Introduzione
Se decidi di realizzare un drone da zero
Nozioni di base sulla stampa 3D di parti del drone
Mini Quad da 5 '' con supporto stampato per Hero 8 (Fonte: Rob Davie via All3DP)
I veicoli aerei senza equipaggio (UAV/UAV/UAV), noti anche come droni, sono veicoli che possono operare autonomamente. In altre parole, un drone non è necessariamente un aereo; possono includere anche auto, barche e persino hovercraft. Tuttavia, il termine è usato per descrivere un aeromobile che ha tre o più rotori per fornire portanza e spinta. Sono anche comunemente indicati come multicotteri, tricotteri, quadricotteri e così via.
In generale, gli UAV sono meccanicamente molto semplici e sono costituiti da un telaio, controllore di volo, el. motori, eliche, regolatori di velocità e possibilmente apparecchiature FPV.
La stampa 3D si è da tempo dimostrata nell'hobby dei droni. Questa tecnologia consente all'utente di fabbricare facilmente molte parti diverse da solo. Può trattarsi di qualsiasi cosa, da paraurti protettivi e supporti per action cam, ad accessori che aggiungono funzionalità al quad.
In questo articolo parleremo di cosa considerare quando si stampano in 3D parti di droni, analizzeremo le parti più rilevanti per la stampa e ti diremo anche dove trovarle modelli e risorse. Quindi concluderemo il materiale con alcuni progetti per aiutarti a iniziare. Ma prima, cerchiamo di capire perché è necessario stampare parti in 3D. Continuate a leggere per saperne di più!
Vantaggi
Supporto per smartphone (Fonte: Progettazione e stampa di cifre tramite Facebook )
- Il vantaggio principale delle parti di stampa 3D è che possono essere completamente personalizzate. Inoltre, tendono ad essere poco costosi (supponendo che tu abbia già una stampantefilamenti (filamento di stampa 3D)
- Le parti stampate possono essere realizzate con materiali diversi in colori diversi. Questo approccio consente l'uso di un materiale con le migliori proprietà meccaniche per elementi specifici. Ad esempio, il tuo supporto GoPro potrebbe avere un TPU blu e una protezione dell'elica in nylon. I supporti per fotocamera sono stampati al meglio con TPU (poliuretano termoplastico; TPU), poiché questo materiale assorbe le vibrazioni dal telaio e tiene saldamente in posizione la GoPro, mentre il nylon resistente può assorbire gli urti e proteggere sia le eliche che l'oggetto/ostacolo stesso. Altri materiali durevoli come il nylon rinforzato possono essere utilizzati anche per creare alianti, tende da sole e gimbal per fotocamere.
- Un altro vantaggio quando si utilizzano parti stampate è la loro densità relativamente bassa. Con l'aiuto della stampa 3D, è possibile regolare parametri come il numero di perimetri e la percentuale di riempimento al fine di ridurre significativamente il peso, e il primo determina in gran parte il risultato finale.
Questa foto mostra la sequenza di realizzazione di un baldacchino per un drone FPV (Fonte: Rob Davie via All3DP)
- Sebbene le parti da produrre siano completamente personalizzabili e leggere, possono essere rapidamente ripetute. Ad esempio, quando si progetta un baldacchino, la prima versione del grezzo può essere stampata da un materiale economico come il PLA e, dopo il processo di montaggio, è possibile apportare facilmente eventuali modifiche nell'iterazione successiva. Una volta che il modello è considerato finito, può essere stampato con materiale più costoso come fibra di carbonio, nylon o persino fibra di carbonio PEEK se il budget lo consente.
- Inoltre, se hai una stampante e un filamento, il problema di una parte rotta diventa irrilevante, poiché puoi iniziare subito a crearne una nuova. Anche se molti rivenditori offrono la spedizione veloce, sarà sempre meglio stampare la parte da soli.
