3D打印一体化成型的无人机制造方法技术

本发明专利技术公开了一种3D打印一体化成型的无人机制造方法，包括电子元器件接口设计、基础结构件制备、金属高导电线路打印和电子元器件接口安装的工艺步骤，通过结合3D打印技术及合理优化设计快速打印成型一体化无人机。本发明专利技术的3D打印一体化成型的无人机制造方法，能替代小型多旋翼无人机制造过程中的人工装配与焊接，通过3D打印工艺快速成型快速制造，减少工艺流程，结构简洁稳固，在应力及气动布局上更加优化，确保无人机机身结构与电路及动力导线一次成型及布线精度，避免虚焊短路等人工操作失误的出现，提高生产质量与效率。

Unmanned aerial vehicle (UAV) manufacturing method of integrated 3D printing

【技术实现步骤摘要】
3D打印一体化成型的无人机制造方法
本专利技术涉及3D打印和无人机
，特别涉及一种3D打印一体化成型的无人机制造方法。
技术介绍
目前小型多旋翼无人机组装涉及大量结构件与微小电子元器件的连接与固定，人工操作过程繁琐，且手工装配与焊接电路存在质量不稳定和容易出错等问题，严重制约小型无人机的生产质量与效率。3D打印技术即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。本专利技术充分利用3D打印快速一体化成型的优点，可最大限度减少小型无人机制造过程中的人工装配环节，实现精密成型与布线，有效提高生产质量与效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种3D打印一体化成型的无人机制造方法。本专利技术的技术方案为：一种3D打印一体化成型的无人机制造方法，包括以下步骤：（1）电子元器件接口设计；通过电子元器件接口设计完成电源、动力电机设备、飞行控制系统、GPS导航设备和航拍设备之间的互联接口线路设计；所述动力电机设备包括无刷电机和用于控制无刷电机转速的电子调速器；所述线路设计遵从“常用用电设备配电设计规范GB/50055-1993”，动力线路与信号线路分别布线，地线共用，各线路正负极之间预留2～3毫米厚度绝缘材料敷设空间；所述互联接口线路设计与无人机整体布局相一致，电源、飞行控制系统、GPS导航设备及航拍设备位于机身中央的全机重心位置，无刷电机及电子调速器位于围绕机身对称布置的支撑臂末端，电源与飞行控制系统、GPS导航设备及航拍设备之间按照信号线路规格设计连线，电源与电机、电子调速器之间按照动力线路规格设计连线，飞行控制系统与电子调速器之间按照信号线路设计规格设计连线；（2）基础结构件制备；在基础结构件制备环节，完成小型无人机的基础结构强度设计，强度设计遵从“无人机强度和刚度规范GJB5435.1-2005”，四个旋翼支撑臂绕机身水平面几何中心对称布置，强度设计参数参考打印材料的弹性模量与泊松比，单个支撑臂可承载的公斤应力不小于全机最大起飞重量的1/2，并根据步骤（1）的设计输出在结构框架上预设导电线路半埋槽，并在线路连接触点上开设螺钉通孔以进行器件安装，对开槽及开孔后的设计方案进行有限元仿真分析，使用Abaqus或ANSYS的CAE工具，最后使用力学性能符合强度设计要求的材料完成无人机结构框架打印；（3）金属高导电线路打印；在金属高导电线路打印环节，在3D打印机上加装电阻式加热金属打印喷头，使用银纳米颗粒或高导电率金属墨水，在步骤（2）预设的导电线路半埋槽内打印步骤（1）设计的互联接口高导电率线路及接口触点；金属高导电线路打印完成后，更换油墨打印喷头，在动力线路与信号线路之间以及各线路正负极之间需要绝缘的位置，使用绝缘油墨打印保护层；（4）电子元器件接口安装；在电子元器件接口安装环节，将电源、动力电机、飞行控制系统及机载设备根据步骤（1）的设计方案进行安装，使用绝缘螺钉紧固方式将电源、飞行控制系统、GPS导航设备与航拍设备固定在机身中央设备安装板上，保证各器件外接触点与机身上打印线路触点充分接触，使用金属结构螺钉对电机座与旋翼支撑臂进行连接固定，至此整架多旋翼无人机主体结构安装完成，待安装整流罩或蒙皮后即可试飞。优选地，所述步骤（1）中的动力线路允许持续通过最大电流不小于20安培，持续最大电压不小于50伏，信号线路允许持续通过最大电流不小于5安培，持续最大电压不小于7伏。