Создание шасси радиоуправляемого вертолета.

Подписаться на 3Dtoday
Vestas
Идет загрузка
Загрузка
16.05.17
2136
44
печатает на Ultimaker 2
Применение
22
Всем доброго времени суток!

Представляю Вашему вниманию краткий отчет о работе над печатными шасси для радиоуправляемой модели вертолета.

Последние несколько лет я занимаюсь захватывающим хобби - радиоуправляемыми авиамоделями. В основном это модели спортивных вертолетов и самолетов. Выглядят эти "игрушки" примерно вот так:
Автор фото: Игорь Куличик.

Для тех, кто вдруг заинтересуется – информации в интернете очень много, в том числе и на русскоязычных ресурсах. Собственно, 3d принтер собирался как хороший помощник в ремонте и конструировании таких аппаратов.

Одна из первых интересных задач, с которой я столкнулся – разработка модели посадочных шасси вертолета.
Деталь очень ответственная - испытывает постоянные ударные нагрузки при посадках. При жесткой посадке и разрушении (сломать, как известно, можно все) ломаться должна одна из двух шасси, вторая должна удержать лопасти от контакта с землей. Внешний вид шасси так же очень важен.
61eca14d48d1a4b19f9853cada9a2247.jpg
Итак, задача была сформулирована:
1. Уникальный дизайн под заказчика.
2. Прочность на ударные нагрузки не ниже серийного образца.
3. Ограничение по весу – 50 гр. на деталь

Проблематика:
Печатные детали обладают меньшей механической прочностью, чем литые. Конструкцией, настройками печати, выбором материала необходимо нивелировать эти недостатки и приблизиться к прочности оригинала не сильно проиграв ему в весе. Ну и конечно, выиграть во внешнем виде.

Метод испытания:
К сожалению, лаборатории под рукой нет, испытания приняли достаточно простые – создан весовой макет вертолета (5600гр) с креплениями для шасси. Прочность шасси проверяется путем свободного падения макета на пол с разных высот. Понятно, что падение падению рознь, но в целом все экземпляры находились в примерно равных условиях.

Оригинальные шасси (хорошо видны на предыдущей картинке Trex 700E) были сломаны при падении с высоты 80см. Эта цифра принята за идеал.
2723b6631af4a76f5279e4ff8d93c067.jpg
Модель:
Для начала в среде SolidWorks была создана 3д модель, рассчитанная на статическую нагрузку 120кг (материал - АБС). Практика показала, что статическая нагрузка с ударной имеет мало общего, ориентироваться на эту цифру смысла нет.
Использованные Материалы:
Первое с чего начал эксперимент – выбор материала.
В наличии было: ABS, PLA, Watson (SBS) (все - BestFilament), Nylon, Flex Medium, PetG (все - PrintProduct).
Шасси достаточно большие, 200*45мм. Тонкие стенки дают проблемы с искажением геометрии и отрывами от стола некоторых материалов. С Nylon пришлось повозится, но результат был получен.

Принтер и настройки:
Печать тестовых экземпляров велась на настройках: скорость ~120мм/с, слой 0,2мм., сопло 0,4мм.
Принтер самосборный – Ultimaker Plastmaska edition (пользуясь случаем, передаю привет и огромное спасибо Ване за консультации).
При печати шасси укладывались набок, большой проблемой стали ребра – их форма должна позволять печатать объект без поддержек. Вертолеты это не только умопомрачительные трюки, но и шикарный внешний вид.

Получились такие вот распечатки: Практически все тестовые образцы отличались тем или иным браком, в ходе печати оттачивались:
· форма ребер (под разные материалы углы нависания получались разными)
· скорости и температуры под разные материалы
· конструкция принтера
· опыт печатника – самый главный компонент, пожалуй.

К сожалению, работа изначала не планировалась к демонстрации, далеко не все образцы отфотографированы.
Виды брака, полученного мной и решения:
Брак нижней поверхности ребра. Опыт показал что угол 55* пропечатывается удовлетворительно. Для PETG максимальный угол около 50*из-за небольшого загибания нависающих краев вверх при печати. Возможно, в дальнейшем это можно было бы решить обдувом.
Брак – сдвиг слоя. Происходил из-за внезапного вываливания валов из кареток. Решился вопрос пластиковой картой и парой стяжек.
Брак – люфт головы. После печати Nylon температура в камере достигла своего максимума, АБС в конструкции головы поплыл. Временно решено парой стяжек.
Брак – пропуск слоя. Китайский титан отказался работать с SBS пластиком, срывая его шестерней и останавливая подачу. Временно поменял шестерню на оригинальную. Вовремя заметил срыв подачи, но испытания такого образца не проводились из-за очевидного конструкционного недостатка. Фото, к сожалению, не осталось, образец утилизирован.

