Представляем Вашему вниманию 2 статью нашего мини блога на 3DToday про печать радиоуправляемого самолёта! Ждём ваших отзывов и комментариев!

Команда 3D LAMA продолжает печатать радиоуправляемую авиамодель и в данной статье хочет рассказать о продвижении проекта. Сегодня мы поделимся информацией, которую почерпнули из инструкции к моделям самолета, а также какие комплектующие покупали, где их заказывали и сколько это стоило.

Распаковочка

Начнём с того, что наш самолёт состоит как бы из двух самолётов. Если быть точнее модель P47 N-15 Thunderbolt это полноценная авиамодель, предназначенная для запуска с руки. Согласитесь, что так не интересно. Интереснее взлетать как настоящий самолет, со взлетной полосы и иметь возможность управлять шасси. Именно поэтому нами был докуплен набор моделей P47 N-15 Thunderbolt, retract conversion kit, который заменяет часть стандартного набора частей и открывает возможности по установки складывающихся шасси и LED подсветки.

Немного полётов на P47 N-15 Thunderbolt от команды 3DLabprint

А сейчас немного виртуальной распаковки. Распаковывать мы будем два WinRAR архива с 3D-моделями самолета. Итак, первый архив P47N Thunderbolt STL . В нём мы видим следующее:

2. Папочка с файлами формата.factory. Это внутренний формат слайсера Simplify3D, то есть уже обработанная под печать STL модель с возможностью вносить правки в параметры печати. О самом слайсере Simplify3D поговорим чуть ниже.

3. Папочка с настройками для популярных слайсеров, а именно CURA и MatterControl. Тоже полезная информация, как минимум будет от чего отталкиваться.

4.Папочка с STL моделями подставки под самолёт.

5.Папочка с STL моделями самого самолета. Все модели самолёта структурированы по отдельным папкам относительно их принадлежности к частям самолёта.

6.Пользовательская инструкция в формате PDF. В ней досконально и с примерами описан весь процесс печати, сборки и настройки самолета.

7.Наклейки на будущий самолет в формате PDF. Это прям хороший бонус, надо будет обязательно заказать их печать.

Во втором архиве P47N retract con kit всё тоже самоё, за исключением папки с моделями подставки и PDF файла с наклейками.

ᅠТеперь давайте поговорим о 3D-печати этого самолёта. Причем в этом разделе хотелось бы построить диалог с читателями данной статьи. Поэтому если у Вас возникнут какие-то вопросы касательно ниже написанного, не стесняйтесь, задавайте их.

• Для печати подойдет практически любой современный 3D-принтер с областью печати 200х200х150 (естественно, чем больше области печати, тем лучше). Prus’ы i3 идеально вписываются в эти условия.

• сопло диаметром 0,4 мм. Что мы и сделали.

• Пластик для печати PLA (тоже рекомендует производитель), хотя и пишет, что можно попробовать печатать и другими (делать этого мы конечно же не будем и остановимся на PLA).

• Цвет пластика подбирается индивидуально , как кому угодно. Мы же выбрали прозрачный.

• Производитель рекомендует использовать слайсер Simplify3D для подготовки моделей к 3D печати, скажу больше, на youtube канале производителя есть даже видео, в котором подробно показан процесс настройки этого слайсера под все STL модели самолёта. С одной стороны, это хорошо, так как новичкам будет легко, а прошареным 3D мэйкерам есть от чего плясать. С другой же стороны, Simplify3D стоит 150$ и не каждый может позволить себе приобрести её. Хоть производитель и дал настройки к другим слайсерам, но по личному опыту скажем, что модели все же заточены именно под Simplify3D.

• Основные настройки печати стандартны для PLA . Поиграться возможно придётся с подачей пластика и ретраком, но это уже особенности разных моделей принтеров и пользователи этих принтеров с лёгкостью настроят нужные параметры.

• Если верить ребятам из 3DLabPrint пластика на весь самолет уйдет чуть меньше 1 килограммовой катушки. Поэтому без зазрения совести мы зарядили в наш принтер целенькую катушку PLA пластика.

Финансовая часть

Напечатать самолёт — это только пол дела. Вторая часть - это подобрать, закупить и смонтировать все исполнительные механизмы, двигатель, передатчик, батарею и т.д. Если у Вас это первый самолёт, как это было у нашей команды, то особенно остро встаёт вопрос с выбором комплектующих. Какой двигатель взять? Какую к нему батарею подобрать? Где это всё купить подешевле?

