Как 3D принтеры используют для производства дронов? (Часть 2)

3D печать - это полезный инструмент, который помогает проектировать и создавать беспилотники. Производство дрона на 3D принтере - непростая задача для рядовых пользователей, которая требует довольно высокого уровня знаний в области материалов, а также особенностей печати на конкретном оборудовании. 3D печать лучше всего подходит для массового создания дронов на всех этапах: от проектирования до изготовления конечных деталей и запчастей.

Как работает дрон?

Типичный беспилотный летательный аппарат изготавливается из легких композитных материалов для снижения веса и повышения маневренности. Прочность композитного материала позволяет военным дронам летать на чрезвычайно больших высотах. Бытовые и коммерческие беспилотники оснащены различными современными технологиями, такими как инфракрасные камеры, GPS и лазер. Дроны управляются дистанционными наземными системами управления (GSC), их также называют наземной кабиной.

Система беспилотного летательного аппарата состоит из двух частей: самого дрона и системы управления. В носовой части беспилотника присутствуют все датчики и навигационные системы. Остальная часть корпуса заполнена системами дронов, поскольку для размещения людей не требуется места. Конструкционные материалы для создания дрона представляют собой очень сложные композиты, которые способны поглощать вибрации и уменьшать шум при работе двигателей. Кроме звукопоглощения, эти материалы отличаются легкостью.

Выгодно ли создать дрон на 3D принтере?

Большинство любителей дронов, которые занимаются 3D печатью, изготавливают беспилотники в качестве хобби для личного использования. Для тех, кто увлекается гонками на дронах, изготовление дронов или запчастей к ним - вынужденная необходимость, так как запасные детали могут стоить достаточно дорого. Кроме того, выгода 3D печати заключается в том, что пользователи могут создавать детали, снятые с производства или изготовленные на заказ, которые невозможно купить или их стоимость очень дорога.

При массовом производстве дронов себестоимость одной детали значительно снижается. Если использовать доступные для свободного скачивания модели, то стоимость одной детали уменьшается еще в несколько раз.

Таким образом, производить детали для дронов и сами дроны достаточно выгодно как для отдельных пользователей, которые увлекаются дронами, так и для производства, так как стоимость конечного изделия гораздо выше стоимости материалов, производства и совокупности расходов на сборку и логистику.

А теперь давайте подробнее разберемся с тем, из чего и на чем лучше печатать дроны.

Лучшие материалы для 3D печати дронов

В этом разделе мы рассмотрим различные материалы, которые можно использовать для 3D деталей дронов.

PET/PETG

PET (полиэтилентерефталат) — это термопластичный полимер, используемый для 3D печати деталей дронов. Смешанный с гликолем (отсюда и буква «G») он имеет лучшие характеристики для печати на 3D принтере. PETG устойчив к высоким температурам и воде, имеет стабильные размеры, не дает усадки и обладает хорошими электрическими свойствами.

PETG сочетает в себе долговечность ABS и пригодность для печати PLA, поэтому неудивительно, что его часто выбирают профессионалы, которым нужен надежный материал для своих проектов. PETG получил широкое признание во время пандемии коронавируса, потому что его можно легко дезинфицировать.

Обратите внимание, что Вы можете столкнуться с двумя вариантами — PETG (иногда пишется как PET-G) и PET. «G» означает гликоль — вещество, добавляемое для предотвращения эффектов коррозии и кристаллизации. PET, модифицированный гликолем, легче поддается 3D печати. PET без гликоля более хрупок и подвержен разрушению.

TPU/TPE

Термопластичный полиуретан, или TPU, — это очень распространенная форма эластичного полимера или эластомера, которую можно использовать на любом FDM 3D принтере для печати беспилотных летательных аппаратов. Из многих видов гибких материалов, TPU немного более жесткий, чем другие, что упрощает экструзию и использование. Это материал средней прочности с очень высокой гибкостью и долговечностью, способный выдерживать гораздо более высокие нагрузки на сжатие и растяжение, чем другие более распространенные пластики PLA и ABS.

При печати TPU демонстрирует минимальную деформацию и усадку и, как и PLA, не требует подогрева стола, хотя он и может использоваться. Идеальная температура печати составляет от 210 до 230 °C, но она может варьироваться от одного производителя к другому.

