การผลิตชิ้นส่วนโดรน: วัสดุน้ำหนักเบาและความแข็งแรงสำหรับผู้สร้าง UAV
Drone parts manufacturing: lightweight design, stiffness, impact resistance and the right materials for UAV parts.
โดรนอยู่และตายด้วยน้ำหนัก ทุกกรัมที่คุณเพิ่มให้เฟรมหรือขายึดคือกรัมของเพย์โหลด แบตเตอรี่ หรือเวลาบินที่หายไป นี่คือเหตุผลที่การผลิตชิ้นส่วนโดรนถูกครอบงำโดยวัสดุและกระบวนการไม่กี่ชนิดที่คัดเลือกมาด้วยอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนัก ข้อจำกัดที่สองคือเชิงกล: แขน ขายึดกิมบอล และเฟรมต้องรับแรงสถิต การสั่นสะเทือน และการลงจอดกระแทกเป็นครั้งคราว ความแข็งดัดและความทนแรงกระแทกจึงสำคัญพอ ๆ กับความแข็งแรงดิบ ข้อจำกัดที่สามคือความแม่นยำ: ชิ้นส่วนที่ยึดเข้าด้วยกันทั่วทั้งโครงเครื่องบินต้องรักษาตำแหน่งภายในเศษเสี้ยวสิบมิลลิเมตร ไม่เช่นนั้นอากาศยานทั้งลำจะสั่น ล่องลอย และบินได้แย่ ข้อจำกัดสามอย่างนี้ — น้ำหนัก ความแข็งดัด และความแม่นยำ — ตัดทางลัดการผลิตทั่วไปส่วนใหญ่ และผลักผู้สร้างจริงจังไปสู่คาร์บอนไฟเบอร์ อลูมิเนียมกลึง และไนลอนวิศวกรรม ร้านกลึงกัดและบริการพิมพ์ 3 มิติที่ใกล้เคียงอุตสาหกรรมการบินของไทยสร้างขีดความสามารถจริงในวัสดุเหล่านี้ และการผลิตจากต้นแบบถึงชุดเล็กทำได้รวดเร็วและราคาสมเหตุสมผลเมื่อเทียบกับซัพพลายเออร์ตะวันตก คู่มือนี้ครอบคลุมว่าชิ้นส่วนโดรนต้องการอะไรจากวัสดุจริง ๆ ตัวเลือกหลักเปรียบเทียบกันอย่างไร และวิธีออกแบบชิ้นส่วนที่ผลิตง่ายในไทย
ชิ้นส่วนโดรนต้องการอะไรจริง ๆ
คุณสมบัติสามอย่างขับเคลื่อนการออกแบบชิ้นส่วนโดรน: น้ำหนัก ความแข็งดัด และความทนแรงกระแทก น้ำหนักมาก่อนเพราะทุกกรัมลดเวลาบินหรือเพย์โหลด ความแข็งดัดสำคัญเพราะแขนและขายึดต้องรักษาตำแหน่งภายใต้การสั่นสะเทือนของมอเตอร์และแรงบินโดยไม่โก่งตัว และความทนแรงกระแทกสำคัญเพราะการขึ้นบิน การลงจอด และการตกเป็นครั้งคราวทำให้โครงสร้างรับแรงฉับพลันรุนแรง ชิ้นส่วนที่เบาแต่ย้วย หรือแข็งแต่เปราะ จะพังในภาคสนาม
ความแม่นยำคือข้อกำหนดที่สี่ซึ่งมองเห็นได้น้อยกว่า แขน ขายึด และเฟรมกิมบอลยึดเข้าด้วยกันทั่วทั้งโครงเครื่องบิน หากตำแหน่งรูหรือผิวประกบคลาดเคลื่อนเกินสองสามเศษสิบมิลลิเมตร อากาศยานจะสั่น บินไม่สมมาตร หรือสั่นจนชิ้นส่วนหลุด การผสมผสานนั้น — เบา แข็ง ทนทาน และแม่นยำ — ตัดทางลัดการผลิตส่วนใหญ่ และรวมตลาดไว้ที่คู่กระบวนการ-วัสดุที่พิสูจน์แล้วไม่กี่คู่ ซึ่งคือสิ่งที่ทำให้ชิ้นส่วนโดรนเป็นช่องการผลิตเฉพาะทางแม้ในตลาดที่เติบโตเต็มที่อย่างไทย
เปรียบเทียบวัสดุ
คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ให้อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักและความแข็งดัดต่อน้ำหนักที่ดีที่สุดในตัวเลือกทั่วไป แต่ใช้แรงงานเข้มข้น แพง และปรับแก้ช้า เหมาะกับเฟรมการผลิตมากกว่าต้นแบบ CNC อลูมิเนียม 6061 และ 7075 ให้ความแข็งดัดเยี่ยม ความแม่นยำง่าย และการปรับแก้เร็ว ทำให้เป็นค่าเริ่มต้นของแขน ขายึด และชิ้นส่วนโครงสร้างต้นแบบ ส่วน 7075 ใช้เมื่อรับแรงสูงและน้ำหนักวิกฤต
ไนลอนวิศวกรรม — PA12 เกรดผสมใยแก้วหรือผสมคาร์บอน — พิมพ์หรือฉีดเป็นชิ้นส่วนเหนียวทนการสั่นสะเทือนที่ทนแรงกระแทกได้ดีกว่าวัสดุที่แข็งกว่า ทำให้ไนลอนเป็นมาตรฐานของกรอบป้องกันใบพัด ขายึดกล้อง ถาดแบตเตอรี่ และโซนรับแรงกระแทก TPU รับหน้าที่ตัวหน่วงและขายึดกันสั่นสะเทือน ในทางปฏิบัติ บิลด์จริงจังส่วนใหญ่ผสมหลายวัสดุ: อลูมิเนียมหรือคาร์บอนสำหรับโครงสร้างหลัก ไนลอนสำหรับชิ้นส่วนรับแรงกระแทกและยึดจับ และ TPU สำหรับแยกการสั่นสะเทือน
การออกแบบเพื่อการผลิต
ออกแบบโดยคำนึงถึงกระบวนการ ชิ้นส่วนอลูมิเนียมกลึงควรมีความหนาผนังสูงกว่า 1 มม. รัศมีภายในมาตรฐาน 2 ถึง 3 มม. และบอสที่ออกแบบสำหรับอินเสิร์ตทองเหลืองแบบ heat-set ในจุดที่ชิ้นส่วนต้องขันเกลียวเข้ากับพลาสติกหรืออลูมิเนียมบาง ชิ้นส่วนไนลอนพิมพ์ควรรักษาผนังสูงกว่า 1.5 มม. หลีกเลี่ยงช่วงที่ไม่รองรับยาว และเผื่อการหดตัวในขนาดรู — รูพิมพ์มักต้องรีมหรือเจาะใหม่ให้ได้ค่า tolerance สุดท้าย
การสั่นสะเทือนคือนักฆ่าเงียบของชิ้นส่วนโดรน: หลีกเลี่ยงมุมภายในคมที่รวมศูนย์ความเค้น เพิ่มฟิลเลตที่โคนแขน และกระจายแรงผ่านครีบเสริมและเหล็กค้ำยันแทนที่จะเป็นชิ้นส่วนบางชิ้นเดียว ชิ้นส่วนที่วิกฤตเรื่องสมดุลอย่างขายึดมอเตอร์ควรกลึงจากชิ้นตันแทนที่จะประกอบจากชิ้นพิมพ์เมื่อเป็นไปได้ เพราะความหนาแน่นที่แปรผันและแนวชั้นพิมพ์จะเลื่อนจุดศูนย์กลางมวล การทำงาน DFM สองสามชั่วโมงที่นี่ป้องกันความล้มเหลวในภาคสนามที่พบบ่อยที่สุด
การสร้างต้นแบบและการผลิตปริมาณน้อยในไทย
ร้านกลึงกัดและบริการพิมพ์ 3 มิติของไทยผลิตชิ้นส่วนโดรนด้วยรอบส่งงานไม่กี่วันสำหรับต้นแบบและสองสามสัปดาห์สำหรับชุดการผลิตปริมาณน้อย ในอัตราที่ต่ำกว่าซัพพลายเออร์ตะวันตกมาก กระบวนการทั่วไปคือ SLS ไนลอนหรือ CNC อลูมิเนียมสำหรับต้นแบบบินชุดแรก ทดสอบการบินเพื่อตรวจสอบแรงและสมดุล จากนั้นขยายเป็นชุด SLS ที่ยาวขึ้นหรือการฉีดสำหรับชิ้นส่วนที่ใช้ซ้ำ วงจรนั้นเร็วและถูกพอที่จะปรับแก้การออกแบบหลายรอบต่อเดือน
ระบุวัสดุและภาระการใช้งานในหมายเหตุออเดอร์ของคุณ เพื่อให้วิศวกรเลือกระหว่าง 6061 กับ 7075 หรือระหว่างไนลอนมาตรฐานกับไนลอนผสมคาร์บอน โดยคำนึงถึงการใช้งานจริง เครื่องมือใบเสนอราคาทันทีที่ /products/instant-quote จะคืนใบเสนอราคาจริงในไม่กี่วินาที และการทบทวน DFM จับผนังบาง มุมรับแรงคม และอินเสิร์ตเล็กเกินไปก่อนที่จะกลายเป็นชิ้นงานเสีย
อัปโหลดไฟล์ CAD และรับใบเสนอราคาจริงได้ในไม่กี่วินาที
รับใบเสนอราคาทันที