3D apdrukāta iegulta elektronika Padariet šo drone gatavu lidot tieši no printera

3 configurations, Mission Ctrl + Ground station integration (интеграция системы управления) (Jūnijs 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

3D apdrukāta iegulta elektronika Padariet šo drone gatavu lidot tieši no printera


Pētnieki no Nanjangas Tehnoloģiskās universitātes, Singapūra, ir izveidojuši 3D drukāto drogu, kas ir gandrīz pilnīgi gatavs tieši no 3D printera, izmantojot drukātu iegulto elektroniku.

3D drukāts drone. Attēls no Nanjangas Tehnoloģiskās universitātes

3D druka un elektronika

3D apdrukāta tehnoloģija (kas ir bijusi apmēram vairākus gadu desmitus) pēdējo piecu gadu laikā ir kļuvusi populāra ar izstrādātājiem, pateicoties daļēju izmaksu samazināšanai, izdrukājamo materiālu pētījumiem un tehnoloģiju uzlabojumiem. Iespiests paņēmiens, neskatoties uz ilgāku laiku, lai ražotu noteiktu detaļu (salīdzinājumā ar specializētajām ražotnēm), ir būtiskas priekšrocības.

Piemēram, plastmasas iesmidzināšanas molding mašīna var izgatavot plastmasas detaļas sekundēs, lai pennies gabalā, bet tikai tad, ja ir veikti vairāki tūkstoši. Tomēr 3D printeris pavadīs 10 stundas, izveidojot tādu pašu daļu, bet tikai izmaksājot pennī daļēji, bez nepieciešamības masveidā ražot. Tas ir saistīts ar faktu, ka 3D printeri nav paredzēti mašīnas, kas var radīt tikai noteiktu daļu.

Parasti izmantojot trīs asis, 3D printeri pārvieto izkausētu plastmasas izvades galvu vietās, kurās ir nepieciešams materiāls. Šīs galvas pēc tam izspiež plastmasu ārā, slānis slānis, drukājot dizainu, līdz visa daļa ir izgatavota.

Lai gan šie printeri aizņem daudzas stundas, lai ražotu daļu, tie faktiski ir viens no rentablākajiem un ērtiem ātru ražošanas paņēmienu veidiem ar uzsvaru prototipēšanas daļās.

Iedomājieties scenāriju, kurā uzņēmums izstrādā jaunu produktu ar divām komandām: mehāniķi (kas ir atbildīgi par apvalku) un elektronikas inženieri (kuri ir atbildīgi par iekšējām shēmām). Sākotnēji elektronikas komanda nolemj par izmēriem un skrūvēt caurumu vietas, kuras veic mehāniķi, un noformēt piemērotu korpusu. Savukārt dizaina posmā pusceļā elektronikas komanda nolemj izmantot lielāku komponentu (piemēram, lielāku elektrolītisko kondensatoru), kā rezultātā korpuss nav pietiekami liels. Šī problēma var palikt nepamanīta, līdz kameras konstrukcija tiek saņemta no straujas ražošanas uzņēmuma.

3D printera izmantošana ne tikai samazinātu departamenta prototipēšanas izmaksas, bet arī ļaus abām komandām ātrāk izmēģināt prototipus un panākt konstrukcijas trūkumus. Es esmu redzējis, ka šis scenārijs darbojas kādā darba vietā, ja būtu iespējams izvairīties no kavējumiem un vairākiem jautājumiem, izmantojot 3D printeri.

3D printeri var izgatavot daudz dažādu veidu detaļas. Image pieklājīgi no SparkFun Electronics (CC BY 2.0)

3D printeri ir lieliski piemēroti plastmasas detaļu un apvalku prototipēšanai - bet kā par pilnīgu produktu? Vai ir iespējams iegādāties elektroniku 3D iespiestajā dizainā tā, kā to ražo? Kas par dizainu, kas nevar atļauties spraugas un skrūvju caurumus?

Diemžēl lielākā daļa patērētāju elektroniskās detaļas tiek nominētas temperatūras diapazonā no -40 ° C līdz 125 ° C, bet 3D printeri var būt tikpat karsts kā 300 ° C (atkarībā no materiāla). Tas nozīmē, ka tad, ja drukāšanas fāzē elektronika tiktu ievietota drukātā 3D formātā, tad būtu lielas izredzes, ka augsta temperatūra var sabojāt detaļas.

