Impression 3D UAV: tout ce que vous devez savoir avant de commencer.

Introduction

Si vous décidez de fabriquer un drone à partir de zéro

Bases de l'impression 3D de pièces de drones

Mini Quad 5'' avec support imprimé pour Hero 8 (Source: Rob Davie via All3DP)

Les véhicules aériens sans pilote (UAV / UAV / UAV), également appelés drones, sont des véhicules pouvant fonctionner de manière autonome. En d'autres termes, un drone n'est pas nécessairement un aéronef; ils peuvent également inclure des voitures, des bateaux et même des aéroglisseurs. Cependant, le terme est utilisé pour décrire un aéronef qui a trois rotors ou plus pour fournir la portance et la poussée. Ils sont aussi communément appelés multicoptères, tricoptères, quadricoptères, etc.

En général, les UAV sont mécaniquement très simples et consistent en un châssis, un contrôleur de vol, el. moteurs, hélices, régulateurs de vitesse et éventuellement équipement FPV.

L'impression 3D a depuis longtemps fait ses preuves dans le hobby des drones. Cette technologie permet à l'utilisateur de fabriquer lui-même facilement de nombreuses pièces différentes. Cela peut aller des pare-chocs de protection et des supports de caméra d'action aux accessoires qui ajoutent des fonctionnalités au quad.

Dans cet article, nous parlerons de ce qu'il faut considérer lors de l'impression 3D de pièces de drones, analyserons les pièces les plus pertinentes pour l'impression et vous indiquerons également où trouver modèles et ressources. Nous terminerons ensuite le matériel avec quelques projets pour vous aider à démarrer. Mais d'abord, voyons pourquoi vous avez besoin d'imprimer des pièces en 3D. Poursuivez votre lecture pour en savoir plus!

Avantages

Support de Smartphone (Source: Digit Design and Prints via Facebook )

• Le principal avantage des pièces imprimées en 3D est qu'elles peuvent être entièrement personnalisées. De plus, ils ont tendance à être peu coûteux (en supposant que vous ayez déjà une imprimanteun filament (filament d'impression 3D)
• Les pièces imprimées peuvent être fabriquées à partir de différents matériaux de différentes couleurs. Cette approche permet l'utilisation d'un matériau avec les meilleures propriétés mécaniques pour des éléments spécifiques. Par exemple, votre monture GoPro peut être en TPU bleu et vos protections d'hélices en nylon. Les supports de caméra sont mieux imprimés avec du TPU (polyuréthane thermoplastique; TPU), car ce matériau absorbe les vibrations du cadre et maintient la GoPro fermement en place, tandis que le nylon durable peut absorber les chocs et protéger à la fois les hélices et l'objet / obstacle lui-même. D'autres matériaux durables tels que le nylon renforcé peuvent même être utilisés pour créer des planeurs, des auvents et des cardans de caméra.
• Un autre avantage lors de l'utilisation de pièces imprimées est leur densité relativement faible. À l'aide de l'impression 3D, des paramètres tels que le nombre de périmètres et le pourcentage de remplissage peuvent être ajustés afin de réduire considérablement le poids, les premiers déterminant davantage le résultat final.

Cette photo montre la séquence de fabrication d'une verrière pour un drone FPV (Source: Rob Davie via All3DP)

• Bien que les pièces à fabriquer soient entièrement personnalisables et légères, elles peuvent être rapidement itérées. Par exemple, lors de la conception d'un auvent, le premier projet peut être imprimé à partir d'un matériau peu coûteux tel que le PLA, et après un processus d'ajustement, toutes les modifications requises peuvent être facilement apportées à l'itération suivante. Une fois que le modèle est considéré comme terminé, il peut être imprimé avec des matériaux plus coûteux tels que la fibre de carbone, le nylon ou même la fibre de carbone PEEK si le budget le permet.
• De plus, si vous avez une imprimante et un filament, le problème d'une pièce cassée devient sans importance, puisque vous pouvez commencer à en créer une nouvelle tout de suite. Même si de nombreux détaillants proposent une livraison rapide, il sera toujours préférable d'imprimer la pièce vous-même.