TPU не выделяет заметного количества паров во время печати, но он не считается безопасным для пищевых продуктов. И хотя это нерастворимый материал, он гигроскопичен, а это означает, что он будет медленно поглощать влагу из окружающей среды, со временем разлагаясь.

Одним из недостатков ТПУ является скорость печати, которая редко превышает 30 мм/с. Это связано с тем, что трудно протолкнуть нужное количество нити через хотенд, что приводит к тому, что печать занимает намного больше времени.

PLA

Нить PLA на сегодняшний день является самым популярным материалом для FDM 3D принтеров, и для этого есть веская причина. Он поставляется во многих оттенках и стилях, что делает его идеальным для широкого спектра применений. Ищете ли вы яркие цвета или уникальные сочетания, это простой в использовании и эстетически приятный материал.

PLA — это сокращение от полимолочной кислоты, термопластичного полимера, полученного из возобновляемых ресурсов, в частности, из кукурузного крахмала или сахарного тростника. Это отличает этот материал от других широко используемых пластиков, которые получают путем перегонки и полимеризации невозобновляемых запасов нефти.

Поскольку нить PLA является биоразлагаемым продуктом, она естественным образом разрушается примерно через три-шесть месяцев. Разложение других термопластичных материалов может занять до тысячи лет, что делает PLA гораздо более экологичным.

ABS

Как термопластичный полимер, он может плавиться и охлаждаться без изменения своих химических свойств. ABS известен своей прочностью, жесткостью и долговечностью. Он также устойчив к царапинам, обладает хорошей устойчивостью к теплу и бытовым химикатам.

Материал может выдерживать нагрев, давление и нагрузки, что делает его отличным выбором для износоустойчивых деталей. Большинству производителей этот материал нравится тем, что его поверхности можно обрабатывать ацетоном, а также легко склеивать и выполнять механическую обработку.

Нить ABS не токсична при 3D печати. Только при очень высоких температурах (400 °C) материал разлагается на бутадиен (канцерогенный для человека), акрилонитрил (возможно, канцерогенный для человека) и стирол.  

Nylon

Nylon (он же полиамид) — популярный материал для создания дронов, известный своей прочностью и гибкостью. Для нейлоновых нитей обычно требуется температура экструдера около 250 ºC, однако некоторые модели принтеров могут печатать и при более низких температурах. Одна большая проблема с нейлоновыми нитями заключается в том, что они гигроскопичны, что означает, что они легко поглощают влагу из окружающей среды.

Плюсы использования нейлоновой нити для печати беспилотных летательных аппаратов включают в себя прочность и частично гибкость, высокую ударопрочность, отсутствие неприятного запаха при печати и хорошую стойкость к истиранию.

Минусы нейлоновой нити: склонность к деформации, необходимость герметичного хранения для предотвращения поглощения воды.

Фотополимерные смолы

SLA, DLP и LCD 3D принтеры используют в качестве материала для печати специальные фотополимерные смолы, которые затвердевают при попадании на них УФ света. Большинство смол для 3D печати имеют либо эпоксидную, либо акрилатную основу, причем последние чаще используются в настольных принтерах.

Многие думают, что детали из смолы хрупкие и больше всего подходят для декоративных целей и прототипирования, а не для функциональных и несущих компонентов. Но это верно только в том случае, если смола подобрана неправильно. Универсальные фотополимерные смолы не подходят для печати деталей квадрокоптеров.

Инженерные смолы используются в самых разных отраслях промышленности. Существуют литьевые смолы для изготовления ювелирных изделий и 3D печати в области стоматологии. Также есть высокотемпературные смолы, которые подходят для печати дронов.

Обратите внимание, что значения прочности смолы на растяжение обычно измеряются с помощью испытания на растяжение, которое соответствует строгим международным стандартам, поэтому результаты могут использоваться во всем мире. Чем выше предел прочности при растяжении, тем прочнее считается материал, так как он может выдерживать высокое напряжение.

На прочность детали из смолы влияют не только ее технических характеристики, но также настройки печати и особенности геометрии детали.

3D принтеры для печати дронов

Печатать детали для дронов можно на разном оборудовании. Производители предлагают пользователям высокое качество печати даже на непрофессиональном оборудовании. Стоит ли говорить о профессиональном оборудовании, которое позволяет добиться максимальной точности и стабильности печати даже при изготовлении деталей со сложной геометрией.

