Рама и детали мультикоптера на 3D-принтере

Дроны привлекают инженеров, фотографов и любителей скорости. У них у всех общая проблема: после жёсткой посадки приходится менять детали. Заводские запчасти ждут неделями, а печатные можно сделать за вечер. На принтере делают и экспериментальные корпуса под нестандартные платы, камеры и грузовые отсеки.

Что печатают

• Лучи и рамы маленьких дронов (от 65 мм до 5–7 дюймов).
• Крепления моторов с учётом размеров 16×16, 19×19, 30,5×30,5 мм.
• Кожухи и верхние крышки, закрывающие плату и батарею.
• Площадки камеры с регулируемым наклоном.
• Защита винтов (пропеллерные кольца).
• Подвесы и демпферы для камеры или полезной нагрузки.
• Держатели антенн, GPS-модулей и приёмников.
• Шасси и посадочные ноги.
• Корпуса пульта и подставки для зарядки.

Материалы: что выдерживает падения

Вес и жёсткость

В дроне каждый грамм съедает время полёта: 10 г лишнего веса на лёгком квадрокоптере сокращают полёт заметно. Поэтому ничего не делают «с запасом»:

1. Стенки 1,2–2 мм, а не 3–4.
2. Заполнение 20–40 % для нагруженных деталей, 10–15 % для кожухов.
3. Рёбра жёсткости вдоль направления нагрузки.
4. Скругления вместо острых углов: на острых углах трещины идут первыми.
5. Окна и отверстия в ненагруженных зонах.

Жёсткость рамы важнее прочности. Если луч вибрирует, гироскоп получает шум, и дрон «дрожит». Нейлон с карбоном даёт высокую жёсткость при низком весе.

Ориентация слоёв

Печатная деталь слабее поперёк слоёв. Луч нужно печатать лёжа, чтобы слои шли вдоль оси. Если печатать его вертикально, при ударе он расслоится. Крепления моторов тоже ориентируют так, чтобы винты работали на сжатие, а не на отрыв слоёв.

Крепёж

• Винты M2 и M3 с гайками, закладываемыми в шестигранные ниши.
• Резьбовые вставки в толстые места для многократной разборки.
• Фиксаторы на винты: капля средней фиксации.
• Демпферы из резиновых шайб или TPU под моторы и контроллер.

Следите за зазорами: отверстия под винты M3 делаем 3,2–3,3 мм, под M2 — 2,2–2,3 мм.

Типичные ошибки

1. PLA в раме. При жёсткой посадке рама разлетается, а летом на солнце мягнет.
2. Сплошная печать без рёбер, из-за чего дрон тяжёлый.
3. Тонкие места у крепления моторов: вибрации и трещины.
4. Слои поперёк нагрузки.
5. Отсутствие запаса: одну запасную деталь на каждую ломающуюся нужно иметь в комплекте.

Сроки и цены

Луч печатается 20–40 минут, кожух 1–3 часа. Комплект рамы 5 дюймов с креплениями — 3–5 часов. При цене нейлона с карбоном 18–24 ₽ за грамм рама весом 50 г обойдётся в 900–1 200 ₽. Точный расчёт в калькуляторе. Минимальный заказ 500 ₽.

Проверка перед полётом

Печатные детали выглядят как фабричные, но ведут себя иначе. Перед первым вылетом пройдите чек-лист:

1. Осмотрите слои. Трещины вдоль слоёв на лучах — повод заменить деталь.
2. Проверьте затяжку винтов и фиксатор резьбы.
3. Покачайте мотор в креплении: люфт больше 0,2 мм ведёт к вибрациям.
4. Взвесьте дрон: сумма с батареей не должна выходить за рабочий вес для выбранных моторов.
5. Проверьте центр масс: батарея смещена так, чтобы дрон висел горизонтально.
6. Запустите моторы на столе без винтов и послушайте: ровный звук, без биений.
7. Первый вылет на низкой высоте в безопасном месте, с готовностью отключить газ.

После жёстких приземлений осматривайте детали и меняйте повреждённые. Хорошая практика — держать на каждый тип вылета комплект запасных лучей и держателей. Дальше достаточно открыть сохранённый файл и распечатать новую деталь: ничего измерять второй раз не нужно.

Если нужно сделать

Нужны запасные детали, корпус под вашу плату или свой вариант рамы? Пришлите STL или размеры, подберём материал и напечатаем. Подробности — на странице корпусов. Про прочные материалы читайте в разделе нейлон, а доработку модели возьмёт 3D-моделирование.