Badanie skuteczności drukowania 3D dla konstrukcji trutnia (UAV typu MALE)

MALE oznacza Long Alturance o średniej wysokości. Zdaniem naukowców, istnieją liczne zalety korzystania z druku 3D nad innymi metodami wytwarzania. Użycie PLA sprawia, że ​​UAV są bardziej przyjazne dla środowiska, z jednej strony, a także poprawia ich stosunek wytrzymałości do masy. Drukowanie 3D pozwala projektantom zagęszczać pewne obszary, takie jak podwozie lub końcówka nosa, które będą miały większy wpływ, a jednocześnie kompensować zmniejszając wagę w innym miejscu. Technologia ta ułatwia również projektowanie aerodynamiczne, a także oszczędza czas, pieniądze i wysiłek w porównaniu do innych metod produkcji.

W badaniu naukowcy opracowali wydrukowany w 3D kadłub drona, który jest opisany jako "Kręgosłup" drona. Służy jako obudowa dla ładowności, a także wielu innych komponentów, dlatego istnieje kilka ograniczeń wagowych, aerodynamicznych i strukturalnych, które należy uwzględnić w jej konstrukcji. Długość kadłuba wpływa również na stabilność trutnia i ważne jest, aby usprawnić ciało tak, aby powietrze mogło płynąć wokół niego w taki sposób, aby utrzymać niskie opory przepływu.

Inne techniki są czasami używane do produkcji korpusu drona, takie jak subtraktywna produkcja styropianu lub drewna balsy, i chociaż mają swoje zalety, mają również kilka wad: arkusz styropianowy nie jest aerodynamiczny, podczas gdy konstrukcja drona z drewna balsa jest "Kłopotliwe i czasochłonne". Natomiast drukowanie 3D kadłuba jest łatwe i pozwala na dużą swobodę projektowania.

Naukowcy 3D wydrukowali kilka iteracji dronu, zanim dotarli do finału wersja, która była "stabilna aerodynamicznie i mechanicznie wytrzymała". Analiza naprężeń została przeprowadzona przy użyciu symulacji MES za pomocą narzędzia ANSYS. Przeanalizowali wpływ uderzeń nosa i brzucha CD3D .

W analizie uderzeń nosa maksymalna zastosowana siła wynosiła 25 N i maksymalne odkształcenie wynosiło 1,09 mm.

"Analiza jest zorientowana w taki sposób, że koja skrzydłowe jest przyjmowana jako stała podpora, zakłada się, że uchwyt silnika ma na nią siłę nacisku zwiększoną , "Stwierdzają naukowcy. "Funkcja pokazuje, że maksymalne odkształcenie wystąpiłoby w połączeniu dwóch różnych części, które zostały wyprodukowane oddzielnie, a następnie połączone ze sobą za pomocą cyjanoakrylanu."

W przypadku analizy uderzenia brzucha maksymalna przyłożona siła wynosiła 25 N i maksymalne odkształcenie wyniosło 1,1435mm.

"Ponieważ kadłub ma lądować na brzuchu podczas podejścia do lądowania," kontynuują naukowcy. "Ponadto, w każdym przypadku pierwsze uderzenie byłoby tylko na dolnej powierzchni. Biorąc pod uwagę zakres danego problemu, analizę pokazano powyżej, gdzie pokazano wpływ na grillowane powierzchnie dna i ściany. "

Naukowcy wywnioskowali, że technologia druku 3D FDM jest skutecznym sposobem konstruowania dronów , o doskonałej dokładności budowy i wysokim stosunku wytrzymałości do masy. Pozwala na zróżnicowaną kompozycję materiałową na różnych częściach drona i jest ogólnie prosty, ekonomiczny i oszczędza czas.

Autorami artykułu są Ankur Dwivedi, Darshit Desai i Deepesh Agarwal.