Представляємо Вашій увазі 2 статтю нашого міні блогу на 3DToday про друк радіокерованого літака! Чекаємо на ваші відгуки та коментарі!

Команда 3D LAMA продовжує друкувати радіокеровану авіамодель і в цій статті хоче розповісти про просування проекту. Сьогодні ми поділимося інформацією, яку отримали з інструкції до моделей літака, а також які комплектуючі купували, де їх замовляли і скільки це коштувало.

Розпакування

Почнемо з того, що наш літак складається з двох літаків. Якщо бути точнішим, модель P47 N-15 Thunderbolt це повноцінна авіамодель, призначена для запуску з руки. Погодьтеся, що так нецікаво. Цікавіше злітати як справжній літак зі злітної смуги і мати можливість керувати шасі. Саме тому нами був докуплений набір моделей P47 N-15 Thunderbolt, retract conversion kit, який замінює частину стандартного набору частин і відкриває можливості встановлення складових шасі і LED підсвічування.

Небагато польотів на P47 N-15 Thunderbolt від команди 3DLabprint

А зараз трохи віртуального розпакування. Розпаковуватимемо два WinRAR архіви з 3D-моделями літака. Отже, перший архів P47N Thunderbolt STL. У ньому ми бачимо таке:

2. Папка з файлами формату .factory.Це внутрішній формат слайсера Simplify3D, тобто оброблена під друк STL модель з можливістю вносити правки в параметри друку. Про сам слайсер Simplify3D поговоримо трохи нижче.

3. Папочка з налаштуваннями для популярних слайсерів, а саме CURA та MatterControl.Теж корисна інформація, як мінімум, буде від чого відштовхуватися.

4.Тапочка з STL моделями підставки під літак.

5.Тапочка з STL моделями самого літака.Усі моделі літака структуровані за окремими папками щодо їхньої приналежності до частин літака.

6. Інструкція користувача у форматі PDF.У ній досконало та з прикладами описаний весь процес друку, складання та налаштування літака.

7.Наліпки на майбутній літак у форматі PDF.Це прямий хороший бонус, треба буде обов'язково замовити їхню печатку.

У другому архіві P47N retract con kitвсе те саме, за винятком папки з моделями підставки та PDF-файлу з наклейками.

ᅠТепер давайте поговоримо про 3D-друк цього літака. Причому у цьому розділі хотілося б побудувати діалог із читачами цієї статті. Тому якщо у Вас виникнуть якісь питання щодо нижче написаного, не соромтеся, ставте їх.

• Для друку підійде практично будь-який сучасний 3D-принтер з областю друку 200х200х150(Зрозуміло, що більше області друку, то краще). Prus'и i3 ідеально вписуються у ці умови.

• сопло діаметром 0,4 мм.Що ми зробили.

• Пластик для друку PLA(теж рекомендує виробник), хоч і пише, що можна спробувати друкувати й іншими (робити цього ми звичайно не будемо і зупинимося на PLA).

• Колір пластику підбирається індивідуально, як будь-кому. Ми ж вибрали прозорий.

• Виробник рекомендує використовувати слайсер Simplify3DДля підготовки моделей до 3D друку, скажу більше, на youtube каналі виробника є навіть відео, в якому детально показаний процес налаштування цього слайсера під усі STL моделі літака. З одного боку, це добре, тому що новачкам буде легко, а старим 3D мейкерам є від чого танцювати. З іншого боку, Simplify3D коштує 150$ і не кожен може дозволити собі придбати її. Хоч виробник і дав налаштування до інших слайсерів, але з особистого досвіду скажемо, що моделі все ж таки заточені саме під Simplify3D.

• Основні налаштування друку стандартні для PLA. Погратися можливо доведеться з подачею пластику та ретраком, але це вже особливості різних моделей принтерів і користувачі цих принтерів легко налаштують потрібні параметри.

• Якщо вірити хлопцям із 3DLabPrint пластика на весь літак піде трохи менше 1 кілограмової котушки.Тому без зазріння совісті ми зарядили в наш принтер цілу котушку PLA пластику.

Фінансова частина

Надрукувати літак – це лише пів справи. Друга частина - це підібрати, закупити та змонтувати всі виконавчі механізми, двигун, передавач, батарею тощо. Якщо у Вас це перший літак, як це було у нашої команди, особливо гостро постає питання з вибором комплектуючих. Який двигун взяти? Яку батарею до нього підібрати? Де це все купити дешевше?