Для таких случаев производитель предоставляет довольно полную инструкцию и рекомендации по выбору комплектующих оптимально подходящих для самолёта P47 N-15 Thunderbolt. Изучив рекомендации производителя, мы накидали список необходимых комплектующих и выглядит он следующим образом:

Электродвигатель $31.30. Важная часть будущей авиамодели. Выбирается электродвигатель в зависимости от характеристик самолёта. В помощь новичку

Регулятор для электродвигателя $20.85. Так же как и электродвигатель подбирается индивидуально и влияет на качество полёта модели. Для тех, кто хочет сэкономить берите любой подходящий Вам по бюджету регулятор на 40 Ампер.

Батарея $29.99. Её выбор зависит от того, какой электромотор и регулятор к нему Вы взяли. Выбирайте 3S (три банки) батарею ёмкостью от 2200 до 3000 mAh.

Сервоприводы $10.76. Используются для управления рулями самолета. Для нашей модели понадобится 4 штуки.

Убираемые передние шасси $16.95. Обеспечивают возможность взлёта с полосы. Чего мы и хотим от нашей модели. Представляют собой обычные сервоприводы, адаптированные под установку колёс.

Заднее шасси $5.59. Обеспечивает устойчивое поведение самолёта при рулёжке на полосе.

Колёса $7.79. Должен же самолёт на чём-то ездить. Важен диаметр он должен быть от 51 мм до 62 мм.

Пропеллер $1.50. Идеально подойдут размерами 11/5.5 и 11/7.

LED подсветка $12.74. Самолёт засияет круче новогодней ёлки

Карбоновые трубки $1.30. Необходимы для передачи движения от сервоприводов к рулю высоты и рулю направления. Понадобится 2 штуки.

Шарнирный лист $0.99. Специализированный материал, который играет роль шарнира и позволяет легко и просто реализовать поворот руля.

Banana разъёмы $1.83. Силовые разъёмы, которые необходимы для соединения двигателя с регулятором.

В последнее время все, похоже, помешались на «квадрокоптерах», если учесть постоянные демонстрации подобных летательных аппаратов и появление достаточно интересных 3D-печатных проектов. Собственно, и на продажу уже изготовленные 3D-печатные наборы для самостоятельной сборки идут вовсю. Оно все, конечно, замечательно, но зачем забывать про старые добрые самолетики?

По ходу дела, студент инженерного факультета Кирил Ланж из Флориды так и подумал, недавно сообразив полностью функциональный, летающий 3D-печатный радиоуправляемый самолет. Дизайн модели достаточно прост в изготовлении, да и сам самолетик неплохо летает.
Сам Кирил отмечает не без дольки юмора: «Это быстрый и маневренный самолет. Хотя, если учесть тот факт, что это единственный самолет с которым я когда-либо сталкивался, не мне судить о его качествах».

В общем, если вас занимает тема радиоуправляемых самолетов и 3D-печать, стоит взглянуть на этот проект. Самолет имеет приличный размах крыла около одного метра, мотор мощностью 210 Вт, вес около 720 грамм и использует четыре сервомотора для управления.

Большая часть составляющих с легкостью может быть напечатана на любом настольном FDM-принтере. Сам Кирил использует MakerBot Replicator 2. Крылья рекомендуется печатать из ABS-пластика, так как он легко склеивается. Все элементы спроектированы таким образом, чтобы не требовались опоры, хотя рафты рекомендуются. Поэтому, те же крылья лучше печатать вертикально. Для повышения стабильности в полете Кирил все же использовал несколько деревянных деталей. Если точнее, он использовал липу – простую в обработке, прочную и легкую древесину. Да и найти пару липовых планок в магазине не сложно.

Сборка оказалась достаточно простым мероприятием. Пришлось лишь немного подогнать липовые части под размер, чтобы они вошли в крылья. Что же касается 3D-печатных частей, то Кирил составил подробную инструкцию. Хоть она и достаточно пространна, зато все описано в деталях, да и каждый шаг достаточно прост.

