如果你曾经到过Fictiv总部，无论是为我们的一个活动挑选部件，或只是简单地说嗨和聊天硬件，你可能已经看到我们的无人机原型。对于那些不熟悉它们的人来说，这些原型是一系列材料样品，以微型无人机的身体和腿的形式，以及组装和功能数控加工无人机．
这个项目出现了我们希望为两者开发一种凝聚力的样本集3 d打印技术和数控加工．最初的需求是模糊的，但是总体的想法是样本需要突出的用途、优点和缺点Fictiv的标准材料对于每个流程以及流程本身。此外，单个样品应组合成某种功能性产品。
经过快速的头脑风暴，模型无人机的想法诞生了，在接下来的三周里，我们构建了一个功能原型。在下面的段落中，我将重点介绍无人机设计的考虑因素、我们遇到的挑战以及我们在短时间内开发和翻译一个跨越一系列材料和工艺的单一设计时所吸取的经验教训。
为什么一个无人驾驶飞机吗?
除了无人机惊人的工程学的壮举，为什么我们选择这种产品作为材料样品？该决定基于以下几个标准：
- 开源设计：一个繁荣的社区正在没有知识产权限制的情况下开发无人机和无人机。这个丰富的知识库是一个很好的灵感来源，可以通过调整现有模型来适应需求，而不是从头开始，从而实现更快的开发。
- 功能多样性:无人机由设计和采购组件组成。这些设计包括适合在材料样本中展示的特征，包括有机几何体、二次成型、装配特征（紧固件接口、卡扣配合）和配合面。
- 易于采购：该项目的所有采购零件都是从网上找到的廉价迷你无人机上获取的。由于设计的机电部分从一开始就固定下来，只要总体尺寸和形状系数保持不变（总体尺寸略微放大），车身就可以简单地围绕这一部分进行设计。
- 自定义要求：而不是选择一些随机产品，无人机的设计要求相当预先确定。我们需要它有一个身体和腿;收获的组分必须适应内部;所有部件所需的所有部件都以直接组装方式组装;希望最终，无人机会飞！
打破模型
这将是直接复制购买的微型无人机的设计，但这将带走所有的乐趣的项目，并不是理想的几个原因。
首先，购买的无人机机身完全由注塑塑料制成。我们的材料样品都是3D打印和数控加工，有不同的设计考虑和约束;因此，模型需要不同，以说明这些过程中的可制造性。
其次，购买的身体只由上半身和下半身组成，包括腿。为了展示更多Fictiv材料的功能、优势和弱点，我决定将腿与身体分开。下面是每个设计部分的概述。对于每一个，都有一个制作零件的材料清单，包括特性的解释，以及一些考虑和最佳实践背后的个别设计。
身体上
材料:
值得注意的特性/挑战:
- 有机几何
- 螺丝的老板/加热插入
- Snap-fit伴侣
无人机机身的上半部分虽然是有机形状(除非绝对必要，否则一般应避免使用，以节省CNC的成本)，但在其他方面设计简单。在它的底部有三个大的螺杆凸台，用于连接身体的下半部分，和两个小螺杆凸台，控制板固定在上面。
在3 dp和CNC ABS在两个版本中，大凸台设计为具有压入和加热刀片，以创建可重复使用的坚固螺纹（塑料螺纹会随着时间的推移而磨损）；上数控铝版本，这些老板直接删除。
在每条腿的附着点上，有四个长方形的u形凹槽围绕着顶部的周长，有一个小肋。这是一种配合特性，适合在腿上挂钩，这是一种机制，将在下面的部分详细讨论，关于腿的设计。
要注意的第三种设计方面是该部分上的每个内部边缘，其中两个面相遇的角度小于180°，具有添加圆角（参见上面的图像，突出显示圆角）。虽然3D打印不必要，但当CNC是最终过程时，这绝对是至关重要的，因为这种类型的加工使用无法切割尖角的圆形工具。
身体底部
材料:
值得注意的特性/挑战:
- 有机几何
- 电池的口袋里
- 减重
从外部看，无人机的下半部分与上半部分非常相似。同样，设计是有机的，3DP过程往往处理很少的问题(除了可见的构建线)，但通常是昂贵的和耗时的CNC生产。
底部内部最突出的区域是矩形电池袋。它不是一个封闭的盒子，它对上面开放，并且两侧的底切凸缘有助于垂直约束电池。这种设计消除了需要额外的设置来从侧面加上口袋。虽然削弱功能需要一个名为Keyseat刀具的特殊数控工具，但它们是可以实现的，只要切割深度不太极端。哈维工具是常用刀具的良好资源，因此您可以确保您的设计可以生产。