Для таких випадків виробник надає досить повну інструкцію та рекомендації щодо вибору комплектуючих, що оптимально підходять для літака P47 N-15 Thunderbolt. Вивчивши рекомендації виробника, ми накидали список необхідних комплектуючих і виглядає так:

Електродвигун$31.30. Важлива частина майбутньої авіамоделі. Вибирається електродвигун залежно від характеристик літака. На допомогу новачкові

Регулятор для електродвигуна$20.85. Як і електродвигун підбирається індивідуально і впливає якість польоту моделі. Для тих, хто хоче заощадити беріть будь-який підходящий Вам по бюджету регулятор на 40 Ампер.

Батарея$29.99. Її вибір залежить від того, який електромотор та регулятор до нього Ви взяли. Вибирайте 3S (три банки) батарею ємністю від 2200 до 3000 mAh.

Сервоприводи$10.76. Використовуються для керування кермами літака. Для нашої моделі знадобиться 4 штуки.

Передні шасі, що прибираються$16.95. Забезпечують можливість зльоту зі смуги. Чого ми хочемо від нашої моделі. Є звичайними сервоприводами, адаптованими під установку коліс.

Заднє шасі$5.59. Забезпечує стійку поведінку літака під час керування на смузі.

Колеса$7.79. Повинен літак на чомусь їздити. Важливий діаметр має бути від 51 мм до 62 мм.

Пропелер$1.50. Ідеально підійдуть розмірами 11/5.5 та 11/7.

LED підсвічування$12.74. Літак засяє крутіше новорічної ялинки

Карбонові трубки$1.30. Необхідні для передачі руху від сервоприводів до керма висоти та керма напряму. Знадобиться 2 штуки.

Шарнірний лист$0.99. Спеціалізований матеріал, який грає роль шарніра і дозволяє легко та просто реалізувати поворот керма.

Banana рознімання$1.83. Силові роз'єми, необхідні для з'єднання двигуна з регулятором.

Останнім часом усі, схоже, збожеволіли на «квадрокоптерах», якщо врахувати постійні демонстрації подібних літальних апаратів та появу досить цікавих 3D-друкованих проектів. Власне, і на продаж вже виготовлені 3D-друкарські набори для самостійного складання йдуть на повну силу. Воно все, звичайно, чудово, але навіщо забувати про старі добрі літачки?

По ходу справи, студент інженерного факультету Кирило Ланж із Флориди так і подумав, нещодавно зрозумівши повністю функціональний, літаючий 3D-друкований радіокерований літак. Дизайн моделі досить простий у виготовленні, та й сам літачок непогано літає.
Сам Кирило зазначає не без часточки гумору: «Це швидкий та маневрений літак. Хоча, якщо врахувати той факт, що це єдиний літак, з яким я коли-небудь стикався, не мені судити про його якості».

Загалом, якщо вас займає тема радіокерованих літаків та 3D-друк, варто поглянути на цей проект. Літак має пристойний розмах крила близько одного метра, мотор потужністю 210 Вт, вага близько 720 грам і використовує чотири сервомотори для керування.

Більшість складових легко може бути надрукована на будь-якому настільному FDM-принтері. Сам Кирило використовує MakerBot Replicator 2. Крила рекомендується друкувати з ABS-пластику, оскільки він легко склеюється. Всі елементи спроектовані таким чином, щоб не були потрібні опори, хоча рафти рекомендуються. Тому ті ж крила краще друкувати вертикально. Для підвищення стабільності в польоті Кирило все ж таки використовував кілька дерев'яних деталей. Якщо точніше, він використовував липу – просту в обробці, міцну та легку деревину. Та й знайти пару липових планок у магазині не складно.

Складання виявилося досить простим заходом. Довелося лише трохи підігнати липові частини під розміри, щоб вони увійшли в крила. Що ж до 3D-друкованих частин, то Кирило склав докладну інструкцію. Хоч вона і досить широка, зате все описано в деталях, та й кожен крок досить простий.