优选地，所述步骤（2）中的打印材料为复合ABS高强度工程塑料。优选地，所述步骤（3）中的打印步骤（1）设计的互联接口高导电率线路及接口触点的过程中，动力线路设置层厚不超过0.5毫米，平面精度优于0.2毫米，信号线路打印层厚不大于0.1毫米，平面精度优于0.1毫米。优选地，所述步骤（3）中的绝缘油墨保护层打印平面精度及层厚不大于0.1毫米。优选地，所述3D打印机的型号为FDM型3D打印机。本专利技术的有益效果是：本专利技术的3D打印一体化成型的无人机制造方法，能替代小型多旋翼无人机制造过程中的人工装配与焊接，通过3D打印工艺快速成型快速制造，减少工艺流程，结构简洁稳固，在应力及气动布局上更加优化，确保无人机机身结构与电路及动力导线一次成型及布线精度，避免虚焊短路等人工操作失误的出现，提高生产质量与效率。附图说明图1为本专利技术的3D打印一体化成型的无人机制造方法的流程示意图。具体实施方式以下结合附图描述本专利技术的实施结构。如图1所示，本专利技术的3D打印一体化成型的无人机制造方法，包括以下步骤：1、电子元器件接口设计；通过电子元器件接口设计完成电源、动力电机设备、飞行控制系统、GPS导航设备和航拍设备之间的互联接口线路设计；所述动力电机设备包括无刷电机和用于控制无刷电机转速的电子调速器；所述线路设计遵从“常用用电设备配电设计规范GB/50055-1993”，动力线路与信号线路分别布线，地线共用，各线路正负极之间预留2～3毫米厚度绝缘材料敷设空间；所述互联接口线路设计与无人机整体布局相一致，电源、飞行控制系统、GPS导航设备及航拍设备位于机身中央的全机重心位置，无刷电机及电子调速器位于围绕机身对称布置的支撑臂末端，电源与飞行控制系统、GPS导航设备及航拍设备之间按照信号线路规格设计连线，电源与电机、电子调速器之间按照动力线路规格设计连线，飞行控制系统与电子调速器之间按照信号线路设计规格设计连线；2、基础结构件制备；在基础结构件制备环节，完成小型无人机的基础结构强度设计，强度设计遵从“无人机强度和刚度规范GJB5435.1-2005”，四个旋翼支撑臂绕机身水平面几何中心对称布置，强度设计参数参考打印材料的弹性模量与泊松比，单个支撑臂可承载的公斤应力不小于全机最大起飞重量的1/2，并根据步骤1的设计输出在结构框架上预设导电线路半埋槽，并在线路连接触点上开设螺钉通孔以进行器件安装，对开槽及开孔后的设计方案进行有限元仿真分析，使用Abaqus或ANSYS的CAE工具，最后使用力学性能符合强度设计要求的材料完成无人机结构框架打印；3、金属高导电线路打印；在金属高导电线路打印环节，在3D打印机上加装电阻式加热金属打印喷头，使用银纳米颗粒或高导电率金属墨水，在步骤2预设的导电线路半埋槽内打印步骤1设计的互联接口高导电率线路及接口触点；金属高导电线路打印完成后，更换油墨打印喷头，在动力线路与信号线路之间以及各线路正负极之间需要绝缘的位置，使用绝缘油墨打印保护层；4、电子元器件接口安装；在电子元器件接口安装环节，将电源、动力电机、飞行控制系统及机载设备根据步骤1的设计方案进行安装，使用绝缘螺钉紧固方式将电源、飞行控制系统、GPS导航设备与航拍设备固定在机身中央设备安装板上，保证各器件外接触点与机身上打印线路触点充分接触，使用金属结构螺钉对电机座与旋翼支撑臂进行连接固定，至此整架多旋翼无人机主体结构安装完成，待安装整流罩或蒙皮后即可试飞。进一步地，所述步骤1中的动力线路允许持续通过最大电流不小于20安培，持续最大电压不小于50伏，信号线路允许持续通过最大电流不小于5安培，持续最大电压不小于7伏。进一步地，所述步骤2中的打印材料为复合ABS高强度工程塑料。