Формование компонентов дронов — пять основных процессов формования
Дроны все чаще используются в различных секторах, от курьерских услуг и аэросъемки до сельского хозяйства. Их эксплуатационная надежность в значительной степени зависит от материалов компонентов и технологий производства.
Различные материалы, такие как пластик, металлы и композиты, требуют разных технологий обработки. В настоящее время преобладает литье пластмасс под давлением, хотя с диверсификацией применений появляются и альтернативные процессы. Так как же происходит процесс формование компонентов дронов?В этой статье подробно описан этот процесс.
Table of Contents
1.Все ли компоненты дронов изготавливаются из пластика? Какие еще существуют материалы?
Не все компоненты дронов изготовлены из пластика. При выборе материала необходимо учитывать конечный вес дрона, заранее определенные затраты на материалы и обработку, а также конкретные функциональные требования, которым должен соответствовать дрон. Ниже приведены три распространенных материала:
(1) Пластмассы:
такие как АБС-пластик и нейлон, используемые для изготовления корпусов и соединителей. К их преимуществам относятся легкий вес, простота формовки и низкая стоимость, хотя прочность этих материалов ограничена.
(2) Металлы:
Алюминиевый сплав: используется для крепления двигателей и конструкций планера. Обладает легким весом, высокой прочностью и отличной обрабатываемостью.
Нержавеющая сталь: используется для валов, крепежных элементов и аналогичных компонентов. Обладает исключительной износостойкостью, подходит для применения в условиях высоких нагрузок, например, в сельскохозяйственных дронах.
(3) Композитные материалы:
Углеродные композиты: используются для крыльев и конструкций планера. Характеризуются высокой прочностью и низкой плотностью, что значительно улучшает летные характеристики.
Композиты из стекловолокна: более дешевые, чем углеродные волокна, обеспечивают баланс между прочностью и снижением веса, подходят для структурных компонентов небольших и средних дронов.
2.На основе этих материалов выделяют следующие процессы формование компонентов дронов:
(1) Литье под давлением
Обычно используется для производства пластиковых компонентов, обеспечивает высокую эффективность производства и низкую стоимость. Идеально подходит для массового производства и остается основным процессом формование компонентов дронов.
Процесс литья пластмасс под давлением выглядит следующим образом:
Сначала проектируется и изготавливается форма. Пластиковое сырье нагревается и плавится в цилиндре, затем с помощью шнека расплавленный материал под высоким давлением впрыскивается в полость формы.
Система охлаждения быстро затвердевает расплавленный материал, придавая ему нужную форму. После открытия формы деталь извлекается и подвергается последующей обработке, такой как удаление литника и заусенцев.
(2) 3D-печать (FDM)
Это новый процесс формование компонентов дронов, появившийся в последние годы и применимый как к пластиковым, так и к металлическим деталям.
Процесс 3D-печати компонентов дронов выглядит следующим образом:
Разработка трехмерной модели с помощью программного обеспечения для моделирования. Модель компонента дрона разбивается на слои, и программа генерирует траекторию печати.
Во время печати сопло нагревает пластиковую нить до расплавленного состояния. Для металлических материалов используется металлический порошок. Затем материал наносится слой за слоем по траектории. Каждый слой охлаждается и затвердевает, обеспечивая опору для следующего слоя, пока деталь не будет полностью сформирована.
(3) Обработка на станках с ЧПУ
Это процесс прецизионной обработки металлических компонентов, в основном удаление лишнего материала с металлических заготовок посредством токарной, фрезерной, сверлильной и подобных операций. Часто он сочетается с процессами литья для изготовления рам из алюминиевого сплава.
Процесс обработки с ЧПУ для компонентов дронов выглядит следующим образом:
Программирование пишется на основе чертежей деталей, а заготовка закрепляется на станке с ЧПУ. Станок управляет движением инструмента в соответствии с запрограммированными инструкциями, выполняя операции резки, такие как точение, фрезерование и сверление, для удаления лишнего материала. Проводятся измерения и проверки после обработки, при необходимости выполняется вторичная обработка.
(4) Литье металла
Литье — популярный процесс формовки металла, подходящий для изготовления деталей дронов сложной формы и обеспечивающий низкую стоимость массового производства.
