الطباعة ثلاثية الأبعاد بدون طيار: كل ما تحتاج إلى معرفته قبل أن تبدأ.

مقدمة

إذا قررت صنع طائرة بدون طيار من الصفر

أساسيات الطباعة ثلاثية الأبعاد لأجزاء الطائرة بدون طيار

5 '' Mini Quad مع حامل مطبوع لـ Hero 8 (المصدر: Rob Davie عبر All3DP)

المركبات الجوية بدون طيار (الطائرات بدون طيار / الطائرات بدون طيار / الطائرات بدون طيار) ، والمعروفة أيضًا باسم الطائرات بدون طيار ، هي مركبات يمكنها العمل بشكل مستقل. وبعبارة أخرى ، فإن الطائرة بدون طيار ليست بالضرورة طائرة ؛ يمكن أن تشمل أيضًا السيارات والقوارب وحتى الحوامات. ومع ذلك ، يستخدم المصطلح لوصف طائرة بها ثلاثة دوارات أو أكثر لتوفير قوة الرفع والدفع. يشار إليها أيضًا باسم multicopters و tricopters و quadcopters وما إلى ذلك.

بشكل عام ، الطائرات بدون طيار بسيطة ميكانيكيا وتتكون من هيكل ، وحدة تحكم طيران ، el. المحركات والمراوح وأجهزة التحكم في السرعة وربما معدات FPV.

أثبتت الطباعة ثلاثية الأبعاد نفسها منذ فترة طويلة في هواية الطائرات بدون طيار. تتيح هذه التقنية للمستخدم تصنيع العديد من الأجزاء المختلفة بسهولة بمفرده. يمكن أن يكون هذا أي شيء من المصدات الواقية وحوامل كاميرات الحركة ، إلى الملحقات التي تضيف وظائف إلى المجموعة الرباعية.

في هذه المقالة ، سنتحدث عما يجب مراعاته عند الطباعة ثلاثية الأبعاد لأجزاء الطائرات بدون طيار ، وتحليل الأجزاء الأكثر صلة بالطباعة ، ونخبرك أيضًا بمكان العثور عليها النماذج والموارد. سنقوم بعد ذلك بإنهاء المادة ببعض المشاريع لمساعدتك على البدء. لكن أولاً ، دعنا نتعرف على سبب حاجتك إلى طباعة أجزاء ثلاثية الأبعاد على الإطلاق. تابع القراءة لمعرفة المزيد!

الفوائد

حامل الهاتف الذكي (المصدر: تصميم رقمي وطباعة عبر Facebook )

• الميزة الرئيسية لأجزاء الطباعة ثلاثية الأبعاد هي أنه يمكن تخصيصها بالكامل. بالإضافة إلى ذلك ، فإنها تميل إلى أن تكون غير مكلفة (بافتراض أن لديك بالفعل طابعةخيوط (خيوط طباعة ثلاثية الأبعاد)
• الأجزاء المطبوعة يمكن أن تصنع من مواد مختلفة بألوان مختلفة. يسمح هذا النهج باستخدام مادة ذات أفضل الخصائص الميكانيكية لعناصر محددة. على سبيل المثال ، قد يحتوي حامل GoPro الخاص بك على TPU أزرق وواقي من النايلون. من الأفضل طباعة حاملات الكاميرا باستخدام TPU (بولي يوريثين حراري ؛ TPU) ، حيث تمتص هذه المادة الاهتزازات من الإطار وتحمل GoPro بإحكام في مكانها ، في حين أن النايلون المتين يمكنه امتصاص الصدمات وحماية كل من المراوح والجسم / العائق نفسه. يمكن استخدام مواد متينة أخرى مثل النايلون المقوى في صناعة الطائرات الشراعية والمظلات ومحامل الكاميرا.
• ميزة أخرى عند استخدام الأجزاء المطبوعة هي كثافتها المنخفضة نسبيًا. بمساعدة الطباعة ثلاثية الأبعاد ، يمكن ضبط معلمات مثل عدد المحيطات ونسبة الملء من أجل تقليل الوزن بشكل كبير ، ويحدد الأول النتيجة النهائية إلى حد كبير.

