Construindo um gigante acrobático controlado remotamente escalável e impresso em 3D

A pergunta que me fiz no início deste projeto parece simples: posso projetar uma aeronave R/C imprimível em 3D projetada em um tamanho, mas com a capacidade de aumentar ou diminuir uma certa porcentagem para imprimir o mesmo design em vários tamanhos? Embora o conceito de um design escalável pareça simples no início, ele apresenta uma série de problemas quando se trata de garantir que todos os componentes eletrônicos e hardware de diferentes tamanhos se encaixem perfeitamente nos diferentes tamanhos. Eu poderia projetar a aeronave no SOLIDWORKS em um tamanho, mas tive que pensar muito no projeto para garantir que parafusos de tamanhos diferentes, tubos de fibra de carbono e outros hardwares tivessem a mesma relação de ajuste com as peças impressas em 3D enquanto eu dimensionava as partes para cima ou para baixo.

Para dar o pontapé inicial no projeto, eu precisava decidir sobre uma aeronave para projetar. Sendo um produto dos anos 90, decidi por um design popular chamado Stinger, produzido pela extinta empresa Lanier R/C. Eu sempre quis construir um desses quando criança, mas nunca consegui. Dada a complexidade de garantir que o design seja perfeitamente escalável, eu queria pelo menos começar com uma aeronave relativamente simples e queria que fosse um acrobata capaz. Com sua asa reta e totalmente simétrica e fuselagem um pouco quadrada, o Stinger preencheu todos os requisitos. Além disso, a Lanier R/C produziu este kit em vários tamanhos diferentes, por isso é um ajuste natural para uma versão impressa em 3D escalável.

Concluí o projeto básico no 3DEXPERIENCE SOLIDWORKS for Makers, fazendo algumas melhorias aerodinâmicas e estruturais no projeto original, que discuto em detalhes no vídeo abaixo. Para dimensionar o design para cima ou para baixo, determinei que era melhor trabalhar em terços. Em outras palavras, se o design básico estiver em uma escala de 100%, então eu poderia reduzir o design em um terço, para cerca de 67%, ou um terço, para cerca de 133%. Eu criei essas porcentagens de escala por dois motivos:

1. Eu queria pelo menos três aeronaves, e isso me dá lacunas de escala dramáticas o suficiente para que eu conseguisse três aeronaves que são notavelmente diferentes em tamanho, enquanto ainda conseguia encaixar suas peças nas camas da minha impressora 3D.

Eu poderia facilmente encontrar hardware métrico disponível em diâmetros que são divisíveis por 3. Por exemplo, o design básico usa tubos de fibra de carbono de 12 mm de diâmetro nas asas. Portanto, aumentar o design em 133% resultará em um tubo de asa de 16 mm de diâmetro e reduzir o design para 66% resultará em um tubo de asa de 8 mm de diâmetro.

No entanto, ao projetar algo que você deseja deslizar juntos, como um tubo de asa de fibra de carbono em um buraco, você precisa projetar um pequeno espaço entre as peças correspondentes para deixar espaço para variação no processo de fabricação e garantir que as peças deslizem livremente. . Por exemplo, normalmente projeto os orifícios que recebem tubos de asa de fibra de carbono para ter um diâmetro 0,4 mm maior que o tubo de fibra de carbono. Portanto, quero determinar as porcentagens de dimensionamento com base nos orifícios que recebem o hardware para garantir que mantenho a relação de ajuste nas aeronaves de diferentes tamanhos.

Aumentar o orifício de 12,4 mm de diâmetro para os tubos de asa para um orifício de 16,4 mm de diâmetro resulta em uma porcentagem de dimensionamento de 132,3% e reduzir o orifício de 12,4 mm de diâmetro para 8,4 mm de diâmetro resulta em uma porcentagem de dimensionamento de 67,7%. Então, foi isso que eu resolvi. O design básico tem uma envergadura de 60,5” e, quando reduzido para uma escala de 67,7%, tem uma envergadura de 41”. Quando dimensionado para uma escala de 132,3%, tem uma envergadura de 80” – que é um modelo realmente grande para uma aeronave R/C impressa em 3D.

 

Isso acabou sendo um projeto assustador, precisando construir e testar a mesma aeronave em três tamanhos diferentes. Apesar de enfrentar vários obstáculos, estou muito feliz com os resultados. Além disso, saí aprendendo uma lição valiosa, que é algo que adoro em projetos de engenharia como este. Eu sempre saio aprendendo algo novo, tanto do ponto de vista da engenharia quanto do comportamento humano.