本發(fā)明涉及一種基于3D打印技術(shù)的無(wú)人機(jī)制造方法，屬于航空產(chǎn)品制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

3D打印技術(shù)是近年興起的一種新型制造技術(shù)，它與普通打印機(jī)的原理十分相似，先將特殊的固態(tài)或液態(tài)打印材料溶化或直接注入到打印噴頭中，然后將計(jì)算機(jī)中建立的三維模型圖紙導(dǎo)入軟件中并自動(dòng)分層，通過(guò)打印噴頭注射將打印材料在打印平臺(tái)上自下而上層層堆積，由于其材料在冷卻之后具有很好的塑性，在堆積的過(guò)程中層與層之間會(huì)自動(dòng)結(jié)合為一個(gè)整體，所以在所有的層都堆積完成后，就可以得到三維模型圖紙的實(shí)體模型?，F(xiàn)在市面上的無(wú)人機(jī)大都采用鋁、泡沫、輕木等作為結(jié)構(gòu)制造材料，傳統(tǒng)的制造方法不但自動(dòng)化程度低而且制造周期長(zhǎng)，3D技術(shù)的便利性、經(jīng)濟(jì)性與可設(shè)計(jì)性可以很好地解決這些問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案。

一種基于3D打印技術(shù)的無(wú)人機(jī)制造方法，包括：

a.進(jìn)行無(wú)人機(jī)外形設(shè)計(jì)并完成三維建模；

b.將無(wú)人機(jī)外形分成多個(gè)部分；

c.通過(guò)3D打印機(jī)打印每個(gè)部分；

d.將打印得到的各個(gè)部分與骨架進(jìn)行組裝，形成無(wú)人機(jī)；

其特征在于，所述多個(gè)部分包括機(jī)身前段(20)，機(jī)身中段(9)，機(jī)身后段(16)，機(jī)身尾椎(14)，兩個(gè)機(jī)翼(17)，兩個(gè)水平尾翼(11)和一個(gè)垂直尾翼(12)。

根據(jù)上述技術(shù)方案任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述多個(gè)部分均包括空腔，所述部分通過(guò)空腔嵌套在所述骨架的相應(yīng)部位。

根據(jù)上述技術(shù)方案任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述骨架包括機(jī)身龍骨(7)、機(jī)翼主梁(18)、水平尾翼主梁(15)、垂直尾翼主梁(13)、機(jī)身隔框(8)、機(jī)翼連接件(19)和尾翼連接件(10)。

根據(jù)上述技術(shù)方案任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述步驟a由遠(yuǎn)程客戶端完成，所述步驟b和c由本地設(shè)備端完成。

根據(jù)上述技術(shù)方案任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述骨架由碳纖維材料制成，所述多個(gè)部分由聚乳酸(PLA)或丙烯酸-丁二烯-苯乙烯(ABS)制成。

根據(jù)上述技術(shù)方案任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述步驟c包括：

1.將所述部分的三維模型沿Z軸方向按相等的層厚分割成一系列二維圖形；

2.根據(jù)形成的一系列二維圖形，生成相應(yīng)的打印機(jī)噴頭工作路徑；

3.噴頭依據(jù)工作路徑，在工作平臺(tái)上均勻地堆積一層打印材料；

4.在已經(jīng)熔結(jié)了的一層圖形上堆積下一層打印材料；

5.重復(fù)3)、4)兩步，直至所述部分的外形整體成型；

6.用工具將該部分與加工平面分離并取出。

根據(jù)上述技術(shù)方案任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于：所述步驟a中的三維建模通過(guò)CATIA、Pro/Engineer、SolidWorks或Rhino完成。