تُظهر هذه الصورة تسلسل صنع مظلة لطائرة بدون طيار FPV (المصدر: Rob Davie عبر All3DP)

)
• في حين أن الأجزاء المراد تصنيعها قابلة للتخصيص بالكامل وخفيفة الوزن ، يمكن تكرارها بسرعة. على سبيل المثال ، عند تصميم مظلة ، يمكن طباعة الإصدار الأول من الفراغ من مادة غير مكلفة مثل PLA ، وبعد عملية التركيب ، يمكن إجراء أي تغييرات مطلوبة بسهولة في التكرار التالي. بمجرد اعتبار النموذج منتهيًا ، يمكن طباعته بمواد أكثر تكلفة مثل ألياف الكربون أو النايلون أو حتى ألياف الكربون PEEK إذا سمحت الميزانية بذلك.
• بالإضافة إلى ذلك ، إذا كان لديك طابعة وفتيل ، فإن مشكلة الجزء المكسور تصبح غير ذات صلة ، حيث يمكنك البدء في إنشاء جزء جديد على الفور. على الرغم من أن العديد من تجار التجزئة يقدمون خدمة الشحن السريع ، فمن الأفضل دائمًا طباعة الجزء بنفسك.

الاعتبارات

هل تحتاج إلى كل هذه المكونات؟ (المصدر: Rob Davie عبر All3DP)

بينما تفتح الطباعة ثلاثية الأبعاد عالمًا جديدًا بالكامل من الاحتمالات من حيث الميزات الإضافية ، فإن أهم شيء يجب تذكره هو وزن طائرتك. لا ينصح بكل ما يمكن طباعته وتثبيته! يجب أن يكون مفهوما أن كل غرام من الطائرة بدون طيار يؤثر على وقت الرحلة وخصائص الرحلة ، خاصة بالنسبة للطائرات ذات الأجنحة الدوارة. بعبارة أخرى ، على الطائرات بدون طيار ، والغرض الأساسي منها هو الطيران طويل المدى ، ليس من الضروري وجود مكونات مثل حامل GoPro وجهاز تتبع الرأس وآلية إعادة الضبط.

قد تلاحظ أيضًا أن الشركات الكبيرة مثل DJIالطائرات المماثلة

بالإضافة إلى ذلك ، في العديد من البلدان ، بما في ذلك الاتحاد الروسي ، تتطلب القواعد لتسجيل النماذج التي يزيد وزنها عن 250 جرامًا. وعليه ، فإن الطلب على كوادروكوبتر يقل وزنها عن هذا الحد أعلى بكثير.

أفضل المواد

واقيات الشعاع وحامل GoPro وحامل الهوائي كلها مطبوعة من TPU (المصدر: تصميم الأرقام والمطبوعات على Facebook )

المادة الأكثر استخدامًا لبناء المروحيات (ذات الصلة بشكل خاص بالمكانة الصغيرة) هي TPU. هذا لأنه مرن للغاية ويمكن أن يتشوه عند الاصطدام ويمتص الطاقة ويحمي المكونات المهمة للطائرة بدون طيار. نظرًا لمرونته ، يمكنه أيضًا امتصاص الاهتزازات ، مما يقلل من حجم القطع الأثرية المرئية في الفيديو المسجل. لحسن الحظ ، أصبحت هذه مشكلة أقل مع إدخال التثبيت داخل الكاميرا. مادة أخرى مناسبة هي النايلون. إنه أكثر صلابة من TPU ، لكنه لا يزال يتمتع ببعض المرونة.

ملاءمة المواد

الأجزاء الرئيسية المطبوعة على TPU هي مصدات ، وحوامل الكاميرا ، وحوامل الهوائي ، وواقيات المروحة. يمكن أيضًا استخدام النايلون لحماية الدعائم ، ولكنه أقل شيوعًا لأنه يصعب طباعته.