Нарешті, знадобиться електроніка та механічні компоненти для керування літаком. Ось перелік частин, використаних Кирилом, хоча можна замінити їх на аналогічні:

• Регулятор швидкості TURNIGY Plush, 30А (1 шт.)
• Безколекторний двигун із зовнішнім ротором D2830-11 1000kv (1 шт.)
• Акумулятор ZIPPY Compact 2200mAh 3S 25C, літій-полімерний (1шт.)
• Мікро-сервоприводи Turnigy TG9e 9гр/1,5кг/0,10сек (4 шт.)
• Заряджання для акумулятора
• 4-канальний радіопульт

Установка всіх цих компонентів є досить простою. Найхитріше: використовуючи пульт, потрібно знайти нейтральну позицію на сервоприводах та приєднати їх до кермових поверхонь за допомогою жорсткого дроту. Ну і насамкінець встановити кришку на місце за допомогою пари гумових джгутів і того ж дроту. Начебто все досить нескладно.

Усі подробиці проекту можна знайти

Група вчених з університету штату Іллінойс висловила теорію виготовлення частин літаків методом 3D-друку, що дозволяє заощадити на випуску повітряних суден до 5% часу, а також зменшити вартість виробництва літака на величину від 4 до 7%. Інформація досі вже активно обговорювалася авіабудівниками з різних країн, причому перші наміри розпочати виробництво подібних повітряних суден були висловлені авіабудівною корпорацією Airbus.

Переваг у нового способу виробництва повітряних засобів справді багато. Зважаючи на те, що безпосереднього людського контролю при роботі 3D-принтерів вироблятися не буде, знизиться собівартість виробництва, і якщо раніше каталожна вартість літака Airbus A350-800 становила 261 мільйон доларів, то за нової технології виробництва вона може знизитися до 244 мільйонів доларів, що природно приверне увагу всіх авіакомпаній світу. Крім усього іншого, через те, що 3D-друк виконується згідно з наведеними кресленнями, ймовірність будь-якої помилки тут практично повністю виключається, хоча, в той же час варто відзначити, що людина в будь-якому випадку буде проводити контроль авіавузлів, що виготовляються, і компонентів майбутніх літаків.

Завдяки тому, що 3D-принтери виключно економно використовують матеріал, а сам процес не вимагає наявності такого специфічного обладнання як преси та автоматичні ковальські лінії, суттєво скоротиться час виробництва повітряного судна, дозволяючи збільшувати обсяги випуску готових пасажирських авіалайнерів протягом року.

Необхідно також підкреслити і такий важливий фактор виробництва літаків, як зниження маси повітряних суден, що в свою чергу призводить до економії палива, нехай і вельми незначною, за деякими оцінками це близько 2-3%, але все ж таки, це також поряд з іншими технологіями Обов'язково знайде задоволеність у більшості авіаперевізників світу.

Тим не менш, для того, щоб поставити виробництво пасажирських літаків і частин до них на масовий потік, потрібно розробити спеціальний склад для 3D-принтерів, який враховував би всі технологічні особливості звичайних компонентів. Зокрема, слід врахувати такий найважливіший фактор, як наклеп металу, що призводить до зміцнення структури складових літака, чого, на жаль, на даний момент технологія 3D-друку не підтримує. Існують і інші фактори, такі як розташування волокон матеріалу, межа міцності на розрив і т.п., і тільки після того, як спеціальний матеріал для 3D-принтерів буде підібраний, можна буде з упевненістю заявити про успішність поточної інновації.

Використання тривимірного друку – важливий виток у розвитку авіабудівної галузі. Адитивне виробництво розглядається, як альтернатива фрезерування, штампування та лиття. Використання 3D принтерів та об'ємного сканування дозволить полегшити літальний апарат, а значить скоротити витрати на паливо та матеріали.

Переваги 3D друку в авіабудуванні

Набагато простіше. Традиційні технології, що використовуються в авіаційній промисловості, базуються на ручному зварюванні, застосуванні ЧПК, фрезерувальних верстатів, ливарних форм. Такий підхід потребує великих витрат праці, часу та сировини.

Метод селективного лазерного спікання, як і пошарове наплавлення, здійснюється в автоматичному режимі, будучи більш швидким та економним.

Устаткування може працювати цілодобово. При цьому кількість відходів на 70-95% менша. Готові деталі виходять легше, завдяки чому знижується вага машини.

У порівнянні з класичними методами адитивний друк знімає виробничі обмеження – можна робити високоточні запчастини без попередньої підготовки виробничої лінії, спрощуючи етап прототипування.

Літаки надруковані на 3D принтері

Піонером галузі стала компанія GE Aviation. Виробник авіаційних двигунів звернув увагу, що використання різних сплавів в деталі істотно покращує її фізико-технічні властивості і дає можливість вивести льотні характеристики літака на принципово новий рівень. Традиційний метод лиття не дозволяє поєднати різні матеріали в рамках одного технологічного процесу.

