Nasıl 4d Baskı Yeniden yapılandırılabilir Drone Bileşenlerinin Üretimini Ne Kadar Değiştiriyor

4D Baskı Nedir?

4D baskı, ısı, nem, ışık, manyetik alanlar veya pH değişiklikleri gibi dış uyaranlar dışında önemli bir evrim temsil eder. Bu malzemeler, genellikle "programlanabilir madde" veya "akıllı malzemeler" olarak adlandırılır.

Örneğin, Skylar Tibbits tarafından 2013 yılında MIT Self-Assembly Lab'de 4D baskı, hidrogels, form-memory polimerleri ve kompozitler, farklı genişleme oranları veya aktivasyon eşleri ile gömülüdür. Örneğin, bir su-responsif malzeme ile baskılanmış bir dizi kendini bir araya getirebilen, kendi kendini yapılandıran bir şekilde dışsal bir şekilde baskıya yol açan bir şekilde yapılandırılabilir.

Pratik uygulamalar, malzeme kompozisyonu, baskı parametrelerini ve değişimi tetikleyen çevresel koşullar üzerinde kesin bir kontrol gerektirir. Araştırma kurumları ve şirketler, tekrarlanan dönüşümlere dayanabilecek yeni polimerler ve kompozitler geliştiriyorlar, daha önce sadece karmaşık zamanlardaki yetenekleri ortaya koyarlar. 4D baskı pazarı hızla büyümeye devam ediyor, havacılık bileşenlerine kadar yapılan uygulamalarla.

Yeniden yapılandırılabilir Drone Bileşenleri 4D Printing tarafından kullanılabilir

Bugün jetonlar genellikle sabit-geometri makineleridir. Kanatları, fuselage ve paraload baylar, sınırlı sayıda koşul seti için tasarlanmıştır. Yeniden yapılandırılabilir bileşenler, birden fazla görev profilinde performansları dramatik bir şekilde artırabilir. 4D baskı, değişkenin üretimine izin verir, örneğin, 4Dprinted reurable parçaların bir etki haline geldiği en umut verici alanlardır.

Adaptif Morphing Kanatları

Camber, yön oranı veya süpürücük açı, farklı uçuş rejimleri karşısında asansörü optimize edebilir. Geleneksel morfing kanatlar ağır hareketçilere, menajerlere ve kayma mekanizmalarına dayanır. 4D baskı alternatif sunar: Texas Üniversitesi'nde baskı yapan bir kanat, yüksek çözünürlükte 4D baskıya maruz kaldığında, yüksek hızlı bir şekilde hareket eden 15 saniye boyunca dört boyutlu bir kanat ortaya çıkar.

Kendi kendini kınayan

Drones genellikle eşitsiz arazi üzerinde arazi. 4D-printed indüksiyonlar etki yaratabilir ve sonra kendini savunma araçlarına karşı hassas bir şekilde korumalıdır. serinlenen (veya yumuşak olduğunda), strut iniş ve sonra pozisyona uygun olabilir.Bu, kas taşıma riskini azaltır ve hassas maaş yüklerini korur.

Değişkenler Bays

Payload kapasitesi, drone tasarımında sürekli bir ticarettir. 4Dprinted bölmeler ile, kargo yük yüklenir ve boş zaman sözleşmeyi genişletdiğinde, dronelar belirli bir yüksekliğe veya sıcaklığa ulaşmadan daha büyük eşyaları açabilir.Arsa hattında hassas bir hidroelektrik serbest bırakmak için swell'i bir paket tutmak ve sonra düşük birrag şekline geri döndürebilir. Alternatif olarak, bir şekilde, bir form açma çerçevesi yalnızca belirli bir yüksek irtifaya veya sıcaklıktan sonra açıklanabilir.

Kendi kendini dikte eden yapılar

Drone çerçeveleri tekrar tekrarlanan stres, özellikle de kollar ve vücut arasındaki eklemlerde deneyimlenir. Micro-cracks ikna edebilir ve çatlaklara yol açabilir. 4Dprinted eklemler içeren mikro-encapsated iyileştirici ajanlar veya geri dönüşümlü polimer bağlar hala yüksek dolaplar için deney yapabilirken (yoğunlar veya güneş ışığı ile), malzeme yumuşatılır ve çatlakları kırar.