Брак – неравномерная усадка. Тонкая стенка шасси расположена под углом к нормали, имеет изменяющуюся толщину в виде ребер. Термоусадка создает эффект вогнутой плоскости вместо прямой линии. Для решения вопроса принтер был оборудован закрывающейся передней дверцей и верхним колпаком.
Результаты:
Результатом считаю высоту, при падении с которой произошло разрушение образца. Разрушаемым узлом буду называть переход шасси от горизонта к стоякам. Именно в этом месте происходит разрушение всех образцов.
PLA, PetG – 40 см.
PLA как и ожидалось распечатался без каких-либо осложнений. Запустил печать – получил результат с первой попытки. Очень понравился такой подход.
С PetG были проблемы с углами навесания, описанные в разделе про брак.
В руках распечатанные модели гнулись неохотно. Общие ощущения от обоих материалов были примерно одинаковы. Не уверен, что сломал бы их руками.
На испытаниях я ожидал того, что PLA расколется сразу. Но PetG… Могли быть ошибки в настройках печати, но на сломе разрушаемого узла видно - слои спеклись практически до монолита. Я был крайне неприятно удивлен. Если у кого-то есть комментарии на этот счет – пишите.
ABS, SBS – 60 см
Проблемы при печати (с учетом закрытой камеры) в целом отсутствуют, но есть усадка, приводящая к искажению модели по оси Z, описанная в разделе брака. У ABS эффект более заметен, у SBS менее. Деформация возникает не регулярно, но даже в закрытой камере.
ABS показал ожидаемо средний результат. В руках модель гнулась сильнее чем PLA и PetG. По ощущениям, я бы сломал ее, если бы захотел. При падении с 50 см стали появляться белесые полоски на ребрах выше и ниже разрушаемого узла – показатель появления разрывов и деформаций материала. Следующий бросок ожидаемо фатален. На сколах видно, что материал неоднороден, сцепление нитей одного слоя между собой слабее прочности самой нити. Сцепление слоев – полная печаль. И это как раз момент для возможной работы.
Удивительно хороший результат для SBS. К этому материалу, зачастую, относятся исключительно как к декоративному. Но меньший модуль упругости позволяет гнуться опорам шасси, поглощая часть энергии удара, что снижает нагрузку на разрушаемый узел. Приятный внешний вид -дополнительный плюс.
Nylon – 80 см.
Когда я распечатал модель из нейлона – ликованию моему не было предела. Во первых, успешной стала только четвертая попытка. Модель очень сложная для нейлона. Ее изгибало, гнуло, отрывало от стола, но метод был найден. Модель внушала жуткое уважение – я не мог даже чуть-чуть согнуть ее руками, не то что сломать.
Раскололась при падении с высоты 80 см – это ожидаемый лидер. Срез говорит нам о том, что началось разрушение с раскола по слоям, и только потом разрыв поперек. Возможно, добавив температуру экструзии для улучшения межслойной адгезии, результат можно значительно улучшить.
Flex Medium - вне категорий
Очень приятный материал. Распечатался легко, в руках приятно гнется. Не зря разработчики назвали его Titi Flex. Беда только в том, что вес вертолета даже при мягкой посадке он не удержит и прогнется до земли. Но сломать его ударом о землю невозможно – факт.
Выводы:
Эксперимент, не закончен, поэтому выводы промежуточные.
Nylon сравним с оригинальной литой деталью. Он дорог и сложен в печати.
Хотя что такое дорог для модели ценой в 200 тысяч?
В любом случае, экспериментировать в дальнейшем буду с ABS и SBS, как с золотой серединой. Возможно, удастся дотянуть их до схожего результата и применить полученный опыт к нейлону.
Планируемые пути увеличения прочности:
· Уменьшение слоя и увеличение температуры до максимально возможной.
· Заполнением. Есть мнение, что расположение заполнения не под 90° может значительно увеличить прочность разрушаемого узла. Сейчас на разрыв работает, фактически, только 50% заполнения. На сколах хорошо видны не работающие синие полосы.
· Работа с самой моделью. Для ABS можно задать области деформации на стойках, которые будут как у SBS гнуться и поглощать энергию удара. Белые полосы покажут – шасси пора менять.
· Постобработка. Конечно, ацетон увеличит прочность ABS, но оплавленный внешний вид – не то, что хочет заказчик.

