Надруковані на 3D-принтері деталі для дронів: легкі, міцні кріплення та рами з нейлону SLS

Чому нейлон SLS підходить для деталей дронів

• Легкість: EOS вказує щільність 0.93 g/cm³ для деталей, виготовлених із PA 2200, порошку, яким ми друкуємо. Це легше за воду і становить приблизно третину щільності алюмінію.
• Міцність, а не крихкість: EOS вказує подовження при розриві 18 % у межах шарів. Нейлонове кріплення зазвичай гнеться перед тим, як тріснути, що допомагає під час жорсткої посадки.
• Без підтримок: кабельні канали, внутрішні ребра, затискачі та піднутрення друкуються без опорних структур, тому одна деталь може замінити кілька.
• Малі серії та варіанти: немає прес-форми, тому кріплення для іншої камери або модифікований затискач кронштейна — це просто ще один файл у тому ж замовленні.
• Колір: кожна деталь проходить дробоструминну обробку скляними кульками та полірується; чорний і помаранчевий є в наявності, а помаранчевий захист і шасі легко помітити в траві.

Типові надруковані деталі для дронів

Вага: проєктуйте легким, а не просто тонким

Вага дрона коштує часу польоту, але найлегша деталь рідко буває тією, що має найтонші стінки. Тонкі стінки крихкі під час використання та в разі аварії. Кращі способи заощадити масу:

• Ребра замість суцільних секцій. Тонка пластина з ребрами є жорсткішою на грам, ніж товста плоска пластина.
• Порожнисті товсті секції. Закрита порожнина повинна мати можливість випускати порошок: калькулятор очікує щонайменше два випускні отвори розміром не менше 5 mm на кожну закриту порожнину. Див. порожнисті деталі та випускні отвори.
• Зберігайте стінки товщиною понад 0.8 mm. Калькулятор попереджає про стінки тонші за приблизно 0.8 mm; стінки від 1.5 до 3 mm забезпечують міцні деталі.
• Видаляйте матеріал там, де немає навантаження. Отвори та кишені в зонах з низьким напруженням нічого не коштують при друці.

Загальні правила наведено в посібнику з проєктування для SLS.

Аварії, виїмки та напрямок друку

Значення, які EOS публікує для PA 2200, показують, де ламається надрукований нейлон. Без надрізу EOS вказує ударну в'язкість за Шарпі 53 kJ/m²; з надрізом — 4.8 kJ/m². Тому гострий внутрішній кут або невелика виїмка забирають більшу частину ударостійкості. Заокруглюйте кожен внутрішній кут, особливо там, де кронштейн з'єднується з центральною пластиною, де шасі з'єднується з корпусом, і навколо отворів для гвинтів.

Напрямок також має значення. EOS вказує подовження при розриві 18 % у межах шарів і 4 % поперек них, а також міцність на розрив 48 MPa і 42 MPa. Деталі, які згинаються під час аварії, такі як шасі, захист і кронштейни, найкраще орієнтувати так, щоб деформація вигину лежала в межах шарів. Більше в наскільки міцним є нейлон SLS.

Плануйте пошкодження: шасі та захист є зношуваними деталями. Проєктування їх як окремих деталей на болтах робить їх дешевими в заміні, а запасний комплект можна замовити з першим завданням на друк.

Вібрація, гвинти та вставки

Двигуни та пропелери змушують вібрувати весь планер, а вібрація послаблює гвинти в пластику. Практичні правила:

• Використовуйте металеві вставки для гарячої або пресової посадки для гвинтів, які утримують двигуни, кронштейни або акумулятори, або які часто відкручуються.
• Забезпечте головкам гвинтів і гайкам велику опорну поверхню або шайбу, щоб сила затискання розподілялася по нейлону.
• Нейлон повільно повзе під постійною силою затискання, особливо коли він теплий. Перевіряйте затиснуті з'єднання після перших польотів.
• PA 12 є досить жорстким і сам по собі не ізолює вібрацію. Для камер використовуйте окремі гумові або силіконові демпфери між кріпленням і рамою.

Нагрівання від двигунів, контролерів та акумуляторів

Двигуни, регулятори швидкості та акумулятори нагріваються, а PA 12 розм'якшується з підвищенням температури. Для PA 2200 EOS вказує температуру теплової деформації 64 °C при 1.80 MPa (57 °C поперек шарів) і 157 °C при 0.45 MPa, а також температуру плавлення 176 °C. Тримайте навантажені елементи, такі як кріплення двигунів і затискачі, подалі від гарячих точок, залишайте повітря навколо двигунів і контролерів, і уникайте деталей, які безпосередньо тиснуть на теплий акумулятор.