Yeniden yapılandırılabilir Pereller Blades

Pereller verimliliği bıçak pistine, şekil ve sertlike bağlıdır. 4Dprinted bıçaklar Autodesk ve MIT gibi eğrileri hız veya hava basıncına yanıt verebilir, itme ve gürültüyü optimize eder. yüksek RPM'de düze çıkan bir bıçak, düşük RPM'deki eğrileri azaltırken, Autodesk ve MIT gibi şirketler, uçuş sırasında saldırı açılarını değiştiren 4Dprinted pervane prototipleri üzerinde işbirliği yapabilirler.

4D Printing in Drone Manufacturing

4D baskıyı drone bileşenleri için kabul etmek basit yeniden yapılandırmanın ötesinde avantajlar sağlar. Bu avantajlar geleneksel drone üretiminde birçok ağrı noktası ele alır: ağırlık, montaj karmaşıklığı, dayanıklılık ve maliyet.

• [FONTNT:0]Weight Re[[DÜT:1) - Akıllı malzemeler, kalıp dikişleri ve mekanik eylemcilerden daha hafiftir. 4D baskılı kanat, servolarla kıyaslanmış bir tasarımdan daha az ağırlık alabilir. Daha düşük ağırlık doğrudan daha uzun uçuş zamanlarına çevirir ve daha fazla maaş yükü kapasitesine bağlanır.
• [FONT:0)Fewer Moving Parçalar[[Dönetici:0)[Döneticiler) [Döneticiler) ile yeniden yapılandırılır, mekanik eklemler değil. Bu, dişliler, yataklar ve motorlar gibi son derece basit, daha güvenilir bir sistemdir.
• [FONT=0]Ürün olmadan · 4D baskı dijital dosyaları kullanır, bu nedenle bir tasarım sadece yazılım modifikasyonlarını gerektirir. Özel drone bileşenleri belirli görevler için (örneğin, yüksek irtifa vs şehir manevrası için bir kanat) pahalı kalıplar veya jigs olmadan talep üzerine üretilebilir.
• [FONT:0] Kendi kendine iyileştirici bir şekilde gelişmiştir.[[Dönetici:0) – Tüm bileşenlere uygulanabilir olmasa da, kendi kendine özgü özellikler, yedekler için ihtiyacı büyük ölçüde azaltabilir. Bir ortak, kısa bir ısıtma döngüsünden sonra kendini tamir edebilir.
• [FONT:0)Redüktör ve Inventory[[Döntilmiş bölüm) - Tek bir 4D baskılı parça, geleneksel olarak üretilen parçalara kadar değişebilir. Örneğin, değişen bir yük körü, farklı büyüklükteki konteynerlere olan ihtiyacı ortadan kaldırır.
• [FONT:0)Enerji Verimliliği[[DÜT:1) - Malzeme değişikliği ile yeniden yapılandırılması genellikle işletim servo motorlarından daha az enerji harcar. Bir form-memory polimerin bir dönüşümü tetikleyecek kısa bir ısıya ihtiyacı vardır, ancak bir servo sürekli bir pozisyon korumak için güçlendirilmelidir.

Bu avantajlar, düşük maliyetli hacimlerde üreten drone üreticileri için özellikle çekici hale gelir veya hızlı tasarımlara ihtiyaç duyar. Teknoloji hala maturing, ancak erken kabul edenler performans ve üretim esnekliğinde önemli gelişmeler rapor eder.

Anahtar Malzeme ve İmalat Süreçleri

4D baskının arkasındaki malzemeleri anlamak, drone bileşenlerindeki potansiyelini değerlendirmek için önemlidir. Ana sınıflar şekli işaret polimerler (SMPs), hidrogels, sıvı kristal elastomerler ve manyetik kompozitler içerir.

Bu malzemeler, birden fazla filament veya reçineyi aynı anda işleme yeteneğine sahip 3D yazıcıları değiştirilmiştir. Örneğin, bir yazıcı yapısal iskelet ve bir form açma polimeri olarak, aktif element olarak "çok boyutlu" modelleme modeli ve çok-jet fotopolimerizasyon yaygın platformlar olarak depolanabilir.

