Кремень FMZ Реклама
Kremen FMHM Реклама

Аддитивные технологии в дроностроении, машиностроении и робототехнике, достижения 2015 года.

REC
Идет загрузка
Загрузка
24.12.2015
13493
1
Применение

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

9
Что приходит в голову человеку, который уже слышал про 3D печать?

Ну конечно же всем уже известно о сувенирной продукции, персонализированных подарках, деталях, которые сложно или дорого купить, промышленных прототипах и даже о протезах для человека.

А благодаря интернету практически каждый профессионал или любитель при желании может самостоятельно распечатать себе модель, которая предлагает готовое решение с той или иной долей уникальности или персонализации.

Взять например всеми используемый http://www.thingiverse.com/. Там содержится огромное количество уже созданных и испробованных аппаратов под самые разные нужды и с самыми различными характеристиками - на запрос «drone» набралось свыше тысячи работоспособных моделей. А если следить за Kickstarter то новые идеи по этому направлению оформляются по несколько штук за месяц.

Да речь пойдет именно об аддитивных технологиях в дроно-, робото-, автомобилестроении.

И это слияние очень логично, если учесть такие нюансы, как возможность самостоятельно спроектировать любую деталь, простоту производства единичного прототипа с помощью 3D печати, и универсальность возможностей аддитивного производства.

А теперь конкретика - пожалуй, главным событием 2015 года в сфере трехмерной печати дронов можно назвать изобретение компаний AuroraFlightSciences и Stratasys, представленное на ежегодной выставке DubaiAirshow в Дубае. Компании презентовали первый в мире беспилотный летательный аппарат с реактивным двигателем, 80% деталей которого созданы с помощью 3D-принтера.

При печати была применена технология моделирования методом послойного наплавления (FDM), позволяющая выплавлять прочные и лёгкие детали больших размеров. В то же время отдельные части БПЛА были напечатаны методом селективного лазерного спекания (SLS). Беспилотник весит 15 кг, имеет размах крыльев 3 м и способен развивать скорость до 241 км/ч, что является абсолютным рекордом среди прочих БПЛА.
Аддитивные технологии в дроностроении, машиностроении и робототехнике, достижения 2015 года.
Представители компании подчеркнули, что метод 3D-печати значительно ускорил процесс создания скоростного дрона. Больше всего времени (9 дней) ушло на создание фюзеляжа, выполненного из нейлона.

На изготовление остальных деталей (выхлопа реактивного двигателя, крыльев, форсунок, топливного бака и других мелких частей) уходило от пары часов до нескольких дней. Суммарно разработчикам потребовалось чуть больше месяца на воплощение идеи в жизнь.
Аддитивные технологии в дроностроении, машиностроении и робототехнике, достижения 2015 года.
Немного о пользе дронов для людей.

Помимо очевидных функций, таких как доставка посылок и съемки при помощи видеокамеры, некоторые из дронов уже приспособлены для выполнения вполне определенных практических работ и постепенно заменяют человеческий труд.

Группа студентов из Мельбурнского университета при помощи Государственного объединения научных и прикладных исследований (CSIRO) спроектировала и построила прототип беспилотника с титановой рамой.
Аддитивные технологии в дроностроении, машиностроении и робототехнике, достижения 2015 года.
По словам разработчиков, использовать большую часть серийно производимых дронов для мониторинга лесных пожаров практически невозможно из-за того, что пластиковая рама легко плавится при высокой температуре. Кроме того, стандартный дизайн серийно производимых мультикоптеров повышает парусность, негативно влияет на управляемость и время работы беспилотника от батареи.
Аддитивные технологии в дроностроении, машиностроении и робототехнике, достижения 2015 года.
Для того, чтобы создать максимально эффективный беспилотник, студенты решили самостоятельно спроектировать обтекаемую раму из титана. Плечи с аэродинамическим профилем и облегченный титановый каркас гексакоптера созданы при помощи 3D-печати технологией SLS.

Как отмечают авторы проекта, аэродинамическая рама позволила снизить парусность беспилотника на 60 процентов, что, в сочетании с облегченным титановым каркасом почти вдвое увеличило время полета — гексакоптер может находиться в воздухе до 45 минут, передавая пожарным данные о распространении огня.

