Возможно ли распечатать дрон на принтере

«Этот 3D-принтер помог нам сделать шаг вперед в области дизайна, снизить итоговую стоимость и время разработки новой продукции. По сравнению с традиционными методами – это настоящий прорыв в работе»

Джуст Хизиманс, главный дизайнер Aerialtronics

Задача: как ускорить разработку новых дронов

Aerialtronics - голландская компания по разработке и производству гражданских дронов. В ней работают 35 человек. Компания специализируется на производстве максимально кастомизированных дронов, сделанных под требования заказчика. Это штучное производство, которое требует индивидуального подхода к изготовлению деталей.

Мы разработали концепт-модель, которая объединила в себе базовую платформу и набор элементов, которые могут меняться в зависимости от задач заказчика, - говорит Джуст Хизиманс. - Этот дрон был назван Altura Zenith. Помимо базовых характеристик, мы предлагали клиентам различные опции на их выбор: количество моторов и мощность, грузоподъемность, время полета, поддерживаемое программное обеспечение.

Для реализации всех этих опций инженерам компании требовалось изготавливать уникальные части корпуса дрона. Даже незначительные изменения в технических характеристиках требовали переработки дизайна и изменения отдельных частей аппарата. Решение таких вопросов традиционными методами требовало больших финансовых и временных затрат.

Решение: 3D-принтер uPrint SE Plus

Чтобы сэкономить время и деньги при разработке новых моделей дронов в Aerialtronics решили использовать 3D-печать из пластика. Выбор пал на 3D-принтер компании Stratasys uPrint SE Plus .

Быстрее

Наши инженеры в восторге о того, как быстро теперь CAD-модель превращается в физический образец, - говорит Джуст Хизиманс. - ABS-пластик, который мы используем для печати, обеспечивает прекрасную прочность – и по весу идеально подходит для производства летающих прототипов. Например, наши моторы во время работы могут нагреваться, но этот материал легко выдерживает такие нагрузки и остается прочным.

Основной каркас Altura Zenith изготавливается из карбона. Но остальные части, установка которых зависит от комплектации дрона, создаются с помощью 3D-принтера uPrint SE Plus. К ним относятся: разного размера корпуса для сенсоров, видеокамер, системы GPS, различные трубки и емкости для электроники, проводов и других вспомогательных элементов.

Лучше

3D-печать позволила дизайнерам и инженерам Aerialtronics больше времени уделять улучшению отдельных компонентов.

Благодаря uPrint SE Plus мы получаем готовый физический образец нужной детали уже на следующее утро. Весь день рисуем, а в ночь отправляем на печать, - признается, Джуст Хизиманс. - Мы тестируем деталь, дорабатываем и снова печатаем. 3D-печать позволяет нам пробовать по 8-10 разных вариантов дизайна за несколько дней. Это невероятно! На выходе мы получаем по-настоящему идеальный продукт, лишенный недостатков и недоработок.

Дешевле

Благодаря использованию 3D-печати проект Altura Zenith был завершен гораздо раньше срока, запланированного разработчиками. Кроме того, он обошелся гораздо дешевле, чем планировалось.

3D-печать и технологичный бизнес

В Aerialtronics считают, что 3D-печать – это прекрасная возможность для небольших компаний выйти на новый уровень, снизить издержки и предложить клиентам прекрасный продукт по привлекательной цене. Использование 3D-принтера uPrint SE Plus позволило Aerialtronics расширить производство, сегодня их продукцией пользуются не только частные заказчики, но и полиция, армия, экстренные службы и другие организации.

Одним из достаточно новых решений для создания собственного летательного аппарата является модель квадрокоптера для 3d-принтера. Беспилотные летательные аппараты стали настолько популярны, что скоро у каждого ребенка появится собственный небольшой дрон.

Учитывая то, что подобные устройства пользуются невероятным спросом, производители предлагают все больше интересных моделей. При этом их цена может быть относительно небольшой и вполне доступной.

Возможно ли распечатать дрон на принтере?

Однако, несмотря на стремительно растущий ассортимент беспилотных летательных аппаратов, все же есть мастера, которые не собираются покупать уже готовый вариант. Их целью является создание собственного дрона. Это может быть незначительно дешевле, но во много раз интереснее.

Подобные приспособления в последнее время пользуются все большей популярностью. Для распечатки корпуса летательного аппарата на принтере понадобятся специальные шаблоны. В зависимости от того, какая именно модель будет использована, различается количество деталей и настройки.

