie. EOS podaje wydłużenie przy zerwaniu na poziomie 18 % w obrębie warstw i 4 % w poprzek nich, oraz wytrzymałość na rozciąganie 48 MPa i 42 MPa. Części, które wyginają się podczas zderzenia, takie jak płozy, osłony i ramiona, najlepiej zorientować tak, aby naprężenie zginające leżało w obrębie warstw. Więcej w jak silny jest nylon SLS.

Proszę zaplanować uszkodzenia: płozy i osłony to części zużywające się. Zaprojektowanie ich jako oddzielnych, przykręcanych elementów sprawia, że są tanie w wymianie, a zapasowy zestaw można zamówić przy pierwszym zleceniu druku.

Wibracje, śruby i wkładki

Silniki i śmigła wprawiają w wibracje cały płatowiec, a wibracje luzują śruby w plastiku. Praktyczne zasady:

• Proszę używać metalowych wkładek wtapianych lub wciskanych do śrub, które trzymają silniki, ramiona lub baterie, lub które są często odkręcane.
• Proszę zapewnić łbom śrub i nakrętkom dużą powierzchnię nośną lub podkładkę, aby siła docisku rozkładała się na nylonie.
• Nylon powoli pełza pod stałą siłą docisku, bardziej, gdy jest ciepły. Proszę sprawdzić zaciśnięte połączenia po pierwszych lotach.
• PA 12 jest dość sztywny i sam z siebie nie izoluje wibracji. W przypadku kamer proszę użyć oddzielnych gumowych lub silikonowych amortyzatorów między uchwytem a ramą.

Ciepło z silników, kontrolerów i baterii

Silniki, kontrolery prędkości i baterie nagrzewają się, a PA 12 mięknie wraz ze wzrostem temperatury. Dla PA 2200, EOS podaje temperaturę ugięcia pod obciążeniem 64 °C przy 1.80 MPa (57 °C w poprzek warstw) i 157 °C przy 0.45 MPa, oraz temperaturę topnienia 176 °C. Proszę trzymać obciążone elementy, takie jak uchwyty silników i zaciski, z dala od gorących punktów, pozostawić powietrze wokół silników i kontrolerów oraz unikać części, które naciskają bezpośrednio na ciepłą baterię.

Na zewnątrz: słońce i wilgoć

PA 12 pochłania mało wody w porównaniu z innymi nylonami, dzięki czemu wydrukowane części zachowują swoje wymiary w wilgotnym powietrzu. Nieobrobiony biały PA 12 może żółknąć i stawać się bardziej kruchy po długiej ekspozycji na zewnątrz. W przypadku drona, który przebywa na zewnątrz, rozsądne jest użycie barwionych części (często czarnych) oraz sporadyczne sprawdzanie osłon i płóz. Wydrukowane obudowy nie są automatycznie wodoodporne: spiekany PA 12 ma lekko porowatą powierzchnię, a uszczelnienie zależy od projektu i uszczelek. Nie certyfikujemy klas IP.

Rozmiar: co mieści się w jednym kawałku

Nasz EOS FORMIGA P 110 Velocis ma komorę o wymiarach 200 × 250 × 330 mm. Mocowania, zaciski, osłony i ramy małych dronów mieszczą się w jednym kawałku. Większe ramy są dzielone na sekcję centralną i ramiona, które są ze sobą skręcane, co ułatwia również wymianę uszkodzonego ramienia. Kalkulator sprawdza dopasowanie, gdy prześlą Państwo model.

Kiedy włókno węglowe lub aluminium jest lepszym wyborem

EOS podaje moduł sprężystości przy rozciąganiu wynoszący 1650 MPa dla PA 2200, co jest wartością znacznie niższą niż dla płyt z włókna węglowego lub aluminium. W przypadku ram wyścigowych i długich, sztywnych ramion, płyty z włókna węglowego zazwyczaj pozostają lepszym wyborem. Nylon SLS błyszczy w ich otoczeniu: mocowania, zaciski, osłony, obudowy, adaptery, podwozia i prototypy nowych układów, gdzie swoboda kształtu i wytrzymałość mają większe znaczenie niż maksymalna sztywność.

Lista kontrolna dla drukowanych części dronów

• Wewnętrzne narożniki zaokrąglone, brak ostrych wycięć na ścieżkach obciążeń.
• Zginane części zorientowane tak, aby naprężenia układały się wzdłuż warstw.
• Ścianki powyżej około 0.8 mm, żebra zamiast litych przekrojów.
• Co najmniej dwa otwory ewakuacyjne o średnicy co najmniej 5 mm na każdą zamkniętą wnękę.
• Metalowe wkładki dla śrub narażonych na wibracje lub często odkręcanych.
• Obciążone elementy z dala od silników, kontrolerów i baterii.
• Części zużywające się (płozy, osłony) jako oddzielne, wymienne elementy.
• Mieści się w komorze 200 × 250 × 330 mm lub jest podzielona na części.

W przypadku kompletnego płatowca lub systemu przenoszenia ładunku, który musi zostać zaprojektowany i przetestowany, specjaliści z prototype.builders mogą pomóc w projektowaniu i prototypach.

Najczęściej zadawane pytania

Czy nylon SLS jest dobry na części do dronów?

Tak, na mocowania, zaciski, osłony, podwozia, tace na baterie i obudowy. PA 12 jest lekki (EOS podaje 0.93 g/cm³ dla PA 2200), wytrzymały i nie wymaga struktur podporowych. W przypadku długich, sztywnych ramion i ram wyścigowych, płyta z włókna węglowego jest zazwyczaj sztywniejsza.

Czy mogę wydrukować w 3D całą ramę drona w technologii SLS?

Małe ramy mieszczą się w jednym kawałku w naszej komorze o wymiarach 200 × 250 × 330 mm. Większe ramy są dzielone na sekcję centralną i ramiona, które są ze sobą skręcane, co ułatwia również wymianę uszkodzonego ramienia.

Jak sprawić, by wydrukowane części drona przetrwały wypadki?

Proszę zaokrąglić wszystkie wewnętrzne narożniki, unikać wycięć na ścieżkach obciążeń, zorientować zginane części tak, aby naprężenia układały się wzdłuż warstw, oraz zaprojektować płozy i osłony jako oddzielne, wymienne części.

Czy śruby pozostają dokręcone w drukowanym nylonie pod wpływem wibracji?

Śruby wkręcane w zwykłe wydrukowane otwory mogą się poluzować pod wpływem wibracji. W przypadku silników, ramion i baterii proszę używać metalowych wkładek wtapianych na gorąco lub wciskanych, dużych powierzchni nośnych lub podkładek, a po pierwszych lotach sprawdzić połączenia zaciskowe.

Jak bardzo mogą nagrzewać się wydrukowane części drona?

EOS podaje temperaturę ugięcia pod obciążeniem wynoszącą 64 °C przy 1.80 MPa i 157 °C przy 0.45 MPa dla PA 2200, oraz temperaturę topnienia 176 °C. Proszę trzymać obciążone elementy z dala od silników, kontrolerów i baterii.

Jakie kolory są dostępne dla części dronów?

Czarny i pomarańczowy są dostępne w magazynie ze standardowym czasem realizacji. Wszystkie 61 kolorów można wybrać w kalkulatorze z natychmiastową wyceną; dostawa kolorów, których nie ma w magazynie, trwa około miesiąca dłużej.