Ранее исследователи из Университета Небраски-Линкольнапредложили использовать для распространения лесных пожаров систему контролируемых поджогов сухой травы при помощи малых беспилотников, которые сбрасывают по команде на землю пиротехнические заряды.
Аддитивные технологии в дроностроении, машиностроении и робототехнике, достижения 2015 года.
Еще из интересного - компания DJI, мировой лидер в производстве беспилотных летательных аппаратов, 27 ноября 2015 года анонсировала запуск в производство дрона Agras MG-1, предназначенного для опрыскивания сельскохозяйственных культур.
Аддитивные технологии в дроностроении, машиностроении и робототехнике, достижения 2015 года.
DJI Agras MG-1 выполнен во влаго- и пылезащищеном исполнении из пластиковых материалов, не подверженных коррозии, в связи с чем после выполнения работы дрон может быть вымыт и сложен для транспортировки.

Восьмимоторный Agras MG-1 может нести до 10 кг, опрыскивающей жидкости и покрывать площадь от 3.2 до 4 км. за час. Это в 40 раз эффективней ручного опрыскивания. Дрон может лететь со скоростью до 8 м/с и при этом регулировать интенсивность опрыскивания в зависимости от скорости, не снижая при этом эффективность распыления.

Agras MG-1 оснащен полетным контроллером и радиоволновым сонаром для поддержания заданной высоты в точности до сантиметра. В процессе полета, сонар сканирует в реальном времени расстояние до поверхности земли и автоматически поддерживает расстояние до опрыскиваемых культур для максимально эффективного использования и расходования распыляемого вещества. Дрон управляется с помощью нового пульта управления. Пульт оснащен дисплеем с низким энергопотреблением, отображающим полетные данные.

Получилась весьма серьезная машина. Пластиковая конструкция пульта и внешняя обшивка коптера создана по технологии FDM, металлический каркас - по технологии SLS. Не учитывая «электронной начинки»,дрон полностью изготовлен с помощью 3D печати.

Британский программист Дирк Гориссен сконструировал дрон, при помощи которого можно вести поиск мин и неразорвавшихся боеприпасов. На квадрокоптер, построенный на платформе pixhawk, установлена выдвижная мачта с катушкой металлодетектора, изготовленная на 3d принтере. После взлета мачта c катушкой опускается и беспилотник начинает передавать данные, которые визуализируются с привязкой к карте местности в режиме реального времени.

Испытанный прототип способен обнаружить под землей металлический предмет размером с теннисный мяч на

расстоянии 20-70 сантиметров от катушки. В дальнейшем авторы проекта планируют заменить электронику и катушку металлодетектора на комплектующие, аналогичные военным, а также полностью перевести производство в 3D печать.
Аддитивные технологии в дроностроении, машиностроении и робототехнике, достижения 2015 года.
В свою очередь, инженеры Научно-исследовательской лаборатории ВМС США (NRL) разработали миниатюрный расходуемый беспилотный летательный аппарат, который можно будет не подбирать после использования. Новый беспилотник, получивший название Cicada напечатан из легкого ABS пластика и не имеет какого-либо двигателя.

Такие аппаратымогут тысячами сбрасываться над территорией противника и вести разведку или наблюдение, что гарантирует невозможность перехвата такого количества противником. Стоимость одного прототипа Cicada составляет около 1000$, однако после начала серийного производства ее можно будет снизить до 250$.

Cicada выполнен всего из десяти небольших деталей. Преимуществом аппарата является отсутствие двигателя, благодаря чему он является полностью бесшумным. После сброса беспилотник способен длительное время планировать на скорости до 74 километров в час. На Cicada, в зависимости от выполняемой задачи, могут быть установлены различные типы сенсоров.
Аддитивные технологии в дроностроении, машиностроении и робототехнике, достижения 2015 года.
В NRL не исключают, что в перспективе беспилотники Cicada можно будет «печатать» прямо на борту самолетов.

Давайте перейдем к тому что простым смертным ближе - к передвижению по земле. 2015 год можно по праву считать одним из наиболее успешных для печати автомобилей. Ниже представлены лучшие достижения из этой сферы:

Начнем с одной из самых опытных в деле «3D-автомобиля» компаний – американской KorEcologic, которая была основана инженером Джимом Кором.
Аддитивные технологии в дроностроении, машиностроении и робототехнике, достижения 2015 года.
Аддитивные технологии в дроностроении, машиностроении и робототехнике, достижения 2015 года.
Его команда работает над проектом Urbeeуже более 15 лет и добилась неплохих результатов. В 2013-м фирма анонсировала первый прототип и вскоре представила саму машину, получившую имя Urbee 2. Это была гибридная модель с кузовом и некоторыми деталями интерьера, напечатанными на 3D-принтере по технологии FDM, однако силовая структура тут другая – в основе машины лежит металлический каркас.
Аддитивные технологии в дроностроении, машиностроении и робототехнике, достижения 2015 года.
Urbee 2 не впечатляет максимальной скоростью (112 километров в час) однако обладает фантастически низким коэффициентом лобового сопротивления (0,149) и способен проезжать исключительно на электротяге почти 65 километров.