Considerazioni
Hai bisogno di tutti questi componenti? (Fonte: Rob Davie via All3DP)
Mentre la stampa 3D apre un nuovo mondo di possibilità in termini di funzionalità aggiuntive, la cosa più importante da ricordare è il peso del tuo aereo. Non tutto ciò che può essere stampato e installato è consigliabile! Dovrebbe essere chiaro che ogni grammo di un drone influenza il tempo di volo e le caratteristiche di volo, in particolare per gli aerei ad ala rotante. In altre parole, su un UAV, il cui scopo principale è il volo a lungo termine, non è necessaria la presenza di componenti come un supporto per GoPro, un dispositivo di tracciamento della testa e un meccanismo di ripristino.
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Inoltre, in molti paesi, inclusa la Federazione Russa, le norme richiedono di registrare modelli di peso superiore a 250 grammi. Di conseguenza, la domanda di quadricotteri di peso inferiore a questo limite è molto più elevata.
I migliori materiali
Le protezioni del raggio, il supporto GoPro e il supporto dell'antenna sono tutti stampati da TPU (Fonte: Digit Design e Facebook Prints )
Il materiale più comunemente usato per la costruzione di elicotteri (particolarmente rilevante per la mini nicchia) è il TPU. Questo perché è molto flessibile e può deformarsi all'impatto, assorbendo energia e proteggendo componenti importanti dell'UAV. Grazie alla sua flessibilità, può anche assorbire le vibrazioni, riducendo la quantità di artefatti visibili nel video registrato. Fortunatamente, questo è diventato meno problematico con l'introduzione della stabilizzazione nella fotocamera. Un altro materiale adatto è il nylon. È più rigido del TPU, ma ha ancora una certa flessibilità.
Idoneità del materiale
Le parti principali stampate sul TPU sono paraurti, supporti per fotocamera, supporti per antenna e protezioni per l'elica. Il nylon può essere utilizzato anche per proteggere gli oggetti di scena, ma è meno comune perché è più difficile da stampare.
Sebbene TPU e nylon siano versatili nell'uso, non sono adatti a tutte le parti. Laddove è richiesta una maggiore rigidità e resistenza, come nelle cellule degli aerei, si raccomanda un materiale come il nylon rinforzato con fibra di carbonio ( nylon rinforzato con fibra di carbonio; abbreviato CFRPA6
Un modo per proteggere la parte inferiore del telaio della barca, così come i bulloni di montaggio del motore, consiste nell'aggiungere "supporti o piattaforme di atterraggio" stampati in 3D
Varietà di parti
Quadricottero da corsa in tandem da 5 pollici con modalità tartaruga o tartaruga (Fonte: Rob Davie via All3DP)
Pinne
Se il tuo hobby sono i droni da corsa, dovresti provare a usare una pinna. Questo componente è particolarmente utile in tandem con un regime noto come "tartaruga o tartaruga". Quando il drone viene capovolto, grazie alla pinna, due motori liberi dal contatto con la superficie potranno ruotare senza impedimenti, il che consentirà successivamente di girare velocemente il quad e continuare la corsa. Molto spesso sono stampati da TPU e talvolta da nylon.
Supporto antenna
Supporto antenna trasmettitore FPV stampato in TPU ( Fonte: rapnit via Thingiverse )
Quando si vola in modalità FPV, le antenne VTX sono vitali. Pertanto, ci sono molte opzioni per il montaggio di tali componenti. Se il dispositivo è destinato a voli a lunga distanza, racchiudere la parte attiva dell'antenna nel TPU non è una buona idea, poiché ciò influirà negativamente sul segnale video. Per loro il TPU è la scelta preferita perché è molto elastico e può deformarsi senza rompersi a lungo.
È inoltre possibile abilitare il tracciamento della testa in modalità FPV quando la telecamera FPVocchiali FPV... In questo modo la telecamera segue i movimenti della testa, contribuendo a una maggiore immersione. Per questo, dovrebbero essere utilizzati materiali non flessibili come PETG, ABS, ASA o persino PC. La rigidità è necessaria per eliminare il gioco nei componenti.
