Fusion Board - 3D tlačený elektrický skateboard: 5 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Tento návod je prehľadom postupu zostavenia dosky Fusion E-Board, ktorú som navrhol a postavil počas práce v 3D Hubs. Projekt bol poverený propagáciou novej technológie HP Multi-Jet Fusion, ktorú ponúka 3D Hubs, a predstavením viacerých technológií 3D tlače a toho, ako ich možno efektívne kombinovať.

Navrhol som a zostrojil elektromotorický longboard, ktorý je možné použiť na krátke až stredne dlhé cesty alebo v kombinácii s verejnou dopravou, aby ponúkol oveľa širší dojazd. Má vysokú maximálnu rýchlosť, je veľmi obratný a ľahko sa prenáša, keď sa nepoužíva.

Krok 1: Proces návrhu

Projekt som zahájil identifikáciou hlavných štandardných komponentov longboardu; nákladné autá, paluba a kolesá. Tieto boli mimo policových častí, takže som ich použil ako východiskový bod návrhu. Prvou fázou bol návrh hnacieho ústrojenstva, ktorý zahŕňal úchytky motora, nastavenie prevodových stupňov a zahŕňal určité úpravy nákladných automobilov. Veľkosť a poloha držiakov motora by určovala veľkosť a umiestnenie skriniek, takže bolo dôležité, aby to bolo dokončené ako prvé. Vypočítal som požadované požiadavky na maximálnu rýchlosť a krútiaci moment, ktoré mi potom umožnili vybrať motory a batériu pre dosku. Vypočítal sa tiež prevodový pomer a vybrali sa veľkosti remeníc spolu s dĺžkou hnacieho remeňa. To mi umožnilo vypočítať správnu veľkosť držiakov motora, čo zaistilo dobre napnutý remeň.

Ďalšou fázou bol návrh krytov batérie a regulátora rýchlosti (ESC). Vybraná paluba pozostáva prevažne z bambusu, takže je dosť flexibilná a ohýba sa v strede. Výhodou je pohodlná jazda, pretože absorbuje nerovnosti na ceste a neprenáša ich na jazdca. To však tiež znamená, že na uloženie batérie a elektroniky je potrebný delený kryt, pretože kryt s plnou dĺžkou by sa nemohol ohýbať s doskou a počas prevádzky by sa dotýkal zeme. Elektronické regulátory rýchlosti (ESC) boli kvôli elektrickým obmedzeniam umiestnené najbližšie k motorom. Pretože sú motory pripevnené k nákladným vozidlám, poloha sa počas zákrut mení, takže kryt musel byť navrhnutý tak, aby umožňoval voľný priestor od motorov.

Batériový systém bol umiestnený na druhom konci paluby a nachádzala sa v ňom elektronika súvisiaca s napájaním. To zahŕňalo batériu, ktorá sa skladala z 20 lítium -iónových batérií 18650, systému správy batérií, vypínača a nabíjacej zásuvky.

Na celý proces návrhu som použil Autodesk Fusion360, tento softvér mi umožnil rýchlo modelovať súčiastky vo vnútri hlavnej zostavy, čo značne urýchlilo čas vývoja. Tiež som použil simulačné funkcie vo Fusion360, aby som zaistil, že diely budú dostatočne silné, najmä držiaky motora. To mi umožnilo skutočne zmenšiť veľkosť úchytiek, pretože som mohol overiť požiadavky na pevnosť a priehyb a odstrániť materiál pri zachovaní vhodného bezpečnostného faktora. Po dokončení procesu návrhu bolo veľmi jednoduché exportovať jednotlivé diely pre 3D tlač.

Krok 2: Pohonné ústrojenstvo

Najprv