Ja elektronika varētu tikt implantēta būvniecības posmā, tad 3D druka varētu kļūt par nopietnu ražošanas veidu nākotnē.

Tas ir tieši Nanjangas Tehnoloģiskās universitātes pētnieku Singapūrā vīzija.

Pilnīgs treniņš

Pētniekiem no Singapūras bija jāpārvar divas problēmas, lai veiksmīgi implantētu elektroniku 3D drukātā kamerā.

Pirmā problēma, kas viņiem bija jāuzņemas, bija materiāla izvēle, no kuras bija jāizveido drone. Izvēlētais materiāls trumim bija ULTEM 9085, kas ir FDM termoplastika, kas ir ideāli piemērota kosmosa, automobiļu un militārajām vajadzībām. Tas dod droonam tādu šasiju, kam ir augsta stiprības un svara attiecība, kā arī izturīga termiskā un ķīmiskā pretestība.

Otra problēma bija temperatūra, kas komponentiem bija jāizdzīvo, un tas tika atrisināts, izmantojot divvirzienu uzbrukumu. Pirmkārt, komerciāla līmeņa elektronika tika modificēta, lai tiktu galā ar pagaidu siltumu būvniecības laikā. Otrkārt, komponenti tika uzstādīti ražošanas procesa konkrētos posmos, lai novērstu siltuma bojājumus detaļās. Vienīgi divi komponenti, kas bija jāuzstāda pēc šasijas pabeigšanas, bija motori un dzenskrūves (dabiski).

3D drukāts drone. Attēls no Nanjangas Tehnoloģiskās universitātes

Dūņas konstrukcijas laiks bija tikai 14 stundas ar trim pārtraukumiem, kas vajadzīgi, lai pievienotu komponentus ar karstumizturīgām modifikācijām. Šasija (izgatavota no ULTEM 9085) spēj atbalstīt līdz pat 60 kg svara un ir gatava lidot, kad 3D printeris ir beidzis, un motori ir uzstādīti.

Lasīt vairāk

  • Jaunās tehnoloģijas pilnvaro bezvada bezvadu
  • Likumdevēji cīnās, lai turpinātu regulēt dronus
  • Šie Burāšanas trakuma sensori var attēlot okeānu tāpat kā nekad agrāk

3D drukāšanas nākotne

3D druka parāda pasaulei, kā ikviens var pielāgot savus pielāgotos dizainus pēc pieprasījuma, bez nepieciešamības izmantot instrumentus. Bet kā 3D druka ietekmēs elektroniku?

Šis Nanyang tehnoloģiju universitātes pētījums norāda uz nākotni, kur 3D printerus var integrēt "pick-and-place" mašīnas. Tas ļautu konstruēt un implantēt ķēdi uz ceļa, jo mašīna izdrukā korpusu. Rezultāts varētu būt ražošanas līnijas, kas ir gandrīz pilnīgi autonomas ar ļoti mazu cilvēka iejaukšanos.

Hibrīda 3D printeris / pick-and-place var būt desktop ierīce, kas tikai prasa lietotājam ielādēt vispārējās daļas un barību dizaina specifikācijā. Iekārta no turienes varētu uzbūvēt visus apvalkus, izvadīt PCB, pievienot detaļas un pēc tam instalēt visas detaļas, kur tās ir nepieciešamas.

Ja tiek izstrādāti jauni materiāli, kurus var ātri drukāt, tad šāda veida tehnoloģijas varētu aizstāt pašreizējo masveida ražošanas metodi. Komerciālās iespējas, ko prezentē 3D būvniecības tehnoloģijas, potenciāli ir milzīgas, ja uzņēmumi iegādājas visas iekšējās ražošanas iekārtas prototipēšanai, neizmantojot dizainparaugus.

Turklāt uzņēmumi, kuriem nav jānosūta dizainparaugi ražotājiem un ražotnēm, varētu palīdzēt novērst dizainparaugu nozagšanu un reproducēšanu, kas ir bieži sastopama problēma. Tieši tāpat kā saules bateriju paneļi, viss, kas nepieciešams tagad, vēl vairāk samazina izmaksas, piemēram, neliela 3D printera iegāde ir pielīdzināma printera vai citu parasti izmantotu ierīču iegādei.