في حين أن TPU والنايلون متعدد الاستخدامات ، إلا أنهما غير مناسبين لجميع الأجزاء. عندما تكون هناك حاجة إلى مزيد من الصلابة والقوة ، كما هو الحال في هياكل الطائرات ، يوصى باستخدام مادة مثل النايلون المقوى بألياف الكربون ( نايلون مقوى بألياف الكربون ؛ CFRPA6 مختصر

تتمثل إحدى طرق حماية الجانب السفلي من إطار القارب ، بالإضافة إلى براغي تثبيت المحرك ، في إضافة طباعة ثلاثية الأبعاد " حاملًا أو منصات هبوط

مجموعة متنوعة من الأجزاء

5 بوصات ترادفية رباعية المروحية مع وضع السلحفاة أو السلحفاة (المصدر: Rob Davie عبر All3DP)

زعانف

إذا كانت هوايتك هي سباق الطائرات بدون طيار ، فعليك أن تحاول استخدام زعنفة. هذا المكون مفيد بشكل خاص بالترادف مع نظام يعرف باسم "السلحفاة أو السلحفاة". عندما تميل الطائرة بدون طيار رأسًا على عقب ، فبفضل الزعنفة ، سيتمكن محركان خاليان من ملامسة السطح من الدوران دون عوائق ، مما سيسمح لك لاحقًا بإدارة الرباعية بسرعة ومواصلة السباق. غالبًا ما يتم طباعتها من TPU وأحيانًا من النايلون.

حامل هوائي

حامل هوائي مرسل FPV مطبوع على TPU ( المصدر: rapnit via Thingiverse )

عند الطيران في وضع FPV ، تعتبر هوائيات VTX حيوية. وبالتالي ، هناك العديد من الخيارات لتركيب هذه المكونات. إذا كان الجهاز مخصصًا للرحلات الطويلة ، فإن تضمين الجزء النشط من الهوائي في TPU ليس فكرة جيدة ، لأن هذا سيؤثر سلبًا على إشارة الفيديو. بالنسبة لهم ، يعتبر TPU هو الخيار المفضل لأنه مرن للغاية ويمكن أن يتشوه دون أن ينكسر لفترة طويلة.

يمكنك أيضًا تمكين تتبع الرأس في وضع FPV عندما يتم تركيب كاميرا FPVFPV ]... بهذه الطريقة ، تتبع الكاميرا حركات رأسك ، مما يساهم في انغماس أكبر. لهذا الغرض ، يجب استخدام المواد غير المرنة مثل PETG أو ABS أو ASA أو حتى الكمبيوتر الشخصي. الصلابة ضرورية للقضاء على رد الفعل العكسي في المكونات.

المكونات الوظيفية

تمت طباعة محور ثنائي المحور (لتثبيت الكاميرا) في PLA (المصدر: توربي عبر Thingiverse ).

إذا لم تكن FPV تحلق أو سباقات مناسبة لك ، فيمكنك دائمًا طباعة التفاصيل لتوسيع الوظيفة. هل يمكن أن يكون مثبت الكاميرا للتصوير الجوي أو تصوير الفيديو ، أو آلية لالتقاط وإسقاط الأشياء؟ بالنسبة لمحور gimbal ، يجب طباعة الأجزاء المتحركة على مادة غير مرنة للتخلص من رد الفعل العكسي. عند تثبيت المحور على طائرة بدون طيار ، يجب أن يكون هناك قطعة مرنة بين المحور والمحور لعزله عن الاهتزازات

حارس

تم تطوير واقي العصا هذا في Fusion 360 (المصدر: Motorpixiegimbals عبر Thingiverse [136)])

أخيرًا ، هناك خيار جيد آخر للطباعة وهو أجزاء الحماية مثل عصا التحكم. يمكن أن تكون مرنة أو غير مرنة ، حسب تفضيلاتك.

