РАЗРАБОТКА И ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЧАСТЕЙ КОРПУСА ШЛЕМА С ПОМОЩЬЮ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается возможность применения аддитивных технологий в сложных окружающих условиях. Показан пример разработки и изготовления изделия в условиях отсутствия доступа к традиционным технологиям производства. В статье подчёркивается значимость и эффективность аддитивных технологий для быстрого ремонта оборудования в труднодоступных регионах.

ABSTRACT

The article discusses the possibility of using additive technologies in difficult environmental conditions. An example of the development and manufacture of a product is shown in the absence of access to traditional production technologies. The article emphasizes the importance and effectiveness of additive technologies for the rapid repair of equipment in hard-to-reach regions.

Ключевые слова: аддитивные технологии, экструзионная печать, 3D принтинг, слайсинг, G-код, видео-шлем

Keywords: additive technologies, Fused Deposition Modeling, 3D printing, slicing, G-code, video-helmet

Аддитивные технологии развиваются с высокой скоростью. «Эти технологии принципиально изменили процессы проектирования и конструирования изделий, превратив их в процессы непрерывного создания изделий. Конечно, еще много не решенных задач в области производительности аддитивных процессов, в области точности производимых изделий, в области материалов, используемых для изготовления изделий, но все эти проблемы решаемые» [1, с. 6] В условиях, когда отсутствует возможность осуществить ремонт оборудования с использованием традиционных технологий, на помощь приходят аддитивные технологии. Например, в полевых условиях, когда в распоряжении есть только бытовой 3D принтер, моток провода PetG, электрогенератор и ноутбук, отремонтировать разбившуюся часть корпуса шлема управления FPV-дрона становится возможным.

Рассмотрим пример разработки и изготовления разбившейся обратной части видео-шлема FatShark Transformer HD 720P FPV - FSH-1104. Видео-шлем служит как устройство, в которое монтируется: монитор, корпус с платой, аналоговый видео передатчик, аккумулятор. С помощью этого устройства производится обмен данными «беспилотника» с оператором. Такой беспилотник, в отличие от GPS-дронов, рассчитанных на стабилизированную аэросъемку, позволяет вести трансляцию в режиме реального времени с камеры FPV-дрона на монитор, очки или шлем со встроенным приемником.

Предварительные мероприятия включают в себя следующие шаги:

1. Осмотр корпуса для выявления механических повреждений.

2. Осмотр сломанных и выявление потерянных деталей.

3. Выполнение эскизов деталей с простановкой необходимых размеров для их изготовления.

Поломанная часть видео-шлема показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Поломанная часть видео-шлема

После завершения эскизирования переходим к разработке 3d модели в программе Компас 3D. Размеры 3D модели должны учитывать усадку используемых при 3d печати материалов. В данном случае использовался материал PetG, который обладает меньшей усадкой, по сравнению с материалом ABS. Усадка PetG пластика составляет, примерно, 0,8% [3].

После создания 3d моделей деталей, они собираются в сборку с проверкой на коллизии. 3d модели деталей «Крышка» и «Основа» показаны на рис. 2, 3.

Рисунок 2. «Крышка»            Рисунок 3. «Основа»

Детали сохраняются в файлы с расширением .stl, после чего передаются в специальное приложение типа слайсер. Слайсер нарезает 3d модель на слои, задает режим работы 3d принтера, при необходимости, задает поддержки. В нашем случае детали печатались без поддержек. Параметры для настройки слайсера UltiMaker Cura задавались на базе данных с сайта 3DGRAM Сервис 3D-технологий [2] с внесением корректировок после пробной печати и составили:

• Температура сопла: 230 °C
• Температура стола: 65 °C
• Скорость печати: 40-50 мм/с
• Скорость первого слоя: 20 мм/с
• Скорость перемещения: Не менее 120 мм/с
• Величина отката:  2-3 мм для установок с прямым приводом
• Скорость отката: 25 мм/с
• Режим комбинга: «Не в оболочке», «В области заполнения»
• Скорость вентилятора: 50%
• Начальная скорость вентилятора: 0%

Параметры кодируются в виде G-кода и передаются в виде файла с расширением .gcode на 3d принтер. Пример части G-кода и фрагмента нарезанной на слои 3d модели в слайсере показан на рисунке 4.

Рисунок 4. Фрагмент 3d модели и части G-кода

В отличие от традиционных методов изготовления детали, при использовании 3D принтера наличие чертежей не требуется. Процесс 3d печати, в зависимости от заданных параметров, размеров детали, применяемого оборудования, может занимать несколько часов. В данном случае процесс печати каждой детали занял, примерно, 5 часов. После завершения печати и остывания рабочей части стола готовое изделие снимается с платформы (Рис. 5). Части видео-шлема в процессе сборки показаны на рис. 6.

Рисунок 5. Готовые части видео-шлема

Рисунок 6. Части видео-шлема в процессе сборки

После сборки частей проверяется работоспособность видео-шлема (рис. 7).

Рисунок 7.  Проверка работоспособности видео-шлема

Вывод. Аддитивные технологии, в частности, метод экструзионной печати, позволяют в ограниченных по времени и ресурсам условиях выполнять необходимый ремонт критически важного оборудования. Конечно, полностью заменить традиционные технологи данный метод не может, но он находит достойное место при грамотном его использовании. На его освоение не требуется много времени, достаточно иметь базовые навыки работы в CAD программе, например, Компас 3D и в слайсер программе, например UltiMaker Cura, которая находится в открытом бесплатном доступе.

Список литературы:

1. Валетов В. А. Аддитивные технологии (состояние и перспективы). Учебное пособие. – СПб.: Университет ИТМО, 2015, – 63с.
2. 3DGRAM Сервис 3D-технологий: PETG — Лучшие настройки профиля Cura [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://3dgram.ru/petg-luchshie-nastrojki-profilja-cura/ (дата обращения: 17.10.23).
3. BERSERK.DESIGN: Компенсация усадки PLA, ABS, PETG в 3D-печати - как это сделать [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://berserk.design/ru/kompensatsiia-usadki-pla-abs-petg-v-3d-pechati-kak-eto-sdelat (дата обращения: 17.10.23)