FDM принтеры

FDM принтеры - это одни из самых доступных устройств для 3D печати, которые работают по принципу послойного нанесения расплавленного пластика. В качестве материала используются пластиковые нити. Чтобы печать была качественной FDM принтер должен быть оснащен печатным столом с подогревом и закрытым корпусом.

Для печати необходим файл в формате .stl или .obj, который перед печатью нарезается в слайсере. Программное обеспечение задает траекторию экструзии, что позволяет слой за слоем воспроизвести 3D модель.

Мы предлагаем подборку FDM принтеров для печати дронов. Представленное оборудование позволяет изготовить качественные и надежные элементы для беспилотников - от деталей корпуса до небольших креплений и держателей.

FlashForge Creator 4

Профессиональный принтер с разными видами экструдеров позволяет печатать самые разные детали для дронов - от элементов корпуса до функциональных прочных деталей. Благодаря закрытой камере печати с возможностью поддержания постоянной температуры как во время работы, так и после окончания печати, каждая деталь имеет отличные физические характеристики.

Технические характеристики:

Технология печати: FDM / FFF

Корпус принтера: Закрытый

Кол-во печатающих сопел: 2 шт.

Область печати: 400х350х500 мм

Скорость печати / выращивания: 100 - 200 мм/с

Толщина слоя: 50 мкм

Dreambot3D L5 400

Dreambot3D L5 400 имеет большую область печати 400x400x500 мм и оснащен универсальным соплом, которое позволяет работать с разными типами пластика. Прочная конструкция принтера делает печать стабильной и точной даже при работе на высокой скорости.

Технические характеристики:

Технология печати: FDM / FFF

Корпус принтера: Закрытый

Область печати: 400х400х500 мм

Скорость печати / выращивания: 20 - 150 мм/с

Толщина слоя: 50 - 300 мкм

Точность по оси XY: 1.1 мкм

Точность по оси Z: 1.25 мкм

Сопло: 0.5 мм

FlashForge Guider 3 Plus

Этот достаточно компактный настольный FDM принтер позволяет создавать качественные изделия из пластика. Закрытая камера печати и возможность нагрева экструдера до 320°С позволяют работать с самыми популярными материалами для дронов. Удобное управление и передача данных через Wi-Fi позволяют быстро перейти от идеи к реализации.

Технические характеристики:

Технология печати: FDM / FFF

Корпус принтера: Закрытый

Область печати: 350x350x600 мм

Скорость печати / выращивания: 250мм/с

Толщина слоя: 0.05 мм

Точность по оси XY: 0.011 мм

Точность по оси Z: 0.0025 мм

Dreambot3D L5 500

FDM 3D принтер L5 500 - это высокоточное оборудование с двумя соплами. Большая область печати 500х500х800 мм позволяет изготавливать достаточно крупные детали дронов или запустить серийное производство небольших элементов - держателей, винтов и других.

Принтер изготовлен из качественных компонентов. Модернизированные шариковые винты обеспечиваю более плавное и стабильное движение за счет снижения трения.

Технические характеристики:

Технология печати: FDM / FFF

Корпус принтера: Закрытый

Область печати: 500х500х800 мм

Скорость печати / выращивания: 20 - 150 мм/с

Толщина слоя: 50 - 300 мкм

Точность по оси XY: 1.1 мкм

Точность по оси Z: 1.25 мкм

Dreambot3D L8 600

Dreambot3D L8 600 позволяет организовать производство дронов. Область печати 600х600х800 мм позволяет печатать любые детали дронов, в том числе детали корпуса. Принтер промышленного уровня имеет отличную стабильность и соответствует требованиям безопасности работы на производстве.

Технические характеристики:

Технология печати: FDM / FFF

Корпус принтера: Закрытый

Область печати: 600х600х800 мм

Скорость печати / выращивания: 20 - 150 мм/с

Толщина слоя: 50 - 300 мкм

Точность по оси XY: 1.1 мкм

Точность по оси Z: 1.25 мкм

IEMAI MAGIC HT PRO

Профессиональный FDM принтер с возможностью размещения на столе или на полу на специальной тумбе. Максимальный нагрев экструдера составляет 500°С, что делает IEMAI MAGIC HT PRO пригодным для работы высокотемпературными пластиками. Функциональный принтер с возможностью удаленной передачи файлов для печати обеспечивает максимальную гибкость и простоту работы. Модульная структура принтера делает процесс его обслуживания простым и удобным.