В заключение, фото моего вертолета на шасси из SBS и небольшое видео от топ пилота.
Хотя это, конечно, надо видеть вживую!
Подписаться на 3Dtoday
22
Комментарии к статье

Комментарии

16 Май 16:47
1
Офигеть!!!!
16 Май 17:13
0
Оч понравилось. Ждем продолжения!
16 Май 17:23
2
Охренеть !!!!!!!!!!!!! блин я даже забыл про что пост на самом деле в ходе видео ...... чета нереальное !!!!!!!!!!!!!!!!
16 Май 17:55
3
Для этого надо очень долго учиться и разбить не один десяток аппаратов :)
16 Май 17:55
1
траву косить можно))
16 Май 19:48
1
Вы удивитесь :)
16 Май 20:09
0
Ай, молодца!
Отвлеклись на разговор, в самом ответственном моменте :-)
Верт жалко конечно, но полет веилколепен!
Впечатлило, что регуль работал и двигатель даже из-под воды!!!
17 Май 08:18
1
Опять же не я, пилот - Влад, отличный пилот и очень хороший человек. Мне еще учиться и учиться :)
16 Май 18:05
1
Увидел первую фотографию, аж "под ложечкой засосало"... Ульянково...
Всем ульянковцам и питерцам низкий поклон!!!

Отличный анализ, спасибо!
Очень большая работа проделана и великолепно представили результаты, спасибо!

А видео уж надо было хотя бы Нездайминова Лешу приложить, все-таки ваш земляк :-)
Или свое ;-)

P.S. Вот нашел, как память до сих пор храню, спасибо всем:
ae25814d24129cc4e2c00cd7392f56ed.jpg
16 Май 19:52
1
Свое рано пока :)
А пилотов, вышедших на очень неплохой уровень сейчас несколько, я сохраню нейтралитет.
Надеюсь, что White Night будет и в этом году, приезжайте в гости на Пушкинские поля!
16 Май 20:13
0
Про нейтралитет понял, очень правильная позиция!

Спасибо за приглашение, в этом году не получится, готовлюсь с RusJet'овцами на тульские мероприятия съездить, пока не до вертолетов, увы.
Но желание и к вам попасть есть огромное, спасибо!
16 Май 18:35
0
А почему не попробовать Relax?
16 Май 19:52
1
Насколько я понял, это тот же Pet-G но от другого производителя.
16 Май 18:45
1
Мне кажется такое надо печатать каким-то армированным филаментом, типа Nylon Super Carbon.
Летает эта штука нереально конечно))
16 Май 19:53
0
В планах попробовать, но не уверен что армирование такими мелкими элементами кардинально повлияет на ситуацию. Придумать бы способ армировать длинными нитями углеволокна..
18 Май 21:59
0
Не надо мучиться с армированным филаментом, нужно армировать готовое изделие стальной проволокой, задизайнив его из двух половинок (срез вдоль всей рамы) с канавкой для проволоки, проволоку изогнуть, вложить между и склеить. Проволока должна быть как можно ровнее, без замятостей, размер канавки минимальный, и клеем место для проволоки так же залить.

Само место склейки будет работать на прочность (хотя у вас не требуется, излом по слоям идет как надо)

Благодаря 3D-печати вся операция очень простая!

p.s. и обязательно нейлон, само собой.
19 Май 09:42
1
Клеить нейлон это, конечно, отдельное и особое удовольствие :)
Попробую сначала сделать армированный вариант на основе SBS
19 Май 09:58
0
черт я и забыл, цианокрилат хрупкий, не подходит

в интернетах пишут что клеить нейлон из доступных - только его же раствором в муравьиной или концентрированной уксусной кислоте, но надо экспериментировать, остальные кислоты недоступны да и опасны
16 Май 20:07
0
Нейлон какой-то фиговый. Разломать нейлоновую деталь - невозможно так просто.

Попробуй U3Print Nylon Super 2, U3Print Nylon Super Reinforced или Taulman 645.
16 Май 22:53
2
Ударные нагрузки они такие... Я тоже думал что нейлон выдержит больше.
Попробую варианты с армированным нейлоном и другими производителями.
16 Май 20:38
0
Шасси у вертолета одно. Так, чиста от зависти погундеть. В остальном - здорово. Вот если на ребрах жесткости, которые снизу, сделать круглые ямки и вклеить на жидких гвоздях стальную проволоку, стекло, углероввинг и тому подобное, то прочность резко возрастет.
16 Май 20:52
0
Шасси у вертолета одно. Так, чиста от зависти погундеть.
Чисто "погундеть" тоже... ;) Сосчитать не могу... :D
Не поможете посчитать сколько здесь шасси у вертолета: :?:
d3260b2036d99466015901b7a71455bc.jpg


