Компания из ОАЭ напечатает дроны на 3D-принтере смолами

FDM — популярный выбор среди YouTube-блогеров и любителей дронов, печатающих 3D-принтеры, но технология экструзии имеет свои ограничения. Один инженер из Объединенных Арабских Эмиратов обратился к фотополимерным смолам (и другим технологиям), чтобы преодолеть ограничения, обнаруженные в процессе FDM.

Nomad Prototypes была основана аэрокосмическим инженером и экспертом по аддитивному производству Филипом Кином для разработки дронов с использованием аддитивного производства и оптимизации топологии. Их план состоит в том, чтобы построить самый большой в мире дрон, напечатанный на 3D-принтере, используя различные методы аддитивного производства.

«Экструзия нитей подходит для небольших мультикоптеров и небольших самолетов любительского уровня с неподвижным крылом, но действительно сталкивается с проблемами при увеличении размеров дронов с неподвижным крылом профессионального уровня», — сказал Кин.< /п>

«FDM приводит к анизотропным отпечаткам, а сложные динамические силы, действующие на самолеты с неподвижным крылом, обычная экструзия просто не справляется с ними с точки зрения прочности и веса. Вся суть 3D-печати дронов заключается в минимизации веса, но когда появляется тенденция добавлять больше слоев к стенам конструкции, чтобы компенсировать анизотропию, вы быстро достигаете точки, когда вам лучше просто использовать стекловолокно или углеродное волокно. ”</п>

Дрон из смолы 1-го поколения, собранный для испытания на посадку перед пескоструйной обработкой для окончательного керамического покрытия. (Изображение предоставлено: Филип Кин)

Традиционные методы, такие как использование стекловолокна, хотя и позволяют производить прочные и легкие дроны, являются трудоемкими и дорогостоящими из-за огромного количества ручного труда. А из-за ручного характера производства композитов могут возникнуть проблемы с качеством из-за различий в процессе. Используя 3D-печать, Nomad Prototypes стремится снизить затраты на рабочую силу, сохраняя при этом качество, прочность и уменьшая вес.</стр> <стр>За последнее десятилетие основатель компании исследовал ряд методов дроновой печати, включая FDM, SLA, SLS, MJF и FGF. </п> <п>Первое поколение дронов от Nomad Prototypes — это мультироторы, изготовленные из смолы Liqcreate StrongX, которая является одной из самых прочных доступных фотополимерных смол. Liqcreate — это смола двойного отверждения, то есть сначала она отверждается УФ-излучением, а затем подвергается окончательному термическому отверждению для дальнейшего увеличения прочности. </п>

Для улучшения качества напечатанной детали она подвергается пескоструйной обработке и наносится керамическое покрытие для увеличения долговечности и устойчивости к ультрафиолетовому излучению.

«Благодаря смоле Liqcreate и программному обеспечению nTop мы смогли создавать стенки толщиной всего 500 микрон», — сказал Кин.

<стр>«Без решеток, удерживающих кожу вместе, тонкие стенки обычно просто разрушались бы во время процесса печати смолой. Но решетка служит каркасом во время печати, а это значит, что мы можем печатать элементы кожи гораздо тоньше, чем это возможно даже в Liqcreate».</стр> <п>Сочетание легкой конструкции, аккумулятора емкостью 7000 мАч и двигателей/пропеллеров эффективного размера позволяет дрону 1-го поколения оставаться в воздухе в течение 37 минут (без полезной нагрузки) и 22 минут с полезной нагрузкой в ​​500 граммов. </п>

Второе поколение будет представлять собой небольшой модульный мультикоптер, который можно будет преобразовать в конфигурацию с неподвижным крылом или вертикальным взлетом и посадкой, а также будет напечатан прочным и гибким полимером, а также будет использоваться оптимизация топологии крыла. секции, создавая чрезвычайно тонкую и прочную обшивку крыльев – подвиг, недостижимый с FDM.

Рендеринг смоляного макета дрона 2-го поколения. (Изображение предоставлено: Филип Кин)

Дрон третьего поколения будет иметь крыло длиной 3,2 метра и будет напечатан на 3D-принтере высокопрочными гранулами.

«Некоторые из этих новых пеллет содержат невероятно высокое содержание углеродного волокна, достигающее до 50 %. Это было бы невозможно напечатать в формате нити, поскольку нить настолько жесткая, что она сломается, как только достигнет экструдера», — сказал Кин.

<п>«Эти гранулы позволяют печатать детали, прочность которых в три раза превышает прочность обычных нитей FDM, поэтому проблемы, вызванные анизотропией, уменьшаются. Мы можем эффективно печатать более тонкие детали, сохраняя при этом высокую степень прочности конструкции, что делает гранулы пригодными для дронов с неподвижным крылом». </стр>

nTop Спроектированный корпус дрона в лабораторной печи в ожидании термического отверждения. (Изображение предоставлено: Филип Кин)

Что касается дронов из смолы, их разработка будет продолжена, чтобы разгладить складки в дизайне, пока геометрия не будет готова к масштабированию для версии, напечатанной гранулами.

<стр> «Высококачественные смолы доступны, и их можно печатать на машине стоимостью 3000 долларов, в отличие от порошков SLS, для печати которых требуются гораздо более дорогие машины», — сказал Кин.</стр> <стр>«Печать дронов меньшего масштаба смолой позволяет нам уточнить дизайн с точки зрения DFM и DFA перед переходом на другой процесс».</стр>

У компании также есть собственный алгоритм определения размеров, который использует MATLAB для создания правильной геометрии для самолетов с неподвижным крылом. Они планируют использовать смоляной дрон второго поколения с неподвижным крылом для проверки и проверки алгоритма перед масштабированием до версии с размахом крыльев 3,2 метра.

«Мультироторы очень легко сконструировать и не требуют особых усилий», — сказал Кин.

“Но проектировать самолеты с неподвижным крылом с нуля гораздо сложнее, особенно при использовании новых материалов и оптимизации топологии. Вот почему мы применяем осторожный и итеративный подход к нашим дронам, при этом каждый последующий дрон основывается на уроках предыдущего поколения». </стр> <стр>Nomad Prototypes представит свой проект на конкурсе Make It In The Emirates в Энергетическом центре Абу-Даби в понедельник, 27 мая.</стр>