Стоит заметить, что тем, кто собирается распечатать квадрокоптер на 3d-принтере, следует набраться терпения и очень тщательно подготовиться. Для сборки модели, которая будет свободно подниматься в воздух, необходимо подготовить не только саму оболочку, но и внутреннюю начинку. Для этого придется потратиться, так как многие элементы на принтере не распечатать. В целом, самостоятельно изготовить можно только корпус модели. Все остальное придется отдельно покупать и монтировать.

Преимущество распечатанного дрона

Многие считают, что, раз полностью изготовить своими руками пригодный для полета аппарат нельзя, это невыгодно и неудобно. Но на самом деле тут имеется немало плюсов. Если в хозяйстве есть хороший 3d-принтер, то можно существенно сэкономить.

Устройство для печати такого типа дает возможность получить неограниченное количество деталей корпуса. Учитывая то, что во время полетов и испытаний летательные аппараты очень часто ломаются, у них отлетают лопасти и другие детали, запасные элементы будут очень кстати.

Но работать с трехмерным принтером нужно правильно. Для начала следует выбрать подходящую модель и схему. Подробные варианты можно в огромном количестве найти на просторах всемирной сети. Но не только принтер нужен для создания пригодного для полета квадрокоптера.

Мастеру необходимо сразу запастись электронными компонентами, моторчиком, который будет оптимально подходить по весу, аккумулятором и пультом дистанционного управления. Без этих составляющих аппарат не сможет подняться в воздух. После того как все элементы будут готовы, их необходимо правильно собрать в единое целое. Это задача не из простых, но у хорошего специалиста такая работа не отнимет много времени.

Если беспилотник после проделанной работы полетит, то можно считать, что мастеру удалось очень хорошо сэкономить. Далее, пока будут проводиться испытания, а также во время всевозможных корректировок и настроек, разработчик может легко распечатать нужную деталь либо запасной элемент. К примеру, очень часто ломаются пропеллеры. Для многих беспилотников это настоящая проблема. Но решить все можно за счет распечатки новых деталей на принтере.

Некоторые мастера даже пытаются изготавливать модели летательных аппаратов не по заимствованному проекту, а по своему собственному. Но для разработки такой схемы и настройки принтера необходимо немалое количество знаний в области техники и дизайна.

Что можно распечатать на принтере?

Квадрокоптер — это небольшой летательный аппарат, нередко оснащенный камерой, позволяющей делать снимки с воздуха и записывать видеоролики, которые пользуются большой популярностью. Но цена действительно качественных аппаратов, которые способны достаточно долго летать и хорошо поддаются управлению, может быть высокой.

Поэтому, если у мастера имеется возможность самостоятельно собрать квадрокоптер, стоит ею воспользоваться. Это шанс не только сэкономить, но и получить максимально качественный летательный аппарат без изъянов.

Особенностью хорошего дрона является его маневренность, простота в управлении, послушность и большая длительность полета. Добиться такого результата можно только хорошо сбалансированной начинкой и легким корпусом. Преимуществом печати деталей устройства на трехмерном принтере является то, что они получаются достаточно легкими. При этом у мастера есть возможность контролировать их вес и плотность.

Из недостатков подобного подхода к созданию летательных аппаратов является то, что в любом случае придется использовать покупные электронные детали. Это будут основные расходы, к которым прибавится еще и покупка контроллера.

Изготовление квадрокоптера на принтере

Опытные мастера не рекомендуют новичкам сразу начинать с собственных моделей. Это достаточно сложная работа, так как в летательном аппарате все должно быть максимально сбалансировано и четко подстроено. А это работа не одного часа. Поэтому, чтобы набить руку, стоит использовать один из шаблонов, которые предлагают опытные специалисты.

Для работы над моделью квадрокоптера, который после можно частично распечатать на 3d-принтере, стоит для начала запастись специальными программами, позволяющими с максимальной точностью разрабатывать проекты деталей.

Следующим шагом будет покупка комплектующих. Они обязательно подбираются с учетом формы и размера будущего летательного аппарата. Но важно следить и за тем, чтобы двигатель и аккумулятор не оказались слишком тяжелыми. Чаще всего при сборке беспилотных устройств такого типа используют 4 регулятора скорости, 4 моторчика для каждого пропеллера, распределительный электрощит и приемник сигнала от пульта управления. Все эти элементы должны поместиться в корпус будущего квадрокоптера.