Considérations

Avez-vous besoin de tous ces composants? (Source: Rob Davie via All3DP)

Alors que l'impression 3D ouvre un tout nouveau monde de possibilités en termes de fonctionnalités supplémentaires, la chose la plus importante à retenir est le poids de votre avion. Tout ce qui peut être imprimé et installé n'est pas conseillé! Il faut comprendre que chaque gramme d'un drone affecte le temps de vol et les caractéristiques de vol, notamment pour les aéronefs à voilure tournante. En d'autres termes, sur un drone dont l'objectif principal est le vol à long terme, la présence de composants tels qu'un support pour une GoPro, un dispositif de suivi de la tête et un mécanisme de réinitialisation n'est pas nécessaire.

Vous pouvez également remarquer que les grandes entreprises telles que DJIdes aéronefs similaires

De plus, dans de nombreux pays, dont la Fédération de Russie, les règles exigent d'enregistrer les modèles pesant plus de 250 grammes. En conséquence, la demande de quadricoptères pesant en dessous de cette limite est beaucoup plus élevée.

Les meilleurs matériaux

Les protections de faisceau, le support GoPro et le support d'antenne sont tous imprimés à partir de TPU (Source: Digit Design et Facebook Prints )

Le matériau le plus couramment utilisé pour la construction d'hélicoptères (particulièrement pertinent pour la mini niche) est le TPU. En effet, il est très flexible et peut se déformer lors de l'impact, absorbant l'énergie et protégeant les composants importants du drone. En raison de sa flexibilité, il peut également absorber les vibrations, réduisant ainsi la quantité d'artefacts visibles dans la vidéo enregistrée. Heureusement, cela est devenu moins un problème avec l'introduction de la stabilisation à huis clos. Un autre matériau approprié est le nylon. Il est plus rigide que le TPU, mais possède tout de même une certaine flexibilité.

Adéquation des matériaux

Les principales pièces imprimées sur le TPU sont les pare-chocs, les supports de caméra, les supports d'antenne et les protections d'hélice. Le nylon peut également être utilisé pour protéger les accessoires, mais il est moins courant car il est plus difficile à imprimer.

Bien que le TPU et le nylon soient polyvalents, ils ne conviennent pas à toutes les pièces. Lorsqu'une plus grande rigidité et résistance est requise, comme dans les cellules d'avion, un matériau tel que le nylon renforcé de fibres de carbone ( nylon renforcé de fibres de carbone; en abrégé CFRPA6

Une façon de protéger le dessous du châssis du bateau, ainsi que les boulons de montage du moteur, consiste à ajouter des « supports ou des plates-formes d'atterrissage

Variété de pièces

Quadcopter de course en tandem de 5 pouces avec mode tortue ou tortue (Source: Rob Davie via All3DP)

Ailerons

Si votre passe-temps est la course de drones, alors vous devriez essayer d'utiliser un aileron. Ce composant est particulièrement utile en tandem avec un régime connu sous le nom de "tortue ou tortue". Lorsque le drone est incliné à l'envers, grâce à l'aileron, deux moteurs sans contact avec la surface pourront tourner sans entrave, ce qui vous permettra par la suite de faire tourner rapidement le quad et de continuer la course. Le plus souvent, ils sont imprimés en TPU et parfois en nylon.

Support d'antenne

Support d'antenne d'émetteur FPV imprimé en TPU ( Source: rapnit via Thingiverse )

Lorsque vous volez en mode FPV, les antennes VTX sont vitales. Ainsi, il existe de nombreuses options pour le montage de tels composants. Si l'appareil est destiné aux vols longue distance, enfermer la partie active de l'antenne dans le TPU n'est pas une bonne idée, car cela affectera négativement le signal vidéo. Pour eux, le TPU est le choix préféré car il est très élastique et peut se déformer sans se casser pendant longtemps.

Vous pouvez également activer le suivi de la tête en mode FPV lorsque la caméra FPVlunettes FPV... De cette façon, la caméra suit les mouvements de votre tête, contribuant à une plus grande immersion. Pour cela, des matériaux rigides tels que le PETG, l'ABS, l'ASA ou même le PC doivent être utilisés. La rigidité est nécessaire pour éliminer le jeu dans les composants.