У GE Aviation почали працювати над удосконаленням форсунок. Для виробництва однієї деталі необхідно окремо виготовити 20 елементів, після чого з'єднати в одній запчастини. 3D принтер по металу дає можливість виготовити деталь із цілісного шматка матеріалу, заощаджуючи час та гроші. Досвідчені зразки форсунок пройшли сертифікацію у 2016 році. Тепер виробник має намір випускати по 25 000 деталей на рік, зроблених за допомогою принтера для тривимірного друку.

У науковій лабораторії Airbus пішли ще далі. Інженери з Гамбурга створили безпілотний літальний апарат надрукований на 3D принтері. Примітно, що йдеться майже про всі елементи корпусу, крім модуля дистанційного керування та електронних пропелерів. Безпілотник назвали "Thor".

Чотириметровий літак успішно піднявся в повітря і подолав 40-кілометровий маршрут з Гамбурга до Штаду, де здійснив посадку на заводі компанії. Проект має експериментальний характер. На ньому тестуватимуть різні конструкції фюзеляжу, планера, форми крила та інших елементів корпусу. На базі «Тора» зроблять літак із цілим корпусом, максимально наближеним до серійних моделей.

3D друк вже використовується у серійних літаках Airbus. У широкофюзеляжних лайнерах А350 встановлюється надрукований кронштейн у складі пілона двигуна. Деталь виготовляється із титанового порошку. В експериментальних моделях А350 і вузькофюзеляжних А320 не тестуються понад 1000 деталей, зроблених методом лазерного спікання. Серед них переважно елементи інтер'єру.

Виробник авіадвигунів Safran Helicopter Engines у 2017 році представила лінійку газотурбінних двигунів Aneto. Компактний силовий агрегат на 30% потужніший, ніж установки аналогічних розмірів. При цьому пристрій залишається надійним та економічним. У процесі складання використовуються компоненти, зроблені методом тривимірного друку - впускні напрямні лопатки і камера згоряння, що обертається. Компанія налітала 25 годин, 35 разів піднявши машини у повітря – проблем не виявлено!

У Росії над впровадженням адитивних технологій в авіапромисловості працюють Всеросійський науково-дослідний інститут авіаційних матеріалів та політичний Томський університет.

Команда ВІАМ тестує 3D-друкарські комплектуючі у двигунах для літаків МС-21. У процесі виробництва агрегату ПД-14 використовується завихрювач фронтового пристрою згоряння камери, виготовлений за допомогою селективного лазерного спікання, що скорочує собівартість і час виробництва запчастини в 10 разів.

У ТПУ працюють над заміщенням литих деталей титану літака на 3D-друковані. Дослідники зазначають, що частка титану у цивільних авіалайнерах сягає 15-20%. Якщо замінити лиття об'ємним друком, вийде знизити масу літака, а разом з нею і витрати на пальне, збирання та обслуговування. Фахівці зосередилися над роботою із порошками титанових сплавів ВТ6 та ВТ9. Завдання полягає в тому, щоб оптимізувати використання матеріалу та досягти високих ТТХ.

З півроку тому я обзавівся 3D принтером, обіцяв зробити статтю, та всі руки не доходили, ось узявся зробити обіцяне.

Скажу одразу: збирати та налаштовувати 3D принтер самому – справа на місяць щовечірньої розваги. Я брав готовий, він відразу йде з налаштуванням - підключай та друкуй.

Безпосередньо в авіамоделізмі 3D принтер малозастосовний - надруковані на ньому авіамоделі до ладу не літають, зі стелю виходять краще.

Але, він добре застосовується у виготовленні квадрокоптерів - друк фурнітури, та й квадриків цілком виходить цілком має сенс.

До речі, будь-яка надрукована деталь вимагає додаткової обробки - напілінгу або ацетонінгу, а то й того й іншого разом:)

Отже, п ріехав 3D принтер у великій коробці.

За вагу не скажу, але здається 12-15 кілограм.

Запакований чудово - товстий гофрокартон, мішки з повітрям.

Крім цього - ходову частину піднято додатково притягнуто харчовою плівкою.

Термостолік зі склом упакований у спінений поліетилен.

А це аксесуари, що йдуть у комплекті - зверніть увагу на набір різців-ніж, це якраз для постобробки надрукованого на 3D принтері.