Componenti funzionali
Il gimbal a 2 assi (per stabilizzare la fotocamera) è stato stampato in PLA (Fonte: turbi via Thingiverse ).
Se il volo FPV o le corse non fanno per te, puoi sempre stampare i dettagli per espandere la funzionalità. Potrebbe essere uno stabilizzatore della fotocamera per la fotografia aerea o le riprese video, o un meccanismo per catturare e far cadere oggetti? Per i gimbal cardanici, le parti mobili devono essere stampate su un materiale non flessibile per garantire l'assenza di gioco. Quando si installa il gimbal su un drone, deve esserci un pezzo flessibile tra il gimbal e il gimbal per isolarlo dalle vibrazioni
Protezione
Questa protezione del bastone è stata sviluppata in Fusion 360 (Fonte: Motorpixiegimbals tramite Thingiverse )
Infine, un'altra buona opzione per la stampa sono le parti di protezione come le levette di controllo. Possono essere flessibili o inflessibili, a seconda delle tue preferenze.
Fonti modello
Risultati della ricerca per "Droni" su GrabCAD ( Fonte: GrabCAD )
- Thingiverse è un'ottima risorsa gratuita per trovare supporti per telecamere pubbliche (GoPro, Insta 360, ecc.) e frame (TBS Source One, ImpulseRC, Iflight, ecc.).
- GrabCAD è un'altra popolare risorsa gratuita che tende a offrire più modelli di ingegneria, tuttavia ci sono ancora modelli relativi ai quadricotteri nell'elenco. Tieni presente che avrai bisogno di un account per caricare i modelli (il che è notevole per Thingiverse, questo non è necessario). Se scarichi modelli da qualsiasi repository (compresi i siti Web elencati sopra), assicurati di controllare la licenza in base alla quale si trovano per assicurarti che non si verifichi alcuna violazione del copyright al momento della vendita.
- Se ti capita di avere una cornice o una fotocamera specifica, ricorda che il produttore di quei componenti ha spesso i dati di progettazione disponibili per il download e la stampa. In questo caso, questo approccio sarà molto utile, perché la probabilità che la parte corrisponda alla tua potrebbe essere maggiore rispetto a se utilizzi dati da un sito Web di terze parti.
- Se non riesci a trovare quello che ti serve da nessuna parte, puoi progettare le tue parti nel software CAD o farle progettare a qualcun altro per te.
Risorse
Questo sito ha una base di utenti attivi e molti utili ( Fonte: DIYDrones )
Mentre molti singoli componenti possono essere scaricati dai siti sopra elencati, ci sono risorse aggiuntive come i forum. I principali forum di produttori di droni sono DIYDrones e RCGroups. Un elenco completo di alianti stampabili su RCgroups può essere trovato in un thread utile, o elenchi simili possono essere trovati su DIYDrones. Inoltre, c'è un subreddit drone che discute argomenti di stampa 3D e un subreddit drone fai-da-te.
Progetti per iniziare
Modello Kanupi con supporto GoPro sagomato personalizzato ( Fonte: basdelfos via Thingiverse ).
L'unico vero limite a ciò che puoi stampare è la tua immaginazione! Prima di procedere, sarà necessario considerare la destinazione d'uso sia del drone che delle parti, nonché l'effetto di eventuali pesi aggiuntivi.
Portiamo alla tua attenzione le seguenti idee dal Thingiverse che riguardano la stampa, sia che si tratti di un intero elicottero o solo delle sue singole parti:
- Quadrocopter: frame della famiglia che possono essere completamente stampati in 3D (decine di versioni e varianti)
- Protezione stick: protegge gli stick delle apparecchiature di controllo durante il trasporto
- Tettuccio per drone FPV: esempio di tettuccio, con supporto GoPro sagomato (nella foto sopra)
Tutto qui. Grazie per l'attenzione. Speriamo che il materiale presentato ti sia stato utile. Resta con noi!
Video
Un processo illustrativo di travi di stampa per un drone FPV in nylon rinforzato con fibra di carbonio (CFRPA6).
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