Технические характеристики:

Технология печати: FDM / FFF

Корпус принтера: Закрытый

Диаметр нити: 1.75 мм

Кол-во печатающих сопел: 2 шт.

Область печати: 310x310x410 мм

Скорость печати / выращивания: до 150 мм/с

Толщина слоя: 0.05 – 0.3 мм

Точность по оси XY: 12.5 мкм

Точность по оси Z: 1.25 мкм

Dreambot3D L8 1000

Настоящий промышленный гигант Dreambot3D L8 1000 может печатать большие детали с впечатляющей скоростью. Область печати 1000х1000х1000 мм обеспечивает достаточно места для изготовления сразу нескольких дронов. Ряд интеллектуальных функций, которыми оснащен этот принтер, позволяет организовать непрерывное производство.

Технические характеристики:

Технология печати: FDM / FFF

Корпус принтера: Закрытый

Область печати: 1000х1000х1000 мм

Скорость печати / выращивания: 20 - 150 мм/с

Толщина слоя: 50 - 300 мкм

Точность по оси XY: 1.1 мкм

Точность по оси Z: 1.25 мкм

LCD/DLP/SLA принтеры

LCD/DLP/SLA 3D принтеры объединяет то, что все они печатают фотополимерными смолами. Оборудование широко применяется в разных сферах промышленности, а также в науке, образовании и индустрии развлечений. Специальный источник света в этих принтерах способствует затвердению жидкого полимера.

Ниже мы представили собственную подборку оборудования для печати деталей квадрокоптеров.

Dreambot3D ME-215

Dreambot3D ME-215 имеет замечательные характеристики для печати фотополимерными смолами. Благодаря интеллектуальным функциям пользователи могут печатать с высокой точностью и детализацией. Достаточно компактные размеры рабочей области подойдут для печати маленьких дронов или изготовления отдельных деталей для сборки квадрокоптеров.

Технические характеристики:

Технология печати: LCD / LED

Область печати: 215х135х200 мм

Скорость печати / выращивания: 20 мм/ч

Толщина слоя: 20 мкм

Точность по оси Z: 0.02 мм

Диагональ матрицы: 10.1 дюймов

Тип матрицы: LCD Mono

Длина УФ-волны: 405 нм

Разрешение по оси XY: 0.075 мм

Elegoo Jupiter 12.8” 6K Mono LCD

Один из самых больших фотополимерных принтеров в линейке производителя предлагает пользователям большие возможности для реализации разных идей. По сравнению с предыдущей моделью, Elegoo Jupiter 12.8” 6K Mono LCD имеет большую область печати, а также модернизированный источник света, который обеспечивает равномерную засветку по всей площади.

Автоматическая подача смолы и ряд других функций делают печать максимально комфортной.

Технические характеристики:

Технология печати: LCD / SLA

Область печати: 277х156х300 мм

Скорость печати / выращивания: 30 - 40 мм/ч

Толщина слоя: 10 - 150 мкм

Точность по оси Z: 12.5 мкм

Диагональ матрицы: 12.8"

Разрешение матрицы: 5448х3064 px

Длина УФ-волны: 405 нм

Разрешение по оси XY: 51 мкм

Выбор принтера зависит от задач, которые стоят перед пользователем. Не стоит приобретать профессиональное оборудование для любительской печати или производства запчастей к собственному квадрокоптеру. Внимательно познакомьтесь с характеристиками выбранного оборудования и выберите тот, который имеет наиболее подходящие параметры для изготовления качественных деталей.

Профессиональное оборудование подойдет сервисным центрам, или небольшим производителям, которые регулярно нуждаются в производстве деталей для дронов. Предпочтение стоит отдавать тем 3D принтерам, которые имеют достаточный объем печати для выполнения одной стандартной задачи.

Промышленные принтеры обладают отличными характеристиками и высокой производительностью. В этой статье представлены принтеры с разной рабочей областью - выберите тот, который соответствует объему вашего производства.

Итог

3D печать - отличный инструмент для производства дронов как в промышленном масштабе, так и в единичных экземплярах. Разные технологии печати позволяют создавать и тестировать дроны с улучшенными аэродинамическими характеристиками.

Надеемся, что эта статья была полезной для вас. А вы когда-нибудь пробовали изготовить дрон или запчасти для него на 3D принтере?