مصادر النموذج

نتائج البحث عن "الطائرات بدون طيار" على GrabCAD ( المصدر: GrabCAD )

1. Thingiverse هو مصدر مجاني رائع للعثور على حوامل للكاميرات العامة (GoPro، Insta 360 ، إلخ) والإطارات (TBS Source One ، ImpulseRC ، Iflight ، إلخ).
2. GrabCAD هو مورد مجاني آخر شائع يميل إلى تقديم المزيد من النماذج الهندسية ، ومع ذلك لا تزال هناك نماذج ذات صلة بالمروحيات الرباعية في القائمة. يرجى ملاحظة أنك ستحتاج إلى حساب لتحميل النماذج (وهو أمر رائع بالنسبة إلى Thingiverse ، هذا ليس ضروريًا). إذا قمت بتنزيل النماذج من أي مستودعات (بما في ذلك مواقع الويب المذكورة أعلاه) ، فتأكد من التحقق من الترخيص الذي توجد بموجبه هذه النماذج لضمان عدم حدوث انتهاك لحقوق النشر عند البيع.

• إذا كان لديك إطار أو كاميرا معينة ، فتذكر أن الشركة المصنعة لهذه المكونات غالبًا ما يكون لديها بيانات تصميم متاحة للتنزيل والطباعة. في هذه الحالة ، سيكون هذا الأسلوب مفيدًا للغاية ، لأن احتمالية تطابق الجزء الخاص بك قد تكون أعلى مما لو كنت تستخدم بيانات من موقع ويب تابع لجهة خارجية.
• إذا لم تتمكن من العثور على ما تحتاجه في أي مكان ، فيمكنك تصميم أجزائك الخاصة في برنامج CAD أو جعل شخصًا آخر يصممها لك.

الموارد

يحتوي هذا الموقع على قاعدة مستخدمين نشطة والعديد من الميزات المفيدة المصدر: DIYDrones )

بينما يمكن تنزيل العديد من المكونات الفردية من المواقع المذكورة أعلاه ، هناك موارد إضافية مثل المنتديات. المنتديات الرئيسية لصانعي الطائرات بدون طيار هي DIYDrones و RCGroups. يمكن العثور على قائمة كاملة بالطائرات الشراعية القابلة للطباعة على مجموعات RC في خيط واحد مفيد ، أو يمكن العثور على قوائم مماثلة في DIYDrones. بالإضافة إلى ذلك ، هناك متجرًا فرعيًا للطائرات بدون طيار يناقش موضوعات الطباعة ثلاثية الأبعاد ، و متجرًا فرعيًا للطائرات بدون طيار (DIY).

مشاريع لتبدأ

نموذج Kanupi مع حامل GoPro المصبوب المخصص ( المصدر: basdelfos via الشيء الشيء ).

الحد الحقيقي الوحيد لما يمكنك طباعته هو خيالك! قبل المتابعة ، سيكون من الضروري مراعاة الاستخدام المقصود لكل من الطائرة بدون طيار والأجزاء ، بالإضافة إلى تأثير أي وزن إضافي.

نلفت انتباهك إلى الأفكار التالية من Thingiverse التي تؤثر على الطباعة ، سواء كانت مروحية كاملة أو مجرد أجزائها الفردية:

1. كوادروكوبتر: [189)] إطارات عائلية يمكن طباعتها ثلاثية الأبعاد بالكامل (عشرات الإصدارات والتنوعات)
2. حماية العصا: تحمي عصي معدات التحكم أثناء النقل
3. مظلة للطائرة بدون طيار FPV: مثال على المظلة ، مع حامل GoPro المصبوب (في الصورة أعلاه)

هذا كل شيء. شكرا للانتباه. نأمل أن تكون المواد المقدمة مفيدة لك. ابقى معنا!

مقاطع الفيديو

عملية توضيحية لطباعة الحزم لطائرة بدون طيار FPV مصنوعة من النايلون المقوى بألياف الكربون (CFRPA6).