Не стоит забывать о батарее. Без нее устройство не поднимется в воздух. При этом не стоит останавливать свой выбор на очень мощных аккумуляторах. Они могут оказаться слишком тяжелыми для нормального полета. Лучше взять элементы питания меньшей мощности, но сделать возможность быстро менять их. Так, используя аппарат на одном аккумуляторе, можно заряжать вторую батарею.

Найти подходящий для себя вариант летательного аппарата, чтобы попытаться распечатать его на принтере, может каждый. Безусловно, на первом этапе стоит остановиться на самой простой модели, а уже после ничто не помешает доработать и модифицировать ее по своему вкусу.

Решил все таки побороть свою лень и написать пост про свой квадрик, все основные узлы которого напечатаны обычным ABS пластиком серого цвета. История его началась больше год назад, когда и 3D принтера у меня не было, но было желания построить складной "рюкзачный" квадрокоптер для съемки. Первый дрон я построил из аллюминневого профиля, стеклотекстолита и комплектующих от тяжёлого гексакоптера, а именно низко оборотистые моторы 380kV и батареи 6S 11А/ч.
Так же он был складной, только нужно было выкрутить по одному винту с лучей, зимой это доставляло много хлопот. Рама получилось очень прочной, даже слишком), время полета составляло 25 - 30 минут, вес порядка 3кг. Все бы нечего, но весь комплект с трудом вмещался в мой рюкзак, и весил с тремя батареями 7 -8 кг, за весь день похождений с таким рюкзаком выматываешься сильно. Этот комплект я эксплуатировал больше года в самых разных экстремальных условиях - в горах на высоте 2000 метров с ветром 14м/с, в -35 до +40, в общем технические характеристики меня устраивали, а вот эксплуатационные нет.

Вот так и родилась цель создать съёмочный квадрокоптер, который бы полностью удовлетворял моим капризом.

Мои капризы:

Вес не больше одного килограмма
- складной, легко помещался в рюкзак со всеми примбамбасами
- раскладывался и складывался быстро и легко
- прост в ремонте
- дешёвые комплектующие
- простота конструкции
- время полета не менее 15 минут
- аккумуляторы 3S, так как они более дешёвые
- простота изготовления

Обшарив весь инет, я наткнулся на несколько проектов, которые и вдохновили меня на создания именно такой конструкции.
- http://www.parkflyer.ru/ru/blogs/view_entry/4152/
- http://quad-copter.ru/catalog/item54.html

Так как я пол года назад приобрел дешманский 3D принтер, решил попробовать все узлы креплений распечатать, и посмотреть на сколько прочно получиться конструкция. Взялся за проектирование рамы, и вот что из этого вышло:

моторы TBS 900 v2 (T-MOTOR MT2216 900kV)
винты - углипластик 12х4.5
контроллер - TAROT ZYX-M
osd - TAROT
подвес - Tarot GOPRO 3DⅢ
esc - Spider 30A
батарея - ONBO 5200 mah 3S 35C
видео передатчик - boscam 200mV
RC приемник - два штуки сателита Spectrum DSM2/DSMX
RC передатчик Spectrum DX8

Большую часть комплектующих покупал в магазе - воздушное хобби (не реклама)

Площадки под полетный контроллер проектировал именно под tarot, если будите использовать другой полётник, то надо будет переделать площадки, либо сделать универсальные как на вех DIY рам.

В конструкции использовал некоторые покупные элементы, так же они от фирмы TAROT:

Защелки лучей 16мм. Использование простых защелок дало быструю сборку/разборку коптера, в холодное время года это очень критично.
Потребуется 4 защелки, и два поворотного крепежа(для передних лучей).- крепления труб 10мм через резинки "виброразвязка", 4 штуки.- Зажим под трубу 16мм, используются для крепления мотормаунта. В принципе можно было их напечатать, но так как они уже были у меня, я решил их использовать. 8 штук.Нужны еще карбоновые трубки:
16мм, длина 237мм, две штуки на раму.
10мм, длина 320мм, две штуки на раму.
16мм, длина 165мм, две штуки на передние лучи.
16мм, длина 213мм, две штуки на заднии лучи.

Используемый крепеж:
DIN912 М3х35мм
DIN912 М3х15мм
DIN912 М3х20мм
Все гайки - контргайки М3.

