معرفی برخی نکات طراحی و بهترین مواد پرینت سه بعدی هواپیماهای بدون سرنشین
همانند پرینت سه بعدی، فناوری تولید هواپیماهای بدون سرنشین نیز مدت ها قبل از آگاهی عموم توسعه یافته بود. همانطور که ممکن است بسیار شگفتانگیز باشد که بفهمیم اولین پرینت سه بعدی چندین دهه پیش ساخته شده، خوب است بدانیم اولین پهپادها نیز بیش از یک قرن پیش شروع به کار کردند.
در ابتدا، انگیزه ساخت هواپیماهای بدون سرنشین انجام امور جاسوسی و مخفی- طراحی برای توانایی انجام نظارت یا تکمیل ماموریت از آسمان- بود. اما امروزه موارد استفاده آنها عبارتند از:
· عکاسی هوایی پرینت سه بعدی برای طیف وسیع از صنایع شامل املاک، مستغلات و بیمه
· تحویل کالاهای تجاری
· سمپاشی محصولات زراعی
· نقشهبرداری زمینها برای فعالیتهای تجاری
· بازرسی توربین های بادی و سایر ماشینآلات
· امور مربوط به شناسایی نظامی
· نظارت بر دام و حیات وحش
· عملیات جستجو، نجات و تحویل تجهیزات و وسایل
· نظارت برای مدیریت بلایا و حوادث
دامنه کاربردها همچنان در حال رشد بوده و شامل انتخاب های متنوعی در طراحی پهپادهای پرینت سه بعدی میشود.
وزن سبک و نیاز به مونتاژ کم قطعات، از ویژگی های کلیدی قاب های پهپادهای پرینت سه بعدی هستند
مبحث وزن در هوانوردی از زمانی که برادران رایت اولین هواپیمای خود را در کیتی هاوک و در سال 1903 به پرواز درآوردند، مطرح بوده است. هر مادهی مورد استفاده، چه چوب و چه پارچه، باید محکم و در عین حال سبک باشد. آرزوی پرواز، در طول زمان، اختراعات باورنکردنی را همراه با انواع روشهای ساخت به همراه داشته است. در حال حاضر، فناوریهای پرینت سه بعدی و تولید هواپیماهای بدون سرنشین یک زوج عالی هستند که به همراه فهرست رو به رشدی از مواد و فناوریهای پیشرفته پرینت سه بعدی، تقریبا اجرای هر نوع طراحی را امکانپذیر میسازند.
در طراحی قاب‌های پرینت سه بعدی پهپادها، مواد سبک توانایی محسوسی برای حفظ موقعیت وسیله در آسمان ارائه می‌کنند. از طرفی، وزن سبکتر به این معنی است که آنها میتوانند کارآمدتر بوده و وزن بیشتری را صرف حمل سایر وسایل پرواز نمایند. 3Dhub با مشتریانی که در زمینه هوا و فضا فعالیت می کنند در بهینه سازی پهپادهای پرینت سه بعدی کار کرده است. این شرکت سازندهی هواپیماهای بدون سرنشین مستقر در تهران نیز با مشاهده این فرصت در زمینه پرینت سه بعدی نمونه های اولیه و قطعات نهایی، از آن به نحو احسن بهره برد.
یکی از شرکت های هوا و فضای در تهران در طراحی سپری برای آنتن نصب شده بر روی یکی از پهپادهای خود، به دنبال بهینه سازی بیشتر قطعه از نظر وزن بود. آنها به کار با 3Dhub روی طراحی ادامه داده و در نهایت وزن قطعه ای 23 گرمی را به میزان قابل توجه 8 گرم کاهش دادند. محصول نهایی، نتیجه نمونه‌سازی و آزمایش‌های بسیاری بود که در نهایت قطعه را از یک ساختار سنتی به یک طراحی سبک و لانه زنبوری تبدیل نمود.
پرینت سه بعدی به دلیل ویژگیهایی مانند توانایی انجام نمونه سازی سریع و تولید هندسه های پیچیده بسیار بیشتر از قبل شناخته شده است. با این حال، توانایی کاهش اجزای مجموعه‌ها برای اکثر تولیدکنندگان بسیار فریبنده بوده و آنها را به بهرهگیری از فناوریهایی مانند ذوب مولتی جت و موادی مانند MJF PA12 سوق میدهد که امکان چاپ قطعات چند تکه را به صورت قطعه ای یکپارچه فراهم می‌سازد.
توسعه و آزمایش نمونه های اولیه هواپیماهای بدون سرنشین پرینت سه بعدی
اگرچه پرینت سه بعدی در ابتدا به عنوان یک ابزار نمونه سازی سریع جهت سرعت بخشیدن به توسعه محصولات و برای استفاده مهندسان صنایع ایجاد شد، اما امروزه به ابزاری جامع تبدیل گردیده است. به عنوان مثال، مشتریان 3Dhub ممکن است از نایلون 12 [پلاستیک چند منظوره] در طول فرآیند توسعه محصول مورد نظر خود استفاده کنند، بیش از صد رنگ مختلف سفارش داده – و سپس ممکن است به پرینت سه بعدی محصولات کاربردی و نهایی خود با کمک مواد و فناوریهای مشابه تفجوشی لیزری گزینشی ادامه دهند. تحقیقات اخیر نشان میدهد که 54 درصد از مهندسان برای تولید قطعات کاربردی از فناوری پرینت سه بعدی استفاده می‌کنند.