进一步地，所述步骤3中的打印步骤1设计的互本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种3D打印一体化成型的无人机制造方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）电子元器件接口设计；通过电子元器件接口设计完成电源、动力电机设备、飞行控制系统、GPS导航设备和航拍设备之间的互联接口线路设计；所述动力电机设备包括无刷电机和用于控制无刷电机转速的电子调速器；所述线路设计遵从“常用用电设备配电设计规范GB/50055‑1993”，动力线路与信号线路分别布线，地线共用，各线路正负极之间预留2～3毫米厚度绝缘材料敷设空间；所述互联接口线路设计与无人机整体布局相一致，电源、飞行控制系统、GPS导航设备及航拍设备位于机身中央的全机重心位置，无刷电机及电子调速器位于围绕机身对称布置的支撑臂末端，电源与飞行控制系统、GPS导航设备及航拍设备之间按照信号线路规格设计连线，电源与电机、电子调速器之间按照动力线路规格设计连线，飞行控制系统与电子调速器之间按照信号线路设计规格设计连线；（2）基础结构件制备；在基础结构件制备环节，完成小型无人机的基础结构强度设计，强度设计遵从“无人机强度和刚度规范 GJB5435.1‑2005”，四个旋翼支撑臂绕机身水平面几何中心对称布置，强度设计参数参考打印材料的弹性模量与泊松比，单个支撑臂可承载的公斤应力不小于全机最大起飞重量的1/2，并根据步骤（1）的设计输出在结构框架上预设导电线路半埋槽，并在线路连接触点上开设螺钉通孔以进行器件安装，对开槽及开孔后的设计方案进行有限元仿真分析，使用Abaqus或ANSYS的CAE工具，最后使用力学性能符合强度设计要求的材料完成无人机结构框架打印；（3）金属高导电线路打印；在金属高导电线路打印环节，在3D打印机上加装电阻式加热金属打印喷头，使用银纳米颗粒或高导电率金属墨水，在步骤（2）预设的导电线路半埋槽内打印步骤（1）设计的互联接口高导电率线路及接口触点；金属高导电线路打印完成后，更换油墨打印喷头，在动力线路与信号线路之间以及各线路正负极之间需要绝缘的位置，使用绝缘油墨打印保护层；（4）电子元器件接口安装；在电子元器件接口安装环节，将电源、动力电机、飞行控制系统及机载设备根据步骤（1）的设计方案进行安装，使用绝缘螺钉紧固方式将电源、飞行控制系统、GPS导航设备与航拍设备固定在机身中央设备安装板上，保证各器件外接触点与机身上打印线路触点充分接触，使用金属结构螺钉对电机座与旋翼支撑臂进行连接固定，至此整架多旋翼无人机主体结构安装完成，待安装整流罩或蒙皮后即可试飞。...

【技术特征摘要】
1.一种3D打印一体化成型的无人机制造方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）电子元器件接口设计；通过电子元器件接口设计完成电源、动力电机设备、飞行控制系统、GPS导航设备和航拍设备之间的互联接口线路设计；所述动力电机设备包括无刷电机和用于控制无刷电机转速的电子调速器；所述线路设计遵从“常用用电设备配电设计规范GB/50055-1993”，动力线路与信号线路分别布线，地线共用，各线路正负极之间预留2～3毫米厚度绝缘材料敷设空间；所述互联接口线路设计与无人机整体布局相一致，电源、飞行控制系统、GPS导航设备及航拍设备位于机身中央的全机重心位置，无刷电机及电子调速器位于围绕机身对称布置的支撑臂末端，电源与飞行控制系统、GPS导航设备及航拍设备之间按照信号线路规格设计连线，电源与电机、电子调速器之间按照动力线路规格设计连线，飞行控制系统与电子调速器之间按照信号线路设计规格设计连线；（2）基础结构件制备；在基础结构件制备环节，完成小型无人机的基础结构强度设计，强度设计遵从“无人机强度和刚度规范GJB5435.1-2005”，四个旋翼支撑臂绕机身水平面几何中心对称布置，强度设计参数参考打印材料的弹性模量与泊松比，单个支撑臂可承载的公斤应力不小于全机最大起飞重量的1/2，并根据步骤（1）的设计输出在结构框架上预设导电线路半埋槽，并在线路连接触点上开设螺钉通孔以进行器件安装，对开槽及开孔后的设计方案进行有限元仿真分析，使用Abaqus或ANSYS的CAE工具，最后使用力学性能符合强度设计要求的材料完成无人机结构框架打印；（3）金属高导电线路打印；在金属高导电线路打印环节，在3D打印机上加装电阻式加热金属打印喷头，使用银纳米颗粒或高导电率金属墨水，在步...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪宇，周翔，岑伟瑜，王何健，郑思维，
申请(专利权)人：北海勇士三维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45