Еще ряд снимков:

"ОСТОРОЖНО! МНОГО ФОТОК"

В предыдущих записях про желе уже мелькал коптер из квадратных карбоновых трубок, который вышел очень удачным из всех моих летательных аппаратов, но корявые руки и как выяснилось позже наводки на компас, сделали свое черное дело.

Потери были не большие - 3 пропа, и сломанные мотормаунты. Но дремлющий внутри меня перфекционист хотел сделать что то красивее. К тому же у меня в доме появился 3д принтер.

Первым делом были напечатаны мотормаунты.
Гуру, не судите строго, это первая в жизни деталь (за исключением калибровочного кубика:)) которую я распечатал на самодельном принтере.


А также внутренние маунты.

Только эпоксидка, только хардкор.
Примерка луча к центральной пластине. Все отпечатано на принтере.
Видео процесса печати:)

Взвешиваю конструкцию. 4 луча с маунтами и центральная пластина с приклеенными уголками демпфирующей платформы для ПК. 103Г. Отлично, вышло даже легче чем планировалось.


Следущий шаг - пайка. Это место раздражает меня больше всего. Жутко некрасиво. Хочется уместить в это места PDB из двустороннего текстолита и на нем сделать разводку. По весу наверное то на то и выйдет, но зато будет чисто и красиво. Хоть и не видно. Вообщем в центре разместилось 4 регуля ztw spider 18a, DC-DC для питания авионики, датчик тока на allegro, и спаянные прямо на нем и 0603 элементов делитель напряжения и обвязка для сенсора.


Закрываем ларчик и взвешиваем на память. Рама+регули+движки=418г


Промежуточный итог. У меня получился микс из 2х Turnigy Multistar 980 и 2х Sunnysky 980. Почему? Да потому что у мультистаров есть такая болезнь как отваливающийся\перегорающий центральный провод. Симптомы - двигатель при старте дергается и не раскручивается. Но тягу выдает. Чревато крашем.. Меняю на оригинальный саннискаи.
АПМ избавлен от корпуса, выпаяно все лишнее, припаян конденсатор 6.3 470мкф для сглаживания пульсаций, приемыш frsky так же избавлен от корпуса и обмотан фольгой поверх термоусадля для снижения ЭМИ на электронику. Крепежные площадки так же распечатаны на 3д принтере



Виброразвязка для подвеса так же напечатана на 3д принтере.


Идея и чертежи AndyGR с rcdesign
http://forum.rcdesign.ru/blogs/121800/blog20789.html
Модификация под 3д печать - моя:)
Пробный подлет в доме - все отлично, все работает.


Осталось накрыть коптер куполом. Изначально хотел сделать из колготок и эпоксидки. Но вышла полная фигня. И после некоторых попыток получилось распечатать куполок.
GPS модуль m8n с компасом занял свое место, а снизу купол оклеил алюминиевой фольгой. Адгезия у нее прекрасная, отклеиться не должна. А вот защитить от ЭМИ наводок на компас должна:)
Крепеж придумал элементарный. Жалом паяльника проплавил два отверстия и двумя м2 винтиками закрепил крышку.


Антенны РУ вывел внутри ватных палочек, обрезав ватку) Получились как усы какого то животного:)


Общий полетный вес с АКБ 4000мач на 10х пропах вышел 1250г с 3хосевым подвесом и камерой xiaomy.
Сегодня состоялся первый пробный полет.
Быстро скачал логи принялся анализировать.


Ток висения совпал с тем что предсказывает калькулятор. ~14А при 11.2В и газе висения ~48%

Следующая проверка - вибрации. Тут тоже все отлично. По ХУ не более +-1G при рекомендуемом максимуме +-3G
Коптер висел просто изумительно. Хотя над пидами надо немного поработать. А также провести калибровки компаса и акселерометра. А то поставил и полетел как было до переборки.