在一個(gè)更為具體的技術(shù)方案中，本發(fā)明提供了一種基于3D打印技術(shù)的無(wú)人機(jī)制造方法，其特征在于在碳纖維骨架的基礎(chǔ)上，采用3D打印技術(shù)進(jìn)行無(wú)人機(jī)外形構(gòu)件的制造，其技術(shù)方案包括：

a.設(shè)計(jì)無(wú)人機(jī)外形并完成三維建模；

b.將無(wú)人機(jī)外形分成多個(gè)部分；

c.通過(guò)3D打印機(jī)打印每個(gè)部分；

d.將打印得到的各個(gè)部分組裝在骨架上，形成無(wú)人機(jī)；

上述步驟a包括：在碳纖維復(fù)合材料骨架的基礎(chǔ)上進(jìn)行無(wú)人機(jī)外形設(shè)計(jì)，并使用三維制圖軟件對(duì)無(wú)人機(jī)外形進(jìn)行三維建模；

上述步驟b包括：將無(wú)人機(jī)外形的三維模型基于3D打印機(jī)能夠打印部件的最大尺寸分割成多個(gè)部分；所述多個(gè)部分包括機(jī)身前段，機(jī)身中段，機(jī)身后段，機(jī)身尾椎，兩個(gè)機(jī)翼，兩個(gè)水平尾翼和一個(gè)垂直尾翼；

上述步驟c包括：

1)將某一部分的三維模型進(jìn)行二維化處理，即將三維模型沿著Z軸方向按相等的層厚分割成一系列二維圖形；

2)根據(jù)形成的一系列二維圖形，生成相應(yīng)的打印機(jī)噴頭工作路徑；

3)噴頭依據(jù)工作路徑，在工作平臺(tái)上均勻地堆積一層打印材料；

4)在已經(jīng)熔結(jié)了的一層圖形上堆積下一層打印材料；

5)重復(fù)3)、4)兩步，直至該部分外形整體成型；

6)用工具將該部分與加工平面分離并取出；

7)重復(fù)1)至6)，直至無(wú)人機(jī)外形的每一部分都加工完成；

上述步驟d包括：用膠接、機(jī)械連接等方式將打印完成的各段無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)與骨架拼接在一起，所述骨架包括機(jī)身龍骨、機(jī)翼主梁、水平尾翼主梁、垂直尾翼主梁、機(jī)身隔框、機(jī)翼連接件和尾翼連接件。

至此無(wú)人機(jī)整機(jī)制造完成。

采用本發(fā)明方法進(jìn)行無(wú)人機(jī)制造，其優(yōu)勢(shì)在于以下任意一項(xiàng)：

首先，通過(guò)碳纖維復(fù)合材料骨架的加固可以有效提高整機(jī)的強(qiáng)度與剛度，相比一般的3D打印無(wú)人機(jī)，這種方法制造的無(wú)人機(jī)在強(qiáng)度和剛度方面有很大地提升，可以很好地滿足各種條件下的飛行要求；

其次，采用3D打印技術(shù)來(lái)進(jìn)行無(wú)人機(jī)相關(guān)部件及氣動(dòng)外形的構(gòu)造，省去了制造模具等傳統(tǒng)步驟，使人機(jī)產(chǎn)品快速成形成為可能，減輕了設(shè)計(jì)師與制造者在制造工藝方面的工作負(fù)擔(dān)，降低了生產(chǎn)成本；

最后，這種方法利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行三維建模，將無(wú)人機(jī)模型儲(chǔ)存在電腦中，可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)產(chǎn)品的云制造，而且相比傳統(tǒng)制造方法，使用3D打印技術(shù)還能減少對(duì)于環(huán)境的污染，是一種綠色、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的制作方法。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明中制造無(wú)人機(jī)3D打印構(gòu)件的原理示意圖；