在电池口袋周围有几个口袋（再次，以CNC工具计算），遵循部分形状的轮廓。这里唯一的功能是减轻重量，因为这个婴儿注定是空降！如果这不是一个要求，这些口袋真的只增加了结构的复杂性，并且应该遗漏。
腿
材料:
值得注意的特性/挑战:
- 按扣
- 电机配合
- 二次成型支脚（仅限3DP）
离开身体，腿是我们设计的下一个部分。这些都是用各种各样的印刷材料制作的，但由于铝的重量问题，只能用ABS进行加工(对微小的发动机来说，用金属做任何事情都太重了)。
这部分最具挑战性的特点是卡扣配合标签，其几何形状必须在几个印刷的修订上仔细调整（见上文），以确保在移动到CNC之前用无人机的紧密配合。如果适合太紧，我们就会在装配时冒险标签骨折。
以正确的尺寸制作马达口袋也有点棘手。3D打印材料，即使是高分辨率的材料，也会产生稍微弱小孔，所以在CAD中，它们必须比需要的更大。相反，CNC可以产生非常精确的特征，所以在整个腿的几何形状被确认后硬质材料，电机口袋再次被调整大小，以确保切割ABS塑料时不会太松。
第三个有趣的功能，只有在印刷版的这一部分是二次成型一个橡胶状踏上硬质材料腿（在CNC版本中，脚压紧腿部）。这种多材料印刷品是模拟多射击注塑部件的好方法，而无需切割昂贵的工具。
螺旋桨
材料:硬质材料
除了收获的部件，螺旋桨是我们唯一没有直接设计的部件。我们在网上找到了一个开源模型，并对其进行了缩放，这样道具就可以安装在电机轴上。我们把这些印在硬质材料只有，以削减数控成本。虽然简单，薄扭转几何形状的这部分将是相当困难的夹具和机器，没有主要的好处。事后来看,ABS-like本来可以一个更好的选择比VeroWhite更具长期耐用性（在正常使用过程中，我们曾多次中断）。
总装
一旦所有零件都被精制到令人满意的设计点，并且切割身体和腿的数控版本，就是时候组装了一切了！在设计阶段，大多数交配部件已经进行了测试，因此组装是微风（大多数）。
所有的电子元件都能顺利地安装在车身内，腿部的马达和发光二极管也是如此。按照计划，螺旋桨上的孔尺寸略小，所以它们平稳地贴合在发动机轴上。最大的挑战是小心翼翼地将腿上的电线穿过贴片下面的通道，进入身体，然后在不挤压电线的情况下将腿折到位。这需要多组人手，并且肯定会在未来的修订版中重新配置。组装好无人机后，真正的问题是，它能飞起来吗?答案是:有点。
第一次试验的结果是，虚拟的无人机在我们的试验台上滑行，而不是实际飞行。一切正常，我们为什么不在空中？可能有几个因素（更坚固的螺旋桨肯定会有帮助），但简单的答案是重量。使用设计中的电子元件比原来的设计放大了大约20%，这将一切推到了其操作能力的极限。再加上车身是铝合金的，而不是塑料的，这似乎让人惊讶的是，竟然有任何运动。事实上，将铝制车身更换为beplay客户端下载加工ABS其中一款的性能稍好一些——对于第一个完整组装的原型来说，这已经相当不错了，但仍有改进的空间。
主要收获
在三周的冲刺中创建整个产品可能是一个紧张的磨损，但它也是一个非常有价值的学习过程。在设计和工程的世界中，如果您不允许它，您的工作永远不会结束 - 如果您没有让它 - 始终有一个设计变更，或者更多的设计略有调整。有一个时间限制对于你的理智来说可能是一件好事，因为它迫使你快速迭代。这将揭示有关您的设计的宝贵洞察力，而不是稍后在开发周期中，何时改变可能是昂贵的，更难以实施. 以我们的虚拟无人机为例，我们不仅通过不同类型的3D打印快速改进了我们的设计，然后过渡到机械加工的塑料和金属，而且我们在每个步骤中创建的原型清楚地展示了每种材料最擅长的突出显示和测试。随着我们向我们的平台添加更多的材料和流程，我希望重新审视这个项目。我已经可以通过从加工到成型（提示：更薄的墙）来想象许多改进和效率的引入，所以请继续关注！同时，请查看Fictiv功beplay客户端下载能指南获取您自己项目所需的信息。