Ниже приводится описание процесса литья деталей дронов:
На примере литья под давлением: изготавливаются высокотемпературные формы для литья под давлением. Металл нагревается до расплавленного состояния и с высокой скоростью впрыскивается в полость формы с помощью системы нагнетания под давлением. Во время охлаждения поддерживается давление для затвердевания металла. Форма открывается для извлечения детали, после чего проводится последующая обработка, такая как удаление литников и подводных каналов, а также обработка поверхности.
(5) Формование препрега
Этот процесс специфичен для композитных материалов (углеродное волокно, стекловолокно). Крылья дронов и конструкции планера, изготовленные из композитных материалов, обладают высокой прочностью, превышающей прочность пластмасс более чем в три раза.
Ниже описан процесс формования препрега для компонентов дронов:
Уложите армированный волокном препрег в соответствии с конструкцией на форму, накройте разделительной тканью и другими вспомогательными материалами, запечатайте и поместите в автоклав. Отвердите при заданных условиях температуры, давления и времени. После охлаждения извлеките из формы и обрежьте края.
3.Выбор и сравнение пяти процессов формования компонентов БПЛА
| Тип процесса | Применяемые детали | Метод формования | Точность обработки и прочность | Уровень стоимости | Подходит для мелкосерийной кастомизации | Итог по характеристикам |
| Фрезеровка на ЧПУ | Металлические детали для кронштейнов и корпусов | Фрезеровка на ЧПУ | Высокая | Средне-высокий | Поддерживается | Высокая точность, подходит для обработки металлов, идеально для функциональных конструктивных деталей. |
| Литье под давлением | Массово производимые пластиковые корпуса | Литье в пресс-форму | Средняя | Низкий (в партиях) | Не подходит для мелкосерий | Низкая стоимость, но требует изготовления пресс-формы, подходит для стандартизированных изделий. |
| 3D-печать | Прототипное подтверждение, мелкие конструктивные детали | Слоевое накопление | Средняя | Средне-высокий | Поддерживается | Быстрое прототипирование с высокой степенью свободы дизайна. |
| Формование препреговых материалов | Высокопрочные легковесные конструктивные детали | Накладка препреговых тканей + горячее прессование с отверждением | Высокая | Высокий | Контролируемое масштабирование | Легковесность и высокая прочность, подходит для высококлассных дронов. |
| Мелкосерийное литье металла | Корпуса электродвигателей, конструктивные детали для теплоотвода | Гравитационное или прессформовое литье | Средняя | Средне-высокий | Зависит от пресс-форм | Ограниченный выбор материалов, подходит только для металлических деталей. |
Если вы не уверены, какой процесс выбрать для ваших компонентов, следующие аспекты могут служить ориентиром:
Размер партии
Бюджет
Разнообразие материалов
Сложность деталей
Требования к отделке поверхности
Некоторые процессы подходят для крупносерийного производства, другие — для мелких партий; некоторые специализируются на формовании пластмасс, другие — на формовке металлов. Систематически оценивая эти пять факторов, вы можете постепенно исключать варианты, чтобы определить оптимальный метод производства. Если у вас возникнут дополнительные вопросы, наши инженеры-специалисты всегда готовы проконсультировать вас.
4.Общие компоненты дронов и их материалы/процессы
Конструкции дронов в основном состоят из следующих категорий компонентов:
| Компонент | Функция | Распространенные материалы |
| Рама | Нести всю конструкцию машины и соединять энергетическую и контрольную системы | Углепластиковая плита, алюминиевое сплав, пластик |
| Пропеллер | Обеспечивать подъемную силу | Нейлон, стеклопластиковый композит, углепластик |
| Кронштейн мотора / Основание гимбала | Фиксировать энергетические компоненты (моторы) или камеры и т.п. | Алюминиевое сплав, пластиковые детали, обработанные на ЧПУ |
| Корпус | Защищать внутренние электронные устройства | Прессформовый ABS, ПК (поликарбонат), ПА6 (полиамид 6) |
| Подходовая стойка | Подавлять удар при приземлении (буферная функция) | Нейлон, алюминий, эластичный материал TPU |
| Кронштейн батареи | Фиксировать батарею и предотвращать вибрации | Нейлон, TPU, ABS |
| Кронштейн ППС / Кронштейн модуля | Обеспечивать крепление и сборку электронных модулей (ППС — печатная платка) | Прессформовый пластик, смола для 3D-печати |
Основные принципы выбора материалов включают:
Легкий вес (увеличение продолжительности полета)
Высокая прочность (предотвращение повреждений при ударе)
Термическая стабильность (адаптация к изменениям окружающей среды)
Обрабатываемость (пригодность для ЧПУ-обработки, литья под давлением, литья, препрегов, 3D-печати и т. д.)