3D принтер був зібраний та встановлений за 20 хвилин з перекуром, йде прогрів столика для першого тестового друку.

Ось спроба надрукувати кришечку для SJ4000 - тут я не прав, треба мати максимально широку сторону вниз, вузька частина кріплення до столу не витримала і відвалилася.

Зліва направо: півкришечки, що відвалилися, кришечка з підставкою для друку, така ж кришечка після обробки в ацетоновій ванні.

Якість поверхні після друку - дуже груба, варто закладати припуск на хутрообробку. Можна обробити поверхню ацетоновими парами, кому цікаво - дивіться статтю.

Взагалі, оптимально – обробити наждачкою, потім провести ацетонування, а потім, для тонких деталей, покрити поверхню тонким шаром епоксидної смоли. Після ацетонування виріб можна розфарбовувати, під фарбування краще використовувати білий пластик.

До речі про пластику. Буває ABS і PLA, зараз з'явився ще нейлон і гумоподібний - але вони дуже дорогі. Я друкую ABS - точність нижче ніж у PLA, але він не розкладається під дією кисню. Для моделізму - коли міцність відіграє роль і деталі повинні нормально працювати і через рік і через 2, використовувати біорозкладається PLA дуже невдалий вибір.

На голому склі пластик прилипає погано і може відірватися під час друку, тому потрібно додаткове покриття.

Про те чим мажуть столики дивіться, добре зарекомендував себе олівець Uhu, що клеїть, і цукрово-квасовий розчин.

Ось трохи з надрукованого, кришечка для тієї ж SJ400, притискне кільце для неї і куточки для збирання квадрика.

Прикладка притискного кільця - ставимо камеру на підвіс і притискаємо звичайною гумкою для грошей.

А це приміряємо кришечку об'єктива.

До речі про кришечки. Щоб пластик не дряпав боковини об'єктива, крім вигладжування поверхні наждачкою "в нуль" можна застосувати такий спосіб - друкуємо трохи ширше, а потім зсередини акуратно промазати тонким шаром гумового клею або термоклеєм з пістолета. У першому випадку буде "чіпкий" шар, у другому - напівм'який, що не залишає слідів, але більш "ковзний".

Ось пара деталей з друку на 3D принтері останнього тижня.

Таротавський кріплення на труби для квадрокоптера. Взяв готову деталь у STL форматі та додав на неї поличку зверху. На поличці зверху буде OSD, знизу кріпиться відеопередавач.

Роздрукував відразу пару деталей, якщо придивитися можна побачити "спідницю" - окантовку деталі під час друку, при включенні спеціального налаштування 3D принтер її робить самостійно.

Після друку з деталей було зрізано спідницю та тримачі встановлені на квадрокоптер.

Жодної постобробки не робив, у повітрі краса деталей все одно не помітна, та й приховані під обладнанням вони будуть.

А ось останній виріб – захисне скло для GoPro 4. Я тягаю її на бейсболці для автоматичної зйомки. Лінза об'єктива норовить заляпатися і запилиться, вирішив зробити захист, тк носити в аквабоксі незручно, та й на підвіс на квадрику вішати аквобокс не варто - зайва вага.

Саме скло замовив на Аліекспресі, воно для заміни в боксі GoPro 2. Решту вирішив надрукувати.

Для початку намалював деталі у SkethUp.

Ліва - насадка на об'єктив, до неї приклеюється скло, права - кільце, що притискає для скла.

Надрукував, обробив наждачкою знімаючи шорсткість стін та провів ацетонування.

Зібрав захисний об'єктив на клей, поруч лежить гумка, яка його притискатиме до GoPro4 під час зйомок.

Встановлений об'єктив на GoPro 4. Торцева задня та внутрішня частина захисного об'єктива вигладжені та покриті клеєм. Виглядає трохи страшнувато, але вигладжувати шкіркою нульовкою, крити лаком і полірувати не бачу сенсу – суто технічна деталь для відеозйомки.

Підбиваючи підсумки.

3D принтер річ зручна та корисна. Однак вимагає прямоти рук як у будівництві моделей у 3D редакторах, так і подальшого доопрацювання після друку. Я вважаю його добрим виробником заготовок:)

Хто хоче подивитися різні доповнення, що застосовуються в нашому хобі, сходіть сюди.

А ще є каталог креслень квадриків:

У цьому каталозі не тільки під 3D принтер, але й для станції ЧПУ і просто для виготовлення своїми руками.