МОСКВА, 8 дек. Напечатанные из пластика со встроенными сверхпрочными нитями из углеволокна рамы для машин-курьеров придают устройствам дополнительную ударопрочность, сохраняя малый вес, выяснили ученые ВолгГТУ. Создание дронов-доставщиков с помощью 3D- и 5D-печати позволит выбирать форму аппарата в зависимости от задачи и снизить себестоимость их производства. Результаты представлены на конференции UralCon.
При доставке груза необходимо обеспечение его сохранности даже при нештатных ситуациях. При этом форма упаковки, ее вес и необходимая степень «аккуратности» транспортировки зависит от содержания посылки, рассказали в Волгоградском государственном техническом университете (ВолгГТУ).
При этом в последние несколько лет для доставки начинается использование дистанционно управляемых устройств, например беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), отметил заведующий кафедрой автоматизации производственных процессов ВолгГТУ Алексей Макаров. Самым важным параметром, которым должны обладать роботы-доставщики, является скорость, поэтому конструкция аппарата должна быть очень легкой, добавил ученый.
Специалисты ВолгГТУ показали, что при изготовлении всей основы БПЛА из листового углепластика неэффективно. Это связано с распределением нагрузки на разные элементы рамы: основная нагрузка на изгиб от веса груза приходится на верхние и нижние слои, а средние практически не используются.
Более экономичную и прочную основу дрона-доставщика возможно сделать с использованием значительно меньшего количества углеродного материала с помощью пятиосевой печати с армированием непрерывным волокном. Предложенная учеными конструкция позволяет защитить внутренние компоненты от осадков и механических повреждений.
Кроме того, по словам ученых ВолгГТУ, предложенная конструкция позволяет защитить внутренние компоненты от осадков и механических повреждений.
«Мы сравнили механические характеристики использующихся в настоящее время аппаратов с основой из листового углепластика (карбона) и новой конструкции, прототипы прототипы которой были изготовлены из полиэтилентерефталат-гликоля (ПЭТГ) и опытные образцы, напечатанные в пятиосевом режиме из нейлона (полиамида PA6) с армированием непрерывным углеволокном. Напечатанные рамы обеспечивают большую прочность на изгиб, то есть, выдерживают больший груз и увеличивают стойкость к ударам», — рассказал Алексей Макаров.
Одним из уязвимых элементов существующих конструкций БПЛА является соединение отдельных элементов — четырех лучей, которые отходят от центральной платформы. Ученые ВолгГТУ предложили модифицированную конструкцию рамы с увеличенной областью контакта луча и корпуса с минимальным количеством креплений.
«Изготовление элементов сложных форм из карбона — процесс трудоемкий, поскольку производство требует конструирования специальных форм для каждой детали. В случае аддитивной технологии производства эта проблема и сопряженные с ней траты снижаются, то есть мы можем изготавливать широкую номенклатуру деталей с армированием без сложной оснастки», — подчеркнул специалист.
Итоговая масса напечатанного луча БПЛА составила 27 граммов, в конструкции таких 4 штуки, каждый способен выдерживать нагрузку до 410 Ньютонов вместо 250 Н, выдерживаемых оригинальным лучом из углепластика, т.е. каждый луч, изготовленный по новой технологии, выдерживает почти 40 кг веса, что позволяет беспилотнику поднимать больший вес и не сломаться в случае нештатной ситуации столкновения с преградой или при посадке, пояснил Макаров.
Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда и администрации Волгоградской области № 24-29-20242.
Источник: РИА Новости