5.Преимущества комплексного формование компонентов дронов
(1) Снижение веса:
Минимизация соединительных элементов между компонентами, устранение дополнительного веса крепежных элементов.
(2) Повышенная прочность и стабильность конструкции:
Монолитные литые детали образуют интегрированную конструкцию, устраняя снижение прочности из-за неплотных соединений или концентрации напряжений. Это обеспечивает превосходную несущую способность во время полета.
(3) Снижение затрат и времени на сборку:
Уменьшение количества компонентов и этапов сборки снижает затраты на ручной труд и время, повышая эффективность производства.
(4) Улучшенные летные характеристики:
Монококовая конструкция позволяет создавать более плавные аэродинамические формы, сводя к минимуму зазоры и выступы между компонентами, что улучшает эффективность полета и маневренность.
(5) Повышенная гибкость конструкции:
Облегчает создание сложных конструкций и контуров для удовлетворения разнообразных функциональных и эксплуатационных требований.
6.Заключение
В этой статье подробно описаны три основные категории материалов и пять процессов формования, используемых при изготовлении компонентов дронов.
Из вышеизложенного очевидно, что выбор материалов и технологии обработки значительно влияют на характеристики дронов. Пластмассы позволяют быстро и экономично производить компоненты массового производства; металлы подходят для изготовления прочных и долговечных критически важных деталей; а композитные материалы обеспечивают легкий вес и прочность. Если у вас есть проект по формованию компонентов дронов, мы приглашаем вас обсудить его с LVXUN. Мы предоставим вам надежные комплексные услуги.
Часто задаваемые вопросы:
Какой процесс формования наиболее подходит для прототипов дронов?
Ранние прототипы обычно сочетают в себе 3D-печать и ЧПУ-обработку. 3D-печать превосходно подходит для сложных геометрических форм и проверки сборки, а ЧПУ используется для структурных компонентов и испытаний на прочность.
Следует ли использовать углеродное волокно или алюминиевый сплав для изготовления рам дронов?
Углеродное волокно обладает легким весом и высокой жесткостью, что делает его подходящим для высокопроизводительных моделей. Алюминиевый сплав обеспечивает стабильную прочность и легкость обработки, что идеально подходит для прототипов и моделей со средней нагрузкой. Пластиковые компоненты используются для легких или проверочных этапов.
Каковы типичные допуски при обработке деталей дронов?
Металлические детали, обработанные с помощью ЧПУ, могут достигать допусков ±0,02 мм; детали, напечатанные на 3D-принтере, обычно имеют допуски около ±0,1 мм. Критические сопрягаемые поверхности требуют отдельных аннотаций, в то время как некритические области могут иметь более мягкие допуски.
Есть ли значительная разница в стоимости между прототипированием и массовым производством дронов?
При прототипировании в основном используется 3D-печать и обработка с ЧПУ, что исключает необходимость в инструментах. Хотя стоимость отдельных деталей высока, доставка осуществляется быстро. При массовом производстве используется литье под давлением или формование композитных материалов, что требует более высоких первоначальных инвестиций, но дает более низкую себестоимость единицы продукции.
Какие виды обработки поверхности повышают прочность компонентов дронов?
Обычно используются такие методы, как анодирование, окрашивание, герметизация и пескоструйная обработка. Детали, напечатанные на 3D-принтере, требуют шлифовки или покрытия, а композитные материалы лучше герметизировать краской, чтобы предотвратить попадание влаги.
Где можно найти онлайн-услуги по обработке компонентов дронов?
LVXUN, как специализированный производитель, предлагает комплексные услуги, включая ЧПУ-обработку, 3D-печать и литье металлов. Вы можете получить расценки, загрузив свои CAD-файлы онлайн.