Bir meydan okuma, mevcut malzemelerin yorgunluk degradları performanstan önce geçebileceği sınırlı sayıda döngüdür. Araştırmacılar defalarca tetiklenen ağlarla bağlantı kurabilirler. Başka bir zorluk yanıt hızı: birçok hidrogels gerçek zamanlı uçuş düzenlemeleri için çok yavaş olabilir. ancak, puls ısıtma veya mikro ölçekli eylemcilerle, SMP'ler bir saniye içinde şekil değiştirebilirler.

Mevcut Araştırma ve Pilot Projeler

Birkaç kurum ve şirket havacılık uygulamaları için 4D baskı geliştiriyor. Aşağıdaki örnekler sanat devletini gösteriyor.

• [FONTA Langley Research Center[[DDDDD-printed kanat, hava akışını kontrol etmek için morflar test etti. Proje, curvature'ı tekrar değiştirebilecek bir form-memory polimer kompozit kullandı. İlk sonuçlar, asansör-todrag oranına kıyasla, gerekli mekanik bağlantılara kıyasla% 15 artış gösterdi.
• [FONT:0]Kendi kendine benzeyen bir Lab[DDDD baskı için bilinen, laboratuvar, başlangıçtan sonra iş başında kendini çalıştıran drone kollarına sahip olduğunu gösterdi. Kollar yazdırıldıktan sonra, belirli bir sıcaklığa maruz kaldığı zaman bir yarıkır şekline katlamıştı.
• [Üye Tarihi: 0] Maryland Üniversitesi[[[DÜye Tarihi: 0 3) Araştırmacılar, iniş sırasında 4D baskılı "seçmiş" yapılar geliştiriyorlar ve iniş sırasında sertleşmişler için.
• [FONT:0]Airbus ve Fraunhofer Enstitüsü) - Ortak bir projede, drone ödeme yük salıverme için 4D baskılı latch mekanizması yarattı. latch, mevcut bir baskıyla gömülü bir şekilde telin geçtiğinde açılıyor.

[FONTD:0]Kendi kendine benzeyen Lab[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜSÜSÜDÜDÜSÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜDÜDÜŞÜNÜŞÜNÜ: 2)NASA Aeronautics Araştırma Görevi[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜN) , Birkaç Uçuş Testleri Belgeler Belgeler Belgeler Belgeler Belgeler Arası Araştırması (Ö)

Genişleme Kabul Etmeye Karşı Mücadele

Onun sözüne rağmen, 4D baskı henüz drone bileşenleri için ana üretim tekniği değildir. Birkaç engel geniş ticari kullanım görmeden önce üstesinden gelmelidir.

• [FONT:0)Malzeme Şişman ve Uzunevlilik[Dönetici:0)Maliyeler [Döneticiler: 0,5|Düzersizler için, birçok akıllı malzeme, sık uçan uçaklar için, bileşenler binlerce dönüşümden hayatta kalmalıdır. Araştırmacılar, moleküler bağları iyileştirebilecek eşdeğerli ağ ve vitrimerleri keşfediyorlar, ancak bunlar henüz üretim için hazır değil.
• [FONT:0)Environmental Hassasiyet[Dönetici: 0)[Dönetici: 0 )- Moisture-triggered Hidrogels, kuru iklimlerde güvenilmez, ısı etkinleştirilmiş SMP'ler güneş veya motor ısısından rahatsız olabilir. Encapsulation and multi-stim malzemeleri (e.g, ısı + ışık) yanlış tetikleyicileri azaltabilir, ancak karmaşıklığı ekleyin.
• [[D FONT:0) Hassasiyet ve Ölçeği - Multi-mal 4D yazıcılar standart 3D yazıcılardan daha yavaş ve daha az hassastır. Büyük drone bileşenleri (örneğin, 2 metre kanatpan) Stratasys ve HP'den gelen endüstriyel yazıcılar tek bir parça olarak baskı yapmak zordur.
• [FONT=0]Certification and Test[Dönetici] – Havacılık yetkilileri herhangi bir uçuş-kırık bileşen için titiz bir test gerektirir. A morfing kanat veya kendi kendine özgü bir ortak, beklenen koşullarda güvenilir bir şekilde çalışmalıdır.Mevcut standartlar eksikliği 4D baskılı parçalar için.
• [FONT:0] Tasarım Kompleksi[[Döneticileri)[Döneticileri)[değiştir | kaynağı değiştir] – Dinamik yükler altında malzeme davranışını dikkatli bir şekilde simülasyon gerektirir. Birkaç mühendis hem 3D baskı hem de akıllı malzemelerde eğitim alır, özel bir yetenek tasarlar.