Composants fonctionnels

Un cardan à 2 axes (pour stabiliser la caméra) a été imprimé en PLA (Source: turbi via Thingiverse ).

Si le vol ou la course FPV ne vous convient pas, vous pouvez toujours imprimer les détails pour étendre les fonctionnalités. Serait-ce un stabilisateur de caméra pour la photographie aérienne ou le tournage vidéo, ou un mécanisme pour capturer et laisser tomber des objets? Pour les cardans à cardan, les pièces mobiles doivent être imprimées sur un matériau non flexible pour s'assurer qu'il n'y a pas de jeu. Lors de l'installation de la nacelle sur un drone, il doit y avoir une pièce flexible entre la nacelle et la nacelle pour l'isoler des vibrations

Guard

Ce stick guard a été développé dans Fusion 360 (Source: Motorpixiegimbals via Thingiverse )

Enfin, une autre bonne option pour l'impression est les pièces de protection telles que les manettes de commande. Ils peuvent être flexibles ou inflexibles, selon votre préférence.

Sources des modèles

Résultats de la recherche pour "Drones" sur GrabCAD ( Source: GrabCAD )

1. Thingiverse est une excellente ressource gratuite pour trouver des supports pour les caméras publiques (GoPro, Insta 360, etc.) et des trames (TBS Source One, ImpulseRC, Iflight, etc.).
2. GrabCAD est une autre ressource gratuite populaire qui tend à offrir plus de modèles d'ingénierie, mais il existe encore des modèles liés au quadricoptère sur la liste. Veuillez noter que vous aurez besoin d'un compte pour télécharger des modèles (ce qui est remarquable pour Thingiverse, ce n'est pas nécessaire). Si vous téléchargez des modèles à partir de référentiels (y compris les sites Web répertoriés ci-dessus), assurez-vous de vérifier la licence sous laquelle ils se trouvent pour vous assurer qu'aucune violation du droit d'auteur ne se produit lors de la vente.

• S'il vous arrive d'avoir un cadre ou un appareil photo spécifique, n'oubliez pas que le fabricant de ces composants a souvent des données de conception disponibles pour le téléchargement et l'impression. Dans ce cas, cette approche sera des plus utiles, car la probabilité que la pièce corresponde à la vôtre peut être plus élevée que si vous utilisiez les données d'un site Web tiers.
• Si vous ne trouvez pas ce dont vous avez besoin nulle part, vous pouvez concevoir vos propres pièces dans le logiciel de CAO ou demander à quelqu'un d'autre de les concevoir pour vous.

Ressources

Ce site a une base d'utilisateurs actifs et de nombreux ( Source: DIYDrones )

Bien que de nombreux composants individuels puissent être téléchargés à partir des sites répertoriés ci-dessus, il existe des ressources supplémentaires telles que des forums. Les principaux forums de fabricants de drones sont DIYDrones et RCGroups. Une liste complète des planeurs imprimables sur les groupes RC peut être trouvée dans un fil utile, ou des listes similaires peuvent être trouvées à DIYDrones. De plus, il existe un subreddit de drone qui traite des sujets d'impression 3D, et un subreddit de drone DIY.

Projets pour démarrer

Modèle Kanupi avec support GoPro moulé sur mesure ( Source: basdelfos via Thingiverse ).

La seule vraie limite à ce que vous pouvez imprimer est votre imagination! Avant de continuer, il sera nécessaire de considérer l'utilisation prévue du drone et des pièces, ainsi que l'effet de tout poids supplémentaire.

Nous attirons votre attention sur les idées suivantes de Thingiverse affectant l'impression, qu'il s'agisse d'un hélicoptère entier ou simplement de ses parties individuelles:

1. Quadrocopter: cadres familiaux entièrement imprimables en 3D (des dizaines de versions et variantes)
2. Protection des bâtons: protège les bâtons des équipements de contrôle pendant le transport
3. Canopy pour drone FPV: exemple de canopée, avec monture GoPro moulée (photo ci-dessus)

C'est tout. Merci pour l'attention. Nous espérons que le matériel présenté vous a été utile. Rester avec nous!

Vidéos

Un processus illustratif d'impression de faisceaux pour un drone FPV en nylon renforcé de fibres de carbone (CFRPA6).