P.S. Чтоб уж не говорили, что я просто "погундеть"... То что делал автор топика называется кронштейн, а весь узел: "Полозковое шасси" и их два - левое и правое... Простите.
17 Май 08:20
1
Одно у него шасси. Шасси - это устройство для передвижения вертолета по земле. А два там, вернее, две лыжи, правая и левая. Вот как-то так.
17 Май 10:47
0
Да, конечно же вы правы. Я туплю сижу...
Простите.
17 Май 11:05
1
Да ладно. Процентов 90 авиационщиков считает, что у самолета два крыла, даже если он моноплан. Во всех специальностях есть такие приколы.
17 Май 11:40
0
:D:D:D они считают не крылья, они считают плоскости ;-)
16 Май 22:42
0
В планах попробовать, но отдаленная достаточно перспектива. Трудозатрат много, результат туманен. Да и не совсем про 3д печать это уже, фактически создание композитных моделей. Есть просто карбоновые шасси.
17 Май 08:27
0
Ну тогда не тавровая конструкция, а оболочка. Установить периметр слоев 6, ими поиграть. А чтобы была прочной, пустить через каждые там миллиметра 2-3 сплошной слой (в Slic33r это Siolid infill every в меню Infill). Вот как раз вся мощь 3д-принтинга и заиграет.
17 Май 09:58
0
Идею понял, так же попробую, спасибо!
Если что обращусь за комментариями.
16 Май 20:53
0
А не пробовали сделать ацетоновую баню АБСу? Она значительно упрочняет и хорошо сглаживает...
16 Май 22:48
0
При печати наклонной поверхности получается симпатичная рельефная сеточка. Мне она нравится, придает детали очень необычный внешний вид.
Ацетон оплавит поверхность. Хотя прочности несомненно добавит.
Запишу в лист испытаний!
16 Май 23:02
0
Без флайбара радиоуправляемые вертолёты выглядят намного лучше!

Соосные (нормальные соосные, а не Ламы) ещё интереснее, но их очень мало...
16 Май 23:32
0
Флайбар - это как синяя изолента в 3D принтере, "хардкор" ;)
17 Май 09:01
0
Круто конечно, осмелюсь спросить, какой бюджет такой игрушки?
17 Май 10:27
1
Очень зависит от размеров и начинки. Индекс модели приблизительно равен длине лопасти.
Небольшие модели стоят от 400$ (trex 500), фаршированный goblin 700 до 3000$.
На форуме б/у всегда можно взять дешевле, но там свои проблемы.
17 Май 09:49
0
Попробуйте ABS+. Мне нравится гораздо больше обычного ABS.Усадка есть но сильно меньше,при печати не воняет почти.Печатаю без камеры,на синем скотче,почти как PLA по удобству.
17 Май 10:30
0
Попробую добыть пробник, почему бы и не попробовать.
17 Май 09:58
0
Работа хорошая, видео тоже. Но 200 т. .р. за модель по мне так дороговато. За такие деньги можно пароплан купить. Но тут как я по человек участвует в соревнованиях, а тут уже другие цели. Профессиональные велосипеды вон по 300 т. р. есть :)
17 Май 10:32
1
Ну тут у каждого свой финансовый мир. Кто-то настоящие самолеты и вертолеты покупает для "покататься".
25 Май 23:31
0
боюсь парОплан за 200 вы не возьмете))
и 300 -500- это в сезон, а после можно и за 150 урвать интересные лошадки, главное понять - нафига такие деньги отдавать за вел))
26 Май 00:34
0
Работа прекрасная! Автору топика и пилоту однозначно плюс.

А по цене... Это только кажется. Я сам судомоделизмом занимался достаточно серьезно (специализировался в ходовых копиях, в пятерке в своем классе на РФ (тогда еще РСФСР) был).
Как-то отправляли мы модели в выставочное турне по странам соцлагеря. Так вот из последнего пункта (если не ошибаюсь из Дюсельдорфа) модели везла наша любимая почта. Естественно получили мы дрова. Так вот, в то время, нам почта выплатила страховку от 8 до 15 тысяч рублей за каждую!

Для справки жигули новые тогда стоили что-то около 6000.

А модели... Ну конечно же восстановили.
18 Май 05:07
0
а если попробовать ребра жесткости сделать со скруглением а не с тупым углом как сейчас(место где ломается)?
18 Май 15:09
0
Модель еще будет оптимизироваться, в том числе и это решение применю, спасибо.
15 Авг 04:45
0
Я уж думал heli-хобби мертво уже, на фоне квадрокоптеров с автопилотами, приятно было увидеть) раньше тоже занимался, правда до 600х моделей не дошел:)

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

3D принтер на СD/DVD-ROM и arduino Uno

Учим 3D-English 10.3: Остатки УФ-фотополимера, или синергетика SLA и FDM

Picaso 3d Designer после пожара. Часть 2 - покраска

Автосервис на колене.

Слайсер UP Studio, Часть 2. Выход версии 2. Что нового!?

Калибровка стола