Bu zorlukların ele alınması, malzeme bilim adamları, drone üreticileri ve sertifikasyon organları arasında işbirliği gerektirecektir.Geçmiş araştırmalar kalıcı, kendini gerçekleştirme materyalleri önümüzdeki beş yıl içinde güvenilirlik boşluğunun kapanacağını umut eder.

Future Perspectives: 4D Printing ve Drones Nerede Başlıyor

4D'nin diğer teknolojilerle birlikte baskı yapması – yapay zeka, yumuşak robotlar ve dağıtılmış üretim gibi – droneların ne yapabileceğini yeniden tanımlamak için.

[[DÜDÜT:0)On-Demand Manufacturing[DÜT:1) – 4D baskı daha hızlı hale gelirken, uçaklar küçük bir yazıcı ve geri yükleme parçaları görev sırasında taşıyabilirler. Bir drone iniş dişlisini kırabilir, kendini tamir etmek için bir ortak ısıtabilir veya hatta bir filament rolle yeni bir parça yazdırır.

[FONT:0]Swarm Reformurasyon[[Dönetici: 1 ) – Harvard'ın Wyss Enstitüsü'nde birçok küçük drone birbirine sıkı bir yapı oluşturmak için bir araya gelebilir, ancak mevcut konektörler dışsal güç olmadan bir araya gelebilir.

[FONT:0)Environment-Adaptive Drones[[DDÜT:1) – Orman arama ve kurtarma için tasarlanmış bir drone, sıkı boşluklarla karışmak için gerekli olabilir. 4D-tıplamalı silahlarla sıkı bir şekilde genişletilebilir, sonra açık havada istikrar için uzatılabilir, tek bir drone'un sınırlı ve açık alanlarda çalışmasına izin verir. Benzer şekilde, çevreye (asker veya vahşi yaşam gözlem) karışması için bir drone.

[FONT:0) Enerjinin Enerjilendirilmesi[DD-printed yapılar, su akışından enerji elde ettiklerinde küçük miktarda elektrik üretebilirler.

Endüstri analistleri 2030 yılına kadar, ticari drone bileşenlerin önemli bir kısmı 4D baskılı akıllı malzeme biçimini içerecektir. bariyerler düşüyor ve erken kabulcılar performans ve veritabanlığı elde etmek için hazırlanıyor.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

4D baskı sadece 3D baskı üzerinde artış değildir - temel olarak üretilen bir kısım ve çevresi arasındaki ilişkiyi değiştirir. drone bileşenleri için, bu, uçuşta uyum sağlama yeteneği anlamına gelir, hasar onarımı ve mekanik karmaşıklığı azaltırken, malzeme dayanıklılık, sertifikasyon ve tasarım araçları kalırken, yakın gelecekteki drone bileşenleri ile ilgili olarak açık olacaktır.

Mühendisler ve ürün tasarımcıları, önceden kalmaya çalışan tasarımcılar için, şimdi, hakemli dergilerde 4D baskı ile deney zamanı ve özel inşaatlar için.Bu makalede listelenen kaynaklar, teknikleri ve malzemeleri öğrenmek için başlangıç noktası sağlar.Teknolojiler tarafından belgelenenler[DDDDDD baskı) ve ADDS gibi endüstri olayları için 4D Printing 3D ve 4D Printing in 4D Printing in 4D Printing ile ilgili drone ile ilgili vaka çalışmaları.