3D Printed Drone

3D 프린터 드론 디자인 및 제작


마크포지드(Markforged)는 산업용 카본 파이버 프린터는 산업 현장에서 강력한 힘을 자랑합니다. 마크포지드의 X시리즈는 부품의 크기, 강성, 표면 품질에 있어 기대 이상의 놀라움을 안겨 주었습니다. 오늘은 마크포지드의 산업용 프린터를 이용한  일체형 드론 바디 프린팅과 비행 품질을 위해 어떻게 부품을 제작하였는지 소개 드립니다.



Drone Requirements


3D 프린팅을 이용한 드론을 설계 할 때 우선적으로 고려한 4가지 핵심 사항이 있습니다. ​ ​​1. Uni-body :  드론의 주요 구조가 일체형이 되어 연결 부분의 취약점이 없어야 합니다.   ​ 2. 기타 하드웨어 장착  최종 제품에는 기성 컨트롤 및 모터를 사용하기로 결정했습니다. 이것은 모든 중요한 구성 요소와 배선이 드론 내부에  쉽게 잘 배치되어어햐 함을 의미합니다. 이차적으로 하드웨어는 여러 프로토 타입 테스트를 반복 할 때 쉽게 탈착 할 수 있어야 했습니다.  ​ 3. 서포트 없이 오닉스로 인쇄  유니 바디 드론은 시간이 많이 소요되는 출력물입니다. ​자체적으로 무인 항공기는 220 세제곱센티미터 이상의 오닉스를 요구합니다. ​우리는 드론 제작 시간을 최대 3 일 이내로 제한하기를 원했으며 이는 카본파이버 사용을 최소화하거나 완전히 배제 하는 것을 의미했습니다. ​ 4. X 시리즈 Build Plate에 맞추기  이것은 간단해 보일 수도 있지만, 프로펠러 배치에 있어 창의성이 필요한 작업이었습니다. 다음 섹션에서 프로펠러 배치에 대해 자세히 설명하도록 하겠습니다. .


Design


프로펠러는 직경이 245mm 였고 빌드 플레이트는 Y 방향으로 250mm 밖에되지 않았습니다. 우리가 모터 마운트에 필요한 50mm의 공간을 추가로 고려하면 앞뒤 프로펠러가 스케치에서 같은 공간을 차지한다는 것을 의미합니다. 프로펠러가 서로 부딪치게되면 치명적일 수 있습니다만 꽤 쉬운 해결책이 있었습니다. 앞쪽 프로펠러의 높이 보다 위쪽으로 뒤쪽 두 프로펠러를 위치시켜 서로 다른 공간에서 간섭 없이 프로펠러가 자유롭게 작동할 수 있게 하였습니다.



우리는 드론 출력 모델이 서포트 없이 잘 프린팅 되도록하는 데에 중점을 두었습니다. 70도 경사면에서도 서포트를 만들지 않는 기능 덕분에 디자인을 수정할 필요가 없었습니다. 우리의 파일을 아이거(마크포지드 SW)에 업로드 하였고 프린팅 하는 데 약 48시간 밖에 걸리지 않는다는 사실에 놀라움을 금치 못했습니다.




이것이 이야기의 간결한 끝처럼 보일지 모르지만 그렇지는 않았습니다. 첫 번째 무인 항공기는 작동은 했지만 모든 것이 정확히 작동하지는 않았습니다. 그래서 조금씩 디자인을 수정해야 했고 최종적으로는 개선 버전을 제작하였습니다.

개선된 드론 디자인

마크포지드의 산업용 3D 프린터인 X 시리즈의 용이성과 속도 덕분에 엄청난 크기의 프로토 타입의 제작과정은 어렵지 않았습니다. 또한 성능면에서 개선된 3D 프린팅 드론은 우리의 기대치를 넘는 결과를 보여주었습니다. 

시험 비행