Что приходит к вам на ум, когда вам говорят о 3D-принтерах и печати моделей?

Не секрет, что сейчас активно развивается индустрия 3D-печати. Это и широко распространенное изготовление сувениров, индивидуальные заказы на украшения и аксессуары, промышленные версии, а также сфера протезирования.

А в Интернете множество ресурсов предлагающих услуги 3D-печати, а многие сайты предоставляют способы самостоятельного изготовления понравившегося образца. Если промониторить статистику обращения Kickstarter, то ежемесячно пополняется база моделей. Поисковик на слово «drone» выдает множество рабочих прототипов и моделей.

В статье рассказывается об аддитивном производстве в сфере изобретения дронов, роботов, судостроении и автомобильной промышленности. Аддитивные технологии предполагают создание готовых изделий на 3D-принтере по CAD-моделям.

Новинки 2015 года

Сенсацией уходящего года в сфере 3D-печати дронов было произвозство фирмами Stratasys и AuroraFlightSciences беспилотного летательного аппарата (БПЛА) с реактивным двигателем. Детали этого агрегата на 80% подготовлены на 3D-принтере. Событие было представлено миру на ежегодной выставке изобретений DubaiAirshow в Дубае. Разработчики использовали технологию 3D-печати методом FDM (послойного наплавления), что придает прочность и лёгкость большим деталям. А некоторые части аппарата созданы по методу SLS – лазерного спекания. Весит модель всего 15 кг, размах крыльев 3 метра. Разработчики установили абсолютный рекорд скорости между беспилотниками – 241 км/ч.

Компания утверждает, что 3D-принтеры существенно ускоряют постройку дрона. По их словам много времени ушло на разработку нейлонового фюзеляжа. Остальные детали дрона: крылья, форсунки, топливный бак, выхлоп реактивного двигателя и прочие мелкие детали – были выполнены за несколько дней. А в целом конструкторы для воплощения задумки потратили около месяца.

Польза использования дронов

Дроны используются для видеосъемки, доставки посылок, а также там где проходит автоматизация процессов производства и замена человека ротоботами.

В Мельбурнском университете при поддержке Государственного объединения научных и прикладных исследований (CSIRO) студенты разработали модель БПЛА с титановым остовом. Авторы заявили, что для мониторинга пожаров не подходят серийные аппараты, т.к. пластиковая конструкция плавится от температуры. А конструкция серийной модели увеличивает парусность, что плохо сказывается на управлении. И студенты разработали собственный эффективный гексакоптер – с обтекаемой титановой рамой. Крылья и легкая титановая рама дрона изготовлены по технологии SLS.

Разработчики утверждают, что аэродинамичность конструкции позволяет уменьшить парусность дрона примерно на 60%, а с использованием титанового каркаса практически в 2 раза увеличивается длительность полета – гексакоптер может парить и передавать информацию с места пожара около 45 минут.

Передовик производства БПЛА – компания DJI 27 ноября 2015 года открыла выпуск дрона Agras MG-1, назначение которого – обработка аграрных угодий.

Agras MG-1 DJI разработан пылеотталкивающим и влагостойким. А поэтому после работы он может легко транспортироваться в сложенном виде, т.к. пластиковая рама не подвергается коррозии. Модель поднимает до 10 кг опрыскивающего средства, всего 1 час покрывает площадь до 4 км. Аппарат развивает скорость до 8 м/с, и в соответствии со скоростью устанавливается интенсивность опрыскивания без потери эффективности. Контроллер и радиоволновой сонар обеспечивают сохранение оптимальной высоты.

Управление осуществляется с использование пульта управления, на дисплее которого отображаются данные полета. Пульт и внешняя обшивка коптера разработаны по технологии FDM, металлический каркас – SLS. Только электроника создана без применения методов печати.

Дирк Гориссен, программист из Англии, создал беспилотник, проводящий работы по разминированию и обнаружению взрывотехники и мин. Квадрокоптер с платформой pixhawk оснащен металлодетектором. Катушка на мачте опускается, а дрон передает информацию о местности. Беспилотник прошел испытания, на расстоянии до 70 см находит металлические вещи размером с мячик для пинг-понга.

Конструкторы НИИ ВМС США (NRL) создали портативный разовый БПЛА без двигателя «Cicada», который выполнен из легкого ABS пластика. Прототипы тысячами могут выпускаться на вражеской территории и проводить наблюдение, что избавляет от перехвата противником столь большого числа БПЛА. Стоимость экземпляра Cicada порядка 1000$, а массовый выпуск может сократить расходы на протопит до 250$. Cicada спроектирован из десяти частей и является бесшумным. Дрон поддерживает до 74 км/ч довольно большой промежуток времени после сброса. Cicada может быть оснащен разнообразными моделями систем слежения и датчиками.