Вскоре фирма обещает установить мировой рекорд экономичности — пересечь на Urbee 2 США с востока на запад, проделав путь от Нью-Йорка до Сан-Франциско (свыше 4500 километров) на 38 литрах биотоплива. Причем в салоне автомобиля высотой чуть больше метра будут находиться два человека и собака.

Американская компания LocalMotors, которая в сентябре 2014 презентовала свой первый напечатанный на 3D-принтере электрокар (готовый к массовому производству) под названием «Strati», уже через год, в начале ноября 2015,представила на международной выставке SEMA в Лас-Вегасе модель автомобиля нового поколения.
Аддитивные технологии в дроностроении, машиностроении и робототехнике, достижения 2015 года.
Электромобиль LM3D Swim, который призван стать «безопасным, умным и устойчивым» транспортным средством, был сконструирован менее чем за четыре месяца со дня утверждения его дизайна. Как сообщает производитель, примерно 75% процентов его деталей изготовлено с помощью технологий трехмерной печати, а в будущем этот показатель компания планирует довести до 90%.
Аддитивные технологии в дроностроении, машиностроении и робототехнике, достижения 2015 года.
Представителями LocalMotors отмечается, что ее инженеры постоянно находятся в поиске новых видов компонентов для аддитивного производства, а в качестве материалов для изготовления LM3D Swim используется смесь из 80% АБС-пластика и 20% углеволокна.
Аддитивные технологии в дроностроении, машиностроении и робототехнике, достижения 2015 года.
Отрасль производства морских транспортных средств тоже не отстает от автомобилестроения.

Французская фирма Parrot в этом году опубликовала информацию о новом устройстве, созданному по технологии FDM - ParrotHydrofoil. Он представляет из себя обычный квадрокоптер, в комплекте с которым идет модель катера на подводных крыльях. При помощи специального крепления дрон устанавливается на мачту катера. Как только роторы начинают вращаться, они тянут коптер и мачту вверх, мачта раскладывается и плоскость винтов оказывается направлена перпендикулярно водной поверхности. C этого момента он представляет собой радиоуправляемую аэролодку с четырьмя пропеллерами.
Аддитивные технологии в дроностроении, машиностроении и робототехнике, достижения 2015 года.
Квадрокоптер в воздухе может развивать скорость до 18 километров в час, по воде разогнаться до шести узлов (11 километров в час).

Parrot специализируется на производстве мультикоптеров и радиоуправляемых игрушек на колесах. Самый известный продукт компании — это квадрокоптер AR.Drone, завоевавший популярность в качестве платформы для научно-исследовательских проектов благодаря модульной конструкции, открытому API и возможности распечатать модель на принтере.

Природа так же вдохновляет на творчество: использовав осьминога в качестве модели, исследователи из Фраунгоферского института технологий машиностроения и автоматизации (ИТМА), разработали тихий двигатель для лодок и водных видов спортивного транспорта, использовав, конечно же, 3D печать.Для исследователей принцип водометного движения послужил ключевой моделью при разработке водяного насоса, работающего под водой. Они интегрировали этот принцип движения в подводный двигатель: четыре шара из эластомера приводят двигатель в работу, откачивая воду.
Аддитивные технологии в дроностроении, машиностроении и робототехнике, достижения 2015 года.
Для того чтобы произвести всю сложную плавную конструкцию из мягкого пластика, исследователи решили использовать технологию FDM в процессе 3D печати подводной двигательной установки, которая может выдерживать экстремальные уровни давления без разрушения. Даже в ситуациях очень высокого напряжения, материал всегда возвращается к своей первоначальной форме.

Благодаря 3D печати, исследователи также могут измерить размеры приводов. С помощью промышленного робота, который был оснащен тремя головками экструдера, исследователям удалось произвести компоненты гораздо большего размера. При этом они могут использовать в процессе не более десяти различных видов термопластика, который выкладывается слоями. Благодаря интеграции непрерывного волокна в термопластик можно изготовить компоненты из армированного углеродного волокна быстро и дешево.

