Эксперты об аддитивных технологиях в сфере изобретений
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.
Изготовление деталей из пластика или металла выполнит компания APC Group, которая специализируется на производстве изделий из высокотехнологичного инженерного пластика. Более подробно можно ознакомиться тут.
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.