Наконец, понадобится электроника и механические компоненты для управления самолетом. Вот перечень частей, использованных Кирилом, хотя можно и заменить их на аналогичные:

• Регулятор скорости TURNIGY Plush, 30А (1 шт.)
• Бесколлекторный двигатель с внешним ротором D2830-11 1000kv (1 шт.)
• Аккумулятор ZIPPY Compact 2200mAh 3S 25C, литий-полимерный (1шт.)
• Микро-сервоприводы Turnigy TG9e 9гр/1,5кг/0,10сек (4 шт.)
• Зарядка для аккумулятора
• 4-канальный радиопульт

Установка всех этих компонентов достаточно проста. Самое хитрое: используя пульт, нужно найти нейтральную позицию на сервоприводах и подсоединить их к рулевым поверхностям с помощью жесткой проволоки. Ну и под конец установить крышку на место с помощью пары резиновых жгутов и той же проволоки. Вроде бы все достаточно несложно.

Все подробности проекта можно найти

Группа учёных из университета штата Иллинойс высказала теорию изготовления частей самолётов методом 3D-печати, что позволяет сэкономить на выпуске воздушных судов до 5% времени, а также уменьшить стоимость процесса производства самолёта на величину от 4 до 7%. Информация до настоящего времени уже активно обсуждалась авиастроителями из различных стран, причём, первые намерения начать производство подобных воздушных судов были высказаны авиастроительной корпорацией Airbus.

Преимуществ у нового способа производства воздушных средств действительно много. Ввиду того, что непосредственного человеческого контроля при работе 3D-принтеров производиться не будет, снизится себестоимость производства, и если ранее каталожная стоимость самолёта Airbus A350-800 составляла 261 миллиона долларов, то при новой технологии производства, она может снизиться до 244 миллионов долларов, что естественно привлечёт внимание всех авиакомпаний мира. Помимо всего прочего, ввиду того, что 3D-печать выполняется согласно приведённым чертежам, вероятность какой-либо ошибки здесь практически полностью исключается, хотя, в тоже время стоит отметить, что человек в любом случае будет проводить контроль изготавливаемых авиаузлов и компонентов будущих самолётов.

Благодаря тому, что 3D-принтеры исключительно экономно используют материал, а сам процесс не требует наличия такого специфического оборудования как прессы и автоматические кузнечные линии, существенно сократится время производства воздушного судна, позволяя увеличивать объёмы выпуска готовых пассажирских авиалайнеров в течении года.

Необходимо также подчеркнуть и такой важный фактор производства самолётов, как снижения массы воздушных судов, что в свою очередь приводит к экономии топлива, пусть и весьма незначительной, по некоторым оценкам это около 2-3%, но всё же, это также наряду с другими технологиями непременно найдёт удовлетворённость у большинства авиаперевозчиков мира.

Тем не менее, для того, чтобы поставить производство пассажирских самолётов и частей к ним на массовый поток, требуется разработать специальный состав для 3D-принтеров, который бы учитывал все технологические особенности обычных компонентов. В частности, следует учесть такой важнейший фактор как наклёп металла, приводящий к упрочнению структуры составляющих самолёта, чего, к сожалению, на текущий момент технология 3D-печати не поддерживает. Существуют и другие факторы, такие как расположение волокон материала, предел прочности на разрыв и т.п., и только после того, как специальный материал для 3D-принтеров будет подобран, можно будет с уверенность заявить об успешности текущей инновации.

Внедрение трехмерной печати – важный виток в развитии авиастроительной отрасли. Аддитивное производство рассматривается, как альтернатива фрезерованию, штамповке и литью. Использование 3D принтеров и объемного сканирования позволит облегчить летательный аппарат, а значит, сократить издержки на топливо и материалы.

Преимущества 3D печати в авиастроении

Намного проще. Традиционные технологии, которые используются в авиационной промышленности, базируются на ручной сварке, применении ЧПУ, фрезеровальных станков, литейных форм. Такой подход требует больших затрат труда, времени и сырья.

Метод селективного лазерного спекания, как и послойное наплавление, осуществляется в автоматическом режиме, являясь более быстрым и экономным.

Оборудование может работать круглосуточно. При этом количество отходов на 70-95% меньше. Готовые детали получаются легче, благодаря чему снижается вес машины.

В сравнении с классическими методами, аддитивная печать снимает производственные ограничения – можно делать высокоточные запчасти без предварительной подготовки производственной линии, упрощая этап прототипирования.