圖2為本發(fā)明中3D打印構(gòu)件與碳纖維骨架的裝配示意圖；

其中：

1-打印噴頭 2-打印中的構(gòu)件

3-打印機(jī)控制器 4-打印機(jī)機(jī)架

5-打印機(jī)工作平面 6-打印機(jī)搖臂

7-機(jī)身龍骨 8-機(jī)身隔框

9-機(jī)身中段 10-尾翼連接件

11-水平尾翼 12-垂直尾翼

13-水平尾翼主梁 14-機(jī)身尾椎

15-垂直尾翼主梁 16-機(jī)身后段

17-機(jī)翼 18-機(jī)翼主梁

19-機(jī)翼連接件 20-機(jī)身前段

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但要求保護(hù)的范圍并不局限于此。

本實(shí)施例提供了一種基于3D打印技術(shù)的無(wú)人機(jī)新型制造方法，其特征在于在復(fù)合材料碳纖維骨架的基礎(chǔ)上，采用3D打印技術(shù)進(jìn)行無(wú)人機(jī)外形構(gòu)件的制造。其技術(shù)方案如下：

a.設(shè)計(jì)無(wú)人機(jī)外形并完成三維建模；

b.將無(wú)人機(jī)外形分成多個(gè)部分；

c.通過(guò)3D打印機(jī)打印每個(gè)部分；

d.將打印得到的各個(gè)部分組裝在骨架上，形成無(wú)人機(jī)；

上述步驟a包括：在碳纖維復(fù)合材料骨架的基礎(chǔ)上進(jìn)行無(wú)人機(jī)外形設(shè)計(jì)，并使用如solidworks、UG、Pro/Engineer或CATIA等三維制圖軟件對(duì)無(wú)人機(jī)外形進(jìn)行三維建模；

上述步驟b包括：將無(wú)人機(jī)外形的三維模型基于3D打印機(jī)能夠打印部件的最大尺寸分割成多個(gè)部分。對(duì)于圖1所示的3D打印機(jī)，打印構(gòu)件的最大高度不應(yīng)超過(guò)其打印噴頭1所能達(dá)到的最大高度，最大長(zhǎng)寬不應(yīng)超出打印噴頭在水平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)范圍。最大高度和水平運(yùn)動(dòng)范圍由打印機(jī)機(jī)架4的高度和打印機(jī)搖臂6的長(zhǎng)度決定。所述多個(gè)部分包括機(jī)身前段20，機(jī)身中段9，機(jī)身后段16，機(jī)身尾椎14，兩個(gè)機(jī)翼17，兩個(gè)水平尾翼11和一個(gè)垂直尾翼12。

上述步驟c包括：

1)使用切片軟件來(lái)對(duì)無(wú)人機(jī)外形某一部分的三維模型進(jìn)行二維化處理，將三維模型沿著Z軸方向按相等的層厚分割成一系列二維圖形；

2)將生成的一系列二維圖形導(dǎo)入3D打印機(jī)的配套軟件中，該軟件根據(jù)圖像自動(dòng)給出每一層二維圖像相應(yīng)的打印噴頭工作路徑和3D打印機(jī)的使用參數(shù)；

3)計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)發(fā)送至打印機(jī)控制器3，控制器先將打印噴頭預(yù)熱以達(dá)到打印材料的相變溫度，然后使打印噴頭按照既定的工作路徑，在工作平臺(tái)5上均勻地堆積一層打印材料，所述打印材料包括聚乳酸(PLA)、丙烯酸-丁二烯-苯乙烯(ABS)；

4)待上一層打印材料熔結(jié)之后，打印噴頭向上移動(dòng)一個(gè)層厚的高度，在已經(jīng)熔結(jié)了的一層圖形上再堆積一層打印材料；

5)打印機(jī)會(huì)自動(dòng)重復(fù)步驟6)、步驟7)，直至該部分外形整體成形；

6)用工具將打印完成的構(gòu)件2與加工平面分離并取出；

7)重復(fù)1)至6)，直至無(wú)人機(jī)外形的每一部分都加工完成；

上述步驟d包括：用膠接、機(jī)械連接等方式將打印完成的無(wú)人機(jī)外形的各部分與骨架拼接在一起，所述骨架包括機(jī)身龍骨7、機(jī)翼主梁18、水平尾翼主梁15、垂直尾翼主梁13、機(jī)身隔框8、機(jī)翼連接件19和尾翼連接件10。至此無(wú)人機(jī)整機(jī)制造完成。