طراحان پهپاد، چه درگیر نمونه سازی اولیه باشند و چه به سمت تولید محصولات نهایی پرینت سه بعدی بروند، باید با تشریح اصول اولیه و سپس سفارشی سازی درست قطعات، برای رسیدن به موفقیت برنامه ریزی کنند. این امر شامل برنامه ریزی برای کاربردهای خاص پهپادها، ساختار آنها و انتخاب مواد و فناوریهای مناسب جهت اطمینان از قابلیت چاپ قطعات آنهاست.
برای بررسی الزامات پروژهی تولید قاب‌های پهپادها به صورت پرینت سه بعدی، بهتر است محدودیت‌های اندازه نیز مورد بازبینی قرار گرفته و مقررات مربوطه هم رعایت شوند. در ادامه فرآیند نمونه سازی، تیم طراحی، برای بهینه سازی مانورپذیری پهپاد، باید مشخصات وزن آن را با در نظر گرفتن محموله مورد نظر، دوربین و سایر قطعات داخلی و خارجی بررسی نماید. فراتر از آن و برای داشتن کارایی بیشتر، جزئیاتی مانند ساختار تیغه، طول و بازده کلی نیز باید در نظر گرفته شوند. امروزه بسیاری از طراحان تمام محفظه های لوازم الکترونیکی، شامل سیستم کنترل از راه دور را نیز پرینت سه بعدی می نمایند.
بهترین مواد پرینت سه بعدی برای تولید قطعات هواپیماهای بدون سرنشین
فناوری پرینت سه بعدی با نمونه سازی سریع و تولید قطعات نهایی، فرصت و آزادی بیشتری را برای طراحی پهپادها ارائه میدهد. در 3Dhub، مشتریان بسته به نیازهای دقیق خود، به منابع مختلفی برای کاربردهای مرتبط با پهپادها دسترسی دارند.
شرکت‌ها خواه هنوز درگیر توسعه محصول باشند و یا مشغول تولید قطعات نهایی، 3Dhub انواع مختلفی از مواد پیشرفته را به آنها ارائه میدهد که شامل موارد زیر میشود:
· نایلون 12 [پلاستیک چند منظوره] به همراه تفجوشی لیزری گزینشی، یکی از بهترین مواد پرینت سه بعدی برای تولید قطعات هواپیماهای بدون سرنشین است. این ماده بسیار سازگار بوده، دارای خاصیت ارتجاعی برای تولید قطعات نازکتر و استحکام و سختی برای تولید سازه های ضخیمتر میباشد. نایلون 12 [پلاستیک چند منظوره] در مجموعه ای از رنگها برای رنگآمیزی و همچنین پرداختهای مختلف از طبیعی گرفته تا صاف و صیقلی ارائه میشود.
· پلاستیک PA12 ذوب مولتی جت به همراه فناوری با همین نام، پرینت سه بعدی میشود تا نمونه های اولیه و محصولاتی کاربردی تولید نماید که به استحکام و دقت بالایی نیاز دارند. MJF PA12 و فناوری ذوب مولتی جت به دلیل دقت در ساخت قطعات و همچنین برتری در کیفیت سطح و بافت، برای نمونه‌سازی پهپادها بسیار مناسب هستند.
· مواد بر پایه رزین برای پرینت سه بعدی با استفاده از استریولیتوگرافی عبارتند از Accura 60، Accura Xtreme و Accura Xtreme White 200. پرینت سه بعدی SLA دقت، کیفیت مکانیکی خوب و همچنین سطوحی صاف و زیبا را ارائه میدهد که آن را به انتخابی محبوب برای طراحان مشغول در زمینه نمونه سازی، پرینت سه بعدی یا تولید قطعاتی که به ظاهر واقعی تری نیاز دارند، تبدیل نموده است.
· آلومینیوم – این ماده (آلیاژ AlSi10Mg، 10% سیلیکون 0.5% Mg) به دلیل استحکام و دوام باورنکردنی خود، برای تولید قطعات پرکاربرد مورد نیاز درصنایع هواپیمایی مانند ساخت پهپادهای پرینت سه بعدی به شدت مورد علاقه تولیدکنندگان است. علاوه بر این، آلومینیوم به اندازه کافی سبک بوده و همین عامل سبب ایجاد توانایی پرواز پهپادها با حداکثر سرعت میشود. این ماده با کمک فرآیند ذوب لیزری گزینشی (SLM) - فناوری که به دلیل توانایی در چاپ سه بعدی سریع قطعات فلزی مستحکم و بدون نیاز به ابزار خاص شناخته شده است، پرینت سه بعدی میشود.