Самолеты, напечатанные на 3D принтере

Пионером отрасли стала компания GE Aviation. Производитель авиационных двигателей обратил внимание на то, что использование разных сплавов в детали существенно улучшает её физико-технические свойства и даёт возможность вывести летные характеристики самолета на принципиально новый уровень. Традиционный метод литья не позволяет объединить разные материалы в рамках одного технологического процесса.

В GE Aviation начали работать над усовершенствованием форсунок. Для производства одной детали необходимо по отдельности изготовить 20 элементов, после чего соединить их в одной запчасти. 3D принтер по металлу дает возможность изготовить деталь из цельного куска материала, экономя время и деньги. Опытные образцы форсунок прошли сертификацию в 2016 году. Теперь производитель намеривается выпускать по 25000 деталей в год, сделанных с помощью принтера для трехмерной печати.

В научной лаборатории Airbus пошли еще дальше. Инженеры из Гамбурга создали беспилотный летательный аппарат, напечатанный на 3D принтере. Примечательно, что речь идет почти обо всех элементах корпуса, кроме модуля дистанционного управления и электронных пропеллеров. Беспилотник назвали «Thor».

Четырехметровый самолет успешно поднялся в воздух и преодолел 40 километровый маршрут из Гамбурга в Штад, где совершил посадку на заводе компании. Проект носит экспериментальный характер. На нем будут тестировать разные конструкции фюзеляжа, планера, формы крыла и прочих элементов корпуса. На базе «Тора» сделают самолет с цельным корпусом, максимально приближенный к серийным моделям.

3D печать уже используется в серийных самолетах Airbus. В широкофюзеляжных лайнерах А350 устанавливается напечатанный кронштейн в составе пилона двигателя. Деталь изготавливается из титанового порошка. В экспериментальных моделях А350 и узкофюзеляжных А320neoтестируются более 1000 деталей, сделанных методом лазерного спекания. Среди них преимущественно элементы интерьера.

Производитель авиадвигателей Safran Helicopter Engines в 2017 году представила линейку газотурбинных двигателей Aneto. Компактный силовой агрегат на 30% мощнее, чем установки аналогичных размеров. При этом устройство остается надежным и экономичным. В процессе сборки используются компоненты, сделанные методом трехмерной печати – впускные направляющие лопатки и вращающаяся камера сгорания. Компания налетала 25 часов, 35 раз подняв машины в воздух, – проблем не обнаружено!

В России над внедрением аддитивных технологий в авиапромышленности работают Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов и Томский политехнический университет.

Команда ВИАМ тестирует 3D-печатные комплектующие в двигателях для самолетов МС-21. В процессе производства агрегата ПД-14 используется завихритель фронтового устройства камеры сгорания, изготовленный с помощью селективного лазерного спекания, что сокращает себестоимость и время производства запчасти в 10 раз.

В ТПУ работают над замещением литых титановых деталей самолета на 3D-печатные. Исследователи отмечают, что доля титана в гражданских авиалайнерах достигает 15-20%. Если заменить литье объемной печатью, получится снизить массу самолета, а вместе с ней и расходы на горючее, сборку и обслуживание. Специалисты сосредоточились над работой с порошками титановых сплавов ВТ6 и ВТ9. Задача состоит в том, чтобы оптимизировать использование материала и добиться высоких ТТХ.

С полгода назад я обзавелся 3D принтером, обещал сделать статью, да все руки не доходили, вот, взялся сделать обещанное.

Скажу сразу: собирать и настраивать 3D принтер самому - дело на месяц ежевечернего развлечения. Я брал готовый, он сразу идет с настройкой - подключай и печатай.

Напрямую в авиамоделизме 3D принтер малоприменим - напечатанные на нем авиамодели толком не летают, из потолочки выходят лучше.

Но, он хорошо применим в изготовлении квадрокоптеров - печать фурнитуры, да и квадриков целиком выходит вполне себе имеющая смысл.

Кстати, любая напечатанная деталь требует дополнительной обработки - напилинга или ацетонинга, а то и того и другого вместе:)

Итак, приехал 3D принтер в большой коробке.

За вес не скажу, но кажись 12-15 килограмм.

Упакован отлично - толстый гофрокартон, мешки с воздухом.

Кроме этого - ходовая часть поднята дополнительно притянута пищевой пленкой.

Термостолик со стеклом упакован во вспененный полиэтилен.

А это аксессуары идущие в комплекте - обратите внимание на набор резцов-ножей, это как раз для постобработки напечатанного на 3D принтере.