Надворі: сонце та вологість

PA 12 поглинає мало води порівняно з іншими нейлонами, тому надруковані деталі зберігають свої розміри у вологому повітрі. Необроблений білий PA 12 може пожовтіти та стати більш крихким після тривалого перебування на відкритому повітрі. Для дрона, який живе надворі, доцільно використовувати пофарбовані деталі (зазвичай чорні) та періодично перевіряти захист і шасі. Надруковані корпуси не є автоматично водонепроникними: спечений PA 12 має злегка пористу поверхню, і герметичність залежить від конструкції та прокладок. Ми не сертифікуємо класи захисту IP.

Розмір: що поміщається цілком

Наш EOS FORMIGA P 110 Velocis має камеру 200 × 250 × 330 mm. Кріплення, затискачі, захист і рами невеликих дронів поміщаються цілком. Більші рами розділяються на центральну частину та промені, які з'єднуються болтами, що також полегшує заміну зламаного променя. Калькулятор перевіряє розмір під час завантаження моделі.

Коли вуглецеве волокно або алюміній є кращим вибором

EOS вказує модуль пружності при розтягуванні 1650 МПа для PA 2200, що значно нижче, ніж у пластин з вуглецевого волокна або алюмінію. Для гоночних рам і довгих жорстких променів пластини з вуглецевого волокна зазвичай залишаються кращим вибором. Нейлон SLS чудово підходить для інших деталей: кріплень, затискачів, захисту, корпусів, адаптерів, шасі та прототипів нових компонувань, де свобода форми та міцність важливіші за максимальну жорсткість.

Контрольний список для надрукованих деталей дрона

• Внутрішні кути заокруглені, без гострих вирізів на шляхах навантаження.
• Деталі, що згинаються, орієнтовані так, щоб деформація відбувалася в межах шарів.
• Стінки товщиною понад 0,8 mm, ребра замість суцільних секцій.
• Щонайменше два отвори для виходу порошку діаметром не менше 5 mm на кожну закриту порожнину.
• Металеві вставки для гвинтів, що піддаються вібрації або часто відкручуються.
• Навантажені елементи розташовані подалі від моторів, контролерів та батарей.
• Деталі, що зношуються (шасі, захист), зроблені як окремі змінні елементи.
• Поміщається в камеру 200 × 250 × 330 mm, або розділений на частини.

Для створення повноцінного планера або системи корисного навантаження, які потрібно спроєктувати та протестувати, фахівці з prototype.builders можуть допомогти з дизайном та прототипами.

Поширені запитання

Чи підходить нейлон SLS для деталей дрона?

Так, для кріплень, затискачів, захисту, шасі, лотків для батарей та корпусів. PA 12 легкий (EOS вказує 0,93 g/cm³ для PA 2200), міцний і не потребує опорних структур. Для довгих жорстких променів і гоночних рам пластина з вуглецевого волокна зазвичай є жорсткішою.

Чи можу я надрукувати на 3D-принтері цілу раму дрона за технологією SLS?

Невеликі рами поміщаються цілком у нашій камері 200 × 250 × 330 mm. Більші рами розділяються на центральну частину та промені, які з'єднуються болтами, що також полегшує заміну пошкодженого променя.

Як зробити так, щоб надруковані деталі дрона витримували аварії?

Заокругліть усі внутрішні кути, уникайте вирізів на шляхах навантаження, орієнтуйте деталі, що згинаються, так, щоб деформація відбувалася в межах шарів, і проєктуйте шасі та захист як окремі змінні деталі.

Чи надійно тримаються гвинти в надрукованому нейлоні під час вібрації?

Гвинти у звичайних надрукованих отворах можуть послабитися під впливом вібрації. Для моторів, променів і батарей використовуйте металеві вплавлювані або запресовувані вставки, великі опорні поверхні або шайби, а також перевіряйте затискні з'єднання після перших польотів.

Наскільки можуть нагріватися надруковані деталі дрона?

EOS вказує температуру теплової деформації 64 °C при 1,80 МПа та 157 °C при 0,45 МПа для PA 2200, а також температуру плавлення 176 °C. Тримайте навантажені елементи подалі від моторів, контролерів та батарей.

Які кольори доступні для деталей дрона?

Чорний і помаранчевий є в наявності зі стандартним часом виконання. Усі 61 колір можна вибрати в калькуляторі з миттєвим розрахунком ціни; доставка кольорів, яких немає в наявності, займає приблизно на місяць довше.