[发明专利]3D打印一体化成型的无人机制造方法

摘要

本发明公开了一种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。

主权项

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。