3D принтер был собран и установлен за 20 минут с перекуром, идет прогрев столика для первой тестовой печати.

Вот попытка напечатать крышечку для SJ4000 - тут я не прав, надо располагать максимально широкой стороной вниз, узкая часть крепления к столу не выдержала и отвалилась.

Слева на право: полкрышечки которые отвалились, крышечка с подставкой для печати, такая же крышечка после обработки в ацетоновой ванне.

Качество поверхности после печати - весьма грубое, стоит закладывать припуск на мехобработку. Можно обработать поверхность ацетоновыми парами, кому интересно - смотрите статью .

Вообще, оптимально - обработать наждачкой, потом провести ацетонирование, а после, для тонких деталей, покрыть поверхность тонким слоем эпоксидной смолы. После ацетонирования изделие можно раскрашивать, под раскраску лучше использовать белый пластик.

Кстати о пластике. Бывает ABS и PLA, сейчас появился еще нейлон и резиноподобный - но они дюже дорогие. Я печатаю ABS - точность ниже чем у PLA, но, зато он не разлагается под действием кислорода. Для моделизма - когда прочность играет роль и детали должны нормально работать и через год и через 2, использовать биоразлагаемый PLA весьма неудачный выбор.

На голом стекле пластик прилипает плохо и может оторваться во время печати, так что требуется дополнительное покрытие.

Про то чем мажут столики смотрите , хорошо зарекомендовал себя клеящий карандаш Uhu и сахарно-квасовый раствор.

Вот немного из напечатанного, крышечка для тойже SJ400, прижимное кольцо для нее и уголки для сборки квадрика.

Примерка прижимного кольца - ставим камеру в подвес и прижимаем обычной резинкой для денег.

А это примеряем крышечку объектива.

Кстати о крышечках. Что бы пластик не царапал боковины объектива, кроме выглаживания поверхности наждачкой "в ноль" можно применить такой способ - печатаем чуть шире, а потом изнутри аккуратно промазать тонким слоем резинового клея или термоклеем с клеящего пистолета. В первом случае будет "цепкий" слой, во втором - полумягкий, не оставляющий следов, но более "скользящий".

Вот пара деталюшек с печати на 3D принтере на последней неделе.

Таротовский крепеж на трубы для квадрокоптера. Взял готовую деталь в STL формате и добавил на нее полочку сверху. На полочке сверху будет OSD, снизу крепится видеопередатчик.

Распечатал сразу пару деталей, если присмотреться можно увидеть "юбку" - окантовку детали при печати, при включении специальной настройки 3D принтер ее делает самостоятельно.

После печати с деталей был срезана юбка и держаки установлены на квадрокоптер.

Никакой постобработки не делал, в воздухе красота деталей все равно не заметна, да и скрыты под оборудованием они будут.

А вот последнее изделие - защитное стекло для GoPro 4. Я таскаю ее на бейсболке для автоматической съемки. Линза объектива норовит заляпаться и запылится, решил сделать защиту, тк носить в аквабоксе неудобно, да и на подвес на квадрике вешать аквобокс не стоит - лишний вес.

Само стекло заказал на Алиэкспресе, оно для замены в боксе GoPro 2. Остальное решил напечатать.

Для начала нарисовал детали в SkethUp.

Левая - насадка на объектив, к ней приклеивается стекло, правая - прижимающее кольцо для стекла.

Напечатал, обработал наждачкой снимая шероховатость стенок и провел ацетонирование.

Собрал защитный объектив на клей, рядом лежит резинка которая будет его прижимать к GoPro4 во время съемок.

Установленный объектив на GoPro 4. Торцевая задняя и внутренняя часть защитного объектива выглажены и покрыты клеем. Выглядит немного страшновато, но выглаживать шкуркой нулевкой, крыть лаком и полировать не вижу смысла - чисто техническая деталь для видеосъемки.

Подводя итоги.

3D принтер вещь удобная и полезная. Однако требует прямоты рук как в постройке моделей в 3D редакторах, так и последующей доработки после печати. Я считаю его хорошим производителем заготовок:)

Кто желает посмотреть различные дополнения применимые в нашем хобби, сходите сюда .

А еще есть каталог чертежей квадриков:

В этом каталоге не только под 3D принтер, но и для ЧПУ станка и просто для изготовления своими руками.