Однако не будем забывать об успехах в иных направлениях роботостроения, кроме транспорта и исследований глубин.Очередным примером этому стал совместный проект студии промышленного дизайна Forma и резидента Сколоково — компании X-Turion по созданию робота-охранника. Последние занимались разработкой электронной начинки и общей концепцией, а на плечи первых легла задача по созданию модели корпуса и подготовке ее к серийному выпуску.

Робот-охранник предназначен для патрулирования территории, находящейся под наблюдением. Робот может патрулировать часть территории 24 часа в сутки, а при необходимости может быть с помощью смартфона отправлен в необходимое место для передачи изображения с места событий. Изучив тенденции рынка, дизайнеры разработали около 50 различных эскизов, из которых заказчик выбрал наиболее подходящую для имеющегося ряда задач.

В данном случае наиболее подходящим оказался полусферический универсальный корпус, который может при необходимости вместить дополнительное оборудование. Изначально стояла задача, чтобы готовый образец был возможен как для воспроизведения при помощи 3D-принтера, так и для крупносерийного производства посредством литья под давлением. Весь процесс разработки 3D-печатного робота-охранника уложился в два этапа.
Аддитивные технологии в дроностроении, машиностроении и робототехнике, достижения 2015 года.
При помощи 3D-печати из гипсополимера была создана только нижняя часть, предназначенная для крепления электроники и верхней части корпуса. Диаметр ее при этом составил около 50 см, чего было вполне достаточно для экспериментов с дополнительным оборудованием. После всех тестов свет увидела вторая версия робота, корпус которой почти полностью был сделан на 3D-принтере (естественно, серийный модели будут изготовлены при помощи литья под давлением). Диаметр ее уже составил 35 см, а высота 25, при этом вес готовой конструкции составляет всего 3,2 кг. Также робот-охранник укомплектован HD-камерой с прибором ночного видения, микрофоном, датчиками дыма, воды, температуры и влажности, WI-FI связью и аккумулятором.
Аддитивные технологии в дроностроении, машиностроении и робототехнике, достижения 2015 года.
Ну и конечно же давайте вспомним про совершенно великолепный проект - Inmoov.

Немало времени прошло со времени создания потрясающего робота InMoov Гаэлем Ланжевеном и с тех пор разработчик не перестает удивлять публику. Не имея ранее опыта в проектировании роботов, благодаря помощи, оказанной незнакомыми людьми, с которыми он познакомился онлайн, скульптор создал 3D печатного робота. Все детали к нему можно скачать бесплатно.
Аддитивные технологии в дроностроении, машиностроении и робототехнике, достижения 2015 года.
Во-первых, обратим внимание на руки робота Гаэля, именно они принесли ему успех, благодаря чему он появился на обложке журнала TheAtlantic, и в его в статье о будущем медицины. Затем об этом проекте написали в блоге CNN, а вскоре робот стал основной новостью в статье французского журнала Science&VieJunior, полностью посвященного роботам.

Отметим, что много работы над этим роботом выполнили другие люди, помимо самого Гаэля. Проект стал настолько общераспространенным и открытым, что появились люди, которые печатают их собственные детали, даже не ссылаясь на исходный источник. Одной из движущих сил этого проекта слало то, что каждый ощущает себя важным звеном команды, обмениваясь друг с другом полезной информацией на форумах InMoov, которым принадлежит главная роль в развитии данного робота. Поэтому, если Гаэль, например, стремится разрешить проблему со слухом у робота – встроенные в уши робота микрофоны проблематично улавливают звуковые команды из-за шума работающего двигателя – то ему стоит оставить доступ к чертежам открытым и продолжать надеяться, что некто на другом конце планеты сумеет найти решение. Такой вот он оупенсоурс.

Некоторое время назад программисты и проектировщики создали новую версию - они упростили все настолько, что теперь даже начинающие смогут смело приняться за работу. Они сконструировали простого робота, который можно собрать, используя Arduino, двигатель, и InMoov с одним пальцем, что позволяет начинающим пользователям с легкостью программировать и командовать InMoov.
Аддитивные технологии в дроностроении, машиностроении и робототехнике, достижения 2015 года.
Следуя своим принципам открытого доступа, Гаэль получает огромную выгоду от большего распространения InMoov по всей Земле.

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

9
Комментарии к статье