无人机与遥控飞机

FDM 3D 打印已经革新了遥控飞机和无人机行业,使业余爱好者和专业人士都能以前所未有的灵活性设计、原型制作并制造轻量化、高性能的部件。从 完全打印的无人机机架定制的空气动力学整流罩 用于遥控飞机,FDM 使用户能够快速迭代、降低成本并推动创新的边界。无论是为竞赛活动打造轻量级赛车还是制造坚固的侦察无人机,3D 打印都能将构想转变为可飞行的现实。

由 Fiberon™ PETG-rCF08 制成的无人机机身

FDM 在遥控飞机和无人机中的应用

  • 定制机架: 打印耐用、轻量化的机身,针对特定载荷或飞行条件进行定制。

  • 空气动力学部件: 设计优化升力和效率的翼尖、螺旋桨和机身面板。

  • 功能性零件: 创建带有集成走线的相机支架、起落架和电池舱。

  • 维修与更换: 按需生产备用零件,例如电机支架或旋翼防护罩。

  • 原型制作: 测试激进设计——例如混合翼体或垂直/短距起降(VTOL)构型——而无需模具成本。

为什么 FDM 主导遥控与无人机制造

  • 减重: 通过内部格栅或空心结构实现复杂几何形状以最小化质量。

  • 定制化: 在诸如 Fusion 360 的 CAD 软件中为特定电机、相机或传感器修改设计。

  • 成本效益: 使用耗材打印一个无人机机架成本低于 10 美元,而预制碳纤维同类产品则需 100 美元以上。

  • 速度: 从概念到飞行用几天而不是几周。

Polymaker 在遥控与无人机领域的材料

Polymaker 的丝材在强度、重量和环境耐受性之间取得平衡,适用于航空气应用。

Polymaker 的 LW-PLA

1. LW-PLA(轻量 PLA)

  • 性能特性:

    • 主动发泡技术 在打印过程中膨胀丝材,与标准 PLA 相比可将密度降低多达 50%。

    • 0.8 g/cm³ 的密度 用于超轻量化的机架和机翼。

    • 哑光表面 层线最小化。

  • 应用场景:

    • 遥控飞机机翼 (例如:800 毫米翼展、重量低于 300 克)。

    • 无人机臂螺旋桨护罩 需要抗撞击性能。

  • 工作流程提示:

    • 打印温度设置为 220–240°C 并使用 60–70% 的流量 以最大化发泡。降低打印温度以减少拉丝。

    • 使用 0.6–0.8mm 喷嘴 以获得更快的打印速度和更强的层间粘结。

2. PolyLite™ ASA

  • 性能特性:

    • 抗紫外线性能 可防止阳光下的泛黄和脆化。

    • 耐热变形温度可达 95°C 适用于电机支架或电子外壳。

    • 抗翘曲配方 适用于无人机底盘等大型平面部件。

  • 应用场景:

    • 室外无人机机身 暴露在直射阳光下。

    • 防水相机外壳 (配合环氧涂层时)。

3. PolyMax™ PLA

  • 性能特性:

    • 纳米增强的延展性 能承受撞击和粗糙着陆。

    • 高层间粘结强度 适用于诸如起落架的卡扣配件。

  • 应用场景:

    • 关节机构 (例如:可收放起落架)。

    • 高应力接头 用于多旋翼机架。

4. Fiberon™ PETG-rCF08

  • 性能特性:

    • 碳纤维增强 提高刚性并减轻重量。

    • 低价位 便于快速测试而不至于超出预算。

  • 应用场景:

    • 无人机机身

工作流程:从设计到飞行

  1. 设计:使用 Tinkercad、Fusion 360、Onshape 用于创建模块化部件(例如可更换的电机舱)。

  2. 切片设置: 启用 可变层高 在 Cura 或 PrusaSlicer 中平衡细节与速度。

  3. 打印:

    • LW-PLA:使用 100% 填充率 用于高应力区域(例如电机支架)和 5% 的回旋状填充 用于机翼。

    • ASA: 在一个 封闭腔室内打印 以 260°C 的床温防止翘曲。

案例研究:长续航侦察无人机

  • 框架: 使用打印材料 LW-PLA (0.6mm 喷嘴,10% 填充)以实现 800g 的总重。

  • 载荷: PolyMax™ PLA 带有减震 TPU 嵌件的相机云台。

  • 性能: 使用 6S 锂聚合物电池实现 45 分钟的飞行时间,可抵御 15 m/s 的风速。

为什么选择 FDM 与 Polymaker?

  • LW-PLA 的发泡优势: 在不牺牲可打印性的情况下实现类似轻木(balsa)的轻量化。

  • ASA 的耐用性: 在对航拍常见的强紫外环境中优于 ABS。

  • 成本: 一卷 30 美元的 LW-PLA 可以打印整架遥控飞机,而传统套件则需 200 美元以上。

未来创新

新兴材料如 连续碳纤维增强丝材 可能很快使 FDM 打印的承重龙骨用于全尺寸无人机成为可能。Polymaker 的生态系统——结合开源设计——使爱好者站在这一演进的前沿,每次坠毁都是加速迭代、更长飞行时间并推动极限的机会。

通过利用 FDM 的设计自由和 Polymaker 的材料科学,遥控与无人机爱好者可以将后院的修修补补转变为航天级别的创新。

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