Видео работы новой виброразвязки для подвеса

Не обращайте внимания что коптер тут не изумительно стабильный. Снято было в солнечный день, купола нету, в альхолд боялся переключаться из за засветки баро Солнцем, да и еще одной рукой управлял в стабе, а второй опускал камеру вниз чтобы пропы не лезли в кадр. Желе и тряска минимальное. Я результатом рад.
По поводу желе и тряски.
В на двухосевом подвесе отлично показала себя виброизоляция на тросиках.
С трехосевым она категорически отказывалась нормально работать.
Плюс оказывается настройки подвеса тоже могут вызывать желе и тряску. Я потратил три дня чтобы это понять..
После настройки подвеса, в руках он работает прекрасно, а стоит поднять коптер в воздух - боль и ужас.
В итоге залив настройки с rcgroups http://www.rcgroups.com/forums/showpost.php?p=32698855&postcount=2078
подвес заработал как нужно.
И на последок коллекция записей с зимних полетов

Ни для кого, наверное, не секрет, что уже давно в моделировании, в том числе и в дроностроении, используется 3D-печать. Многие детали для квадрокоптера можно распечатать на 3D-принтере. Полностью 3D-печатный дрон - тоже не новость. Напечатал, собрал и в полет! Кстати, именно так и будет происходить на будущих полях/морях сражений по мнению американских военных.

Предлагаю вашему вниманию обзор открытых проектов дронов (их уже множество), использующих 3D-печать. Файлы для 3D-печати всех этих проектов есть в открытом доступе. Таким образом при наличии 3D-принтра вопрос о раме, корпусе, кронштейне для видеокамеры мультикоптера решается в течение нескольких часов, в самом тяжелом случае - десятков часов 3D-печати и по себестоимости материала укладывается в интервал от 30 (да-да, я не ошибся с нулями) до примерно 1000 рублей.

1. Aeroquad

(у этого варианта не нашел, правда, ссылок на файлы для печати)

Нашел на Aeroquad два варианта 3d-печатных рам.

В плане 3D-печатаемости у этой рамы все нормально, форма оптимальна. Минус - большой размер, т.к. область печати у большинства самодельных и производимых серийно 3D-принтеров находится в пределах 200х200х200мм. Соответственно целиком такую раму распечатать на большинстве из них не получится. Однако, используя пару модификаций в модели, можно сделать ее сборной, распечатать частями и собрать.

Еще один, IMHO, минус - ребра жесткости в одной плоскости, что должно сказываться на прочности. Зато простая, как песня.

На мой взгляд - лучше чем первый вариант, все печатабельно, но такая форма arm подразумевает какое-то внутреннее заполнение,
что плохо для веса. Тубулярные конструкции (IMHO, см. ниже) лучше в плане веса и прочности.

Ссылки на файлы для печати: раз , два и три .

Мне показалось, что проект Aeroquad скорее не очень жив, впечатление такое производят даты последних публикаций (по моей теме апрель 2015). Поэтому посмотрим на другие.

Thingiverse.com - кладезь для 3D-печатника. Тут размещено много проектов. То, что понравилось на Thingiverse ниже.

2. T4 Quadcopter Mini 315

Преимущества такие:

• Тубулярные Arm - самый тот вариант по соотношению Прочность/вес.
• Целая линейка по размерам мультикоптеров - большую часть запросов удовлетворяет.
• Это не просто рама - это полностью готовый дрон - добавляем электронику и ходовую часть, собираем! Нужен только крепеж, который есть почти в любом хозмаге.
• Судя по отснятому видео, техника, собранная на основе самых больших из этих рам может использоваться не только для развлечений.

3. Micro 105 FPV Quadcopter

Я планирую, если получится, наладить продажи 3D-печатных рам типа предыдущих, и эта будет идти бесплатным бонусом по желанию заказчика.

4. FPV RACER 190mm

5. Hovership MHQ2

Причем видео особенно впечатлило! Единственный минус, как по мне - плоские Arm, может быть непрочно. Но допроектировать с другой формой arm - не проблема.

Резюмируя: все эти проекты находятся в свободном доступе, соответственно доступны для любого дроностроителя при наличии инета и 3D-принтера. Кроме того, все они могут быть легко модифицированы, усовершенствованы, подогнаны под конкретные нужды и компоненты.

Не претендую на качественный анализ разных вариантов, хотя свои скромные предпочтения выразил выше. Не мне вас, товарищи пилоты, учить. Надеюсь на совместное творчество в деле дроностроения. Нахожусь в Нижнем Новгороде.

Вот эта рама с корпусом уже давно лежит у меня в закромах и ждет сборки, но все как-то не судьба.

Напечатано отсюда . Размер по диагонали 315мм, посадочные места под моторы диаметр 30 мм. Отдам в хорошие руки в Нижнем Новгороде.

С условием что, возможно, периодически буду мучить глупыми вопросами об электронике и ходовой части дронов.