Также недавно на выставке CES-2016 , был представлен первый пассажирский беспилотник дрон-роботакси способный изменить весь Мир и технологию перемещения людей и путешествий.

Новости в автомобилестроении

2015 год в автомобилестроении насыщен успехами.

Начнем с американской компании KorEcologic, основанной Джимом Кором. Компания разрабатывает экомобиль Urbee на протяжении 15 лет и достигла отличных показателей. В 2013 году они презентовали первый образец гибридного Urbee, кузов и детали отделки салона которого выполнили по FDM технологии.

Вторая модель Urbee развивает до 112 км/ч, однако маленький коэффициент лобового сопротивления 0,149 дополняет машину способностью проехать на электрической тяге до 65 км. Разработчики планируют мировой рекорд экономии: проехать на Urbee 2, затратив 38 л биотоплива, 4,5 тысячи км по трассе Нью-Йорк – Сан-Франциско.

Американская компания LocalMotors в сентябре 2014 представила миру собственный электромобиль Strati, подготовленный к серийному выпуску. В ноябре 2015 на международной выставке SEMA в Лас-Вегасе прототип электрокара LM3D Swim был успешно презентован. Инженеры LocalMotors активно разрабатывают детали для 3D-печати с использование состава 80% АБС-пластика и 20% углеволокна.

Новинки водных судов

Французская фирма Parrot в 2015 году сообщила о разработке, созданной по технологии FDM – ParrotHydrofoil. Прототип выглядит как катер, скрещенный с квадрокоптером. Дрон монтируется у основания мачты. Раскручивание ротора приводит в действие радиоуправляемую аэролодку с 4 пропеллерами.

Скорость в воздухе порядка18 км/ч, по воде квадрокоптер разгоняется до 6 узлов, что примерно равняется 11 км/ч. Компания базируется на создании мультикоптеров и радиоуправляемых колесных игрушечных средств. Наиболее известным детищем французов является открытая модель – квадрокоптер AR.Drone, завоевавший успех как заготовка научно-исследовательских работ благодаря модульности. Модель полностью печатается на принтере.

Ученые из Фраунгоферского института технологий машиностроения и автоматизации (ИТМА) создали бесшумный лодочный двигатель для гоночных катеров и судов. Разработчики объединили принцип движения осьминога с двигателем: 4 эластомерных шара откачивают воду и запускают двигатель. Ученые воспользовались FDM 3D-печатью для подводного двигателя, который рассчитан на предельные уровни давления и без повреждения конструкции переходит в первоначальный вид.

С помощью технологии 3D печати, разработчикам стало доступно измерение размеров привода. Промышленный робот со специальными оснастками: три узла экструдера, может производить гораздо более масштабные детали. А для изготовления они пользуются

примерно 10 разновидностями полимеров. Каждый новый полимер выкладывается новым слоем. А внедрение усовершенствованной технологии в полимерную промышленность позволяет соединять непрерывное волокно и термопластик, а также углеволокно, существенно удешевляя при этом изготовление компонентов.

Роботостроение

Объеденный труд по проектированию робота-охранника студии Forma, разрабатывающей промышленный дизайн, и X-Turion, резидента Сколоково, венчался успехом. Была разработана электронная начинка, детали корпуса и общая идея к серийному производству. Робот может сутками патрулировать охраняемую территорию на вверенном участке, а в случае чего может со смартфона быть направлен для передачи видео с места происшествия. Конечным видом прототипа стал полусферический корпус, который может дополняться оснасткой.

Нижняя гипсополимерная часть разработана с использованием 3D-принтера, к ней крепится корпус и вся электроника. Диаметр 50 см позволяет устанавливать оснастку. Пройдя серию испытаний, вышла 2 версия охранника с подготовленным на 3D-принтере корпусом, а для серийного производства – литьем под давлением. Размер сферы уменьшился: 35 см в диаметре, 25 в высоту, при весе чуть более 3 кг. Робот-охранник оснащен HD-камерой с прибором ночного видения и микрофоном, различными датчиками, WI-FI модулем и работает от аккумулятора.

InMoov – робот разработчика-скульптора Гаэля Ланжевен оснащен руками, что обеспечило небывалый успех и славу. В электронике автору помогали разные незнакомые ранее люди из Интернета. Проект с открытым кодом предоставил людям дорабатывать и создавать всои образцы, не указывая первоисточник. Недавно была разработана усовершенствованная версия InMoov. Разработчики создали прототип, который собирается с помощью Arduino, двигателя, и версии InMoov с 1 пальцем. Гаэль пользуется выгодой от массового распространения InMoov, открыв доступ к исходному коду продукта.