Реверс инжиниринг и 3Д-печать корпуса квадрокоптера

Обратное проектирование, 3Д-сканирование и 3Д-печать являются тесно связанными технологиями, дополняющими друг друга и позволяющими получить готовое изделие сложной формы в максимально короткие сроки. Для наглядности того, как совмещаются эти процессы можем разобрать один из кейсов.

Задачей проекта было воссоздать корпус небольшого квадрокоптера. Оригинал корпуса был изготовлен из PA66 серого цвета с матовой поверхностью. Такой цвет хорошо подходит для сканирования, не дает бликов и не требует нанесения матирующего спрея.

Сканирование производилось настольным сканером с двух сторон. Оба скана были совмещены и соединены в один STL файл для получения всего корпуса целиком.

Размер файла был велик, что усложняло дальнейшую работу с ним, поэтому следующим шагом была обработка скана в STL редакторе с целью удаления лишних областей и снижения количества полигонов, за счет чего удалось снизить вес файла.

Файл был экспортирован в CAD программу для создания твердотельной модели. Принцип построения прост, достаточно задать плоскость эскиза по 3-м вершинам и построить в ней одну прямую, после чего используя перпендикулярные и параллельные линии отрисовать копию сечения STL файла в этой плоскости. Данный алгоритм необходимо повторить для важных сечений, где находятся крепежные элементы. После создания твердотельной модели желательно выбрать на ней критические размеры и сравнить их с реальными размерами детали. Например, измерить межосевые расстояния и габаритные размеры штангенциркулем и сравнить со значениями в CAD программе.

Перед сглаживанием поверхности, добавлением ребер жесткости, нанесением текстуры и т.д. рекомендуется напечатать первую версию прототипа. Она может быть сделана в простом варианте и максимально оптимизирована под быструю трехмерную печать. Это позволит убедиться, что на нее встают все необходимые элементы и правильно укладывается проводка. Печатать можно большой толщиной слоя, вплоть до 0,150 мм.

После того, как сборка прототипа прошла успешно можно завершать этап моделирования, сгладить все грани и придать изделию более эргономичную форму. Добавить логотип и нанести объемную текстуру на поверхность, чтобы скрыть слои от печати. Также можно добавить этап топологической оптимизации, чтобы снизить вес изделия или просто заместить часть детали структурой.

Печать готового изделия имеет смысл запускать на стандартной толщине слоя в 0,05 мм или меньшей. Рационально использовать печать с переменной толщиной слоя, чтобы снизить время изготовления изделия, такая функция доступна даже на бюджетных фотополимерных принтерах. Важна и расстановка поддержек, рекомендуется использовать решетчатые поддержки при работе с упругими материалами, а внутренние элементы поддерживать древовидными поддержками, которые легко удаляются пинцетом.

После завершения печати необходимо удалить поддерживающие структуры и провести тщательную постобработку изделия согласно рекомендациям производителя. Данный проект печатался из материала HARZ Labs Nylon-Like, свойства которого схожи с оригинальным PA66. Время печати корпуса на настольном фотополимерном принтере Creality Halot Sky составило 2 часа. Сменная крышка распечатана отдельно из полимера HARZ Labs Rigid Black.

Автор статьи: Павел Алексеевич Курдюмов

p.kurdyumov@harzlabs.ru