[發(fā)明專利]3D打印一體化成型的無人機(jī)制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710840782.3
• 申請日: 2017-09-18
• 公開（公告）號: CN107745514B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 洪宇;周翔;岑偉瑜;王何健;鄭思維
• 申請（專利權(quán)）人: 北海勇士三維科技有限公司
• 主分類號: B29C64/118
• 分類號: B29C64/118;B29C64/20;B29C64/30;B29C64/393;B64F5/10;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y40/00;B33Y50/02;B33Y80/00
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 李彥孚;何承鑫

本發(fā)明公開了一種3D打印一體化成型的無人機(jī)制造方法，包括電子元器件接口設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)件制備、金屬高導(dǎo)電線路打印和電子元器件接口安裝的工藝步驟，通過結(jié)合3D打印技術(shù)及合理優(yōu)化設(shè)計(jì)快速打印成型一體化無人機(jī)。本發(fā)明的3D打印一體化成型的無人機(jī)制造方法，能替代小型多旋翼無人機(jī)制造過程中的人工裝配與焊接，通過3D打印工藝快速成型快速制造，減少工藝流程，結(jié)構(gòu)簡潔穩(wěn)固，在應(yīng)力及氣動布局上更加優(yōu)化，確保無人機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)與電路及動力導(dǎo)線一次成型及布線精度，避免虛焊短路等人工操作失誤的出現(xiàn)，提高生產(chǎn)質(zhì)量與效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及3D打印和無人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種3D打印一體化成型的無人機(jī)制造方法。

背景技術(shù)

目前小型多旋翼無人機(jī)組裝涉及大量結(jié)構(gòu)件與微小電子元器件的連接與固定，人工操作過程繁瑣，且手工裝配與焊接電路存在質(zhì)量不穩(wěn)定和容易出錯等問題，嚴(yán)重制約小型無人機(jī)的生產(chǎn)質(zhì)量與效率。3D打印技術(shù)即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。本發(fā)明充分利用3D打印快速一體化成型的優(yōu)點(diǎn)，可最大限度減少小型無人機(jī)制造過程中的人工裝配環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)精密成型與布線，有效提高生產(chǎn)質(zhì)量與效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種3D打印一體化成型的無人機(jī)制造方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種3D打印一體化成型的無人機(jī)制造方法，包括以下步驟：

（1）電子元器件接口設(shè)計(jì)；

通過電子元器件接口設(shè)計(jì)完成電源、動力電機(jī)設(shè)備、飛行控制系統(tǒng)、GPS導(dǎo)航設(shè)備和航拍設(shè)備之間的互聯(lián)接口線路設(shè)計(jì)；所述動力電機(jī)設(shè)備包括無刷電機(jī)和用于控制無刷電機(jī)轉(zhuǎn)速的電子調(diào)速器；所述線路設(shè)計(jì)遵從“常用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范GB/50055-1993”，動力線路與信號線路分別布線，地線共用，各線路正負(fù)極之間預(yù)留2～3毫米厚度絕緣材料敷設(shè)空間；所述互聯(lián)接口線路設(shè)計(jì)與無人機(jī)整體布局相一致，電源、飛行控制系統(tǒng)、GPS導(dǎo)航設(shè)備及航拍設(shè)備位于機(jī)身中央的全機(jī)重心位置，無刷電機(jī)及電子調(diào)速器位于圍繞機(jī)身對稱布置的支撐臂末端，電源與飛行控制系統(tǒng)、GPS導(dǎo)航設(shè)備及航拍設(shè)備之間按照信號線路規(guī)格設(shè)計(jì)連線，電源與電機(jī)、電子調(diào)速器之間按照動力線路規(guī)格設(shè)計(jì)連線，飛行控制系統(tǒng)與電子調(diào)速器之間按照信號線路設(shè)計(jì)規(guī)格設(shè)計(jì)連線；

（2）基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)件制備；

在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)件制備環(huán)節(jié)，完成小型無人機(jī)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)，強(qiáng)度設(shè)計(jì)遵從“無人機(jī)強(qiáng)度和剛度規(guī)范 GJB5435.1-2005”，四個(gè)旋翼支撐臂繞機(jī)身水平面幾何中心對稱布置，強(qiáng)度設(shè)計(jì)參數(shù)參考打印材料的彈性模量與泊松比，單個(gè)支撐臂可承載的公斤應(yīng)力不小于全機(jī)最大起飛重量的1/2，并根據(jù)步驟（1）的設(shè)計(jì)輸出在結(jié)構(gòu)框架上預(yù)設(shè)導(dǎo)電線路半埋槽，并在線路連接觸點(diǎn)上開設(shè)螺釘通孔以進(jìn)行器件安裝，對開槽及開孔后的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行有限元仿真分析，使用Abaqus或ANSYS的CAE工具，最后使用力學(xué)性能符合強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求的材料完成無人機(jī)結(jié)構(gòu)框架打印；

（3）金屬高導(dǎo)電線路打印；

在金屬高導(dǎo)電線路打印環(huán)節(jié)，在3D打印機(jī)上加裝電阻式加熱金屬打印噴頭，使用銀納米顆粒或高導(dǎo)電率金屬墨水，在步驟（2）預(yù)設(shè)的導(dǎo)電線路半埋槽內(nèi)打印步驟（1）設(shè)計(jì)的互聯(lián)接口高導(dǎo)電率線路及接口觸點(diǎn)；金屬高導(dǎo)電線路打印完成后，更換油墨打印噴頭，在動力線路與信號線路之間以及各線路正負(fù)極之間需要絕緣的位置，使用絕緣油墨打印保護(hù)層；

（4）電子元器件接口安裝；

在電子元器件接口安裝環(huán)節(jié)，將電源、動力電機(jī)、飛行控制系統(tǒng)及機(jī)載設(shè)備根據(jù)步驟（1）的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行安裝，使用絕緣螺釘緊固方式將電源、飛行控制系統(tǒng)、GPS導(dǎo)航設(shè)備與航拍設(shè)備固定在機(jī)身中央設(shè)備安裝板上，保證各器件外接觸點(diǎn)與機(jī)身上打印線路觸點(diǎn)充分接觸，使用金屬結(jié)構(gòu)螺釘對電機(jī)座與旋翼支撐臂進(jìn)行連接固定，至此整架多旋翼無人機(jī)主體結(jié)構(gòu)安裝完成，待安裝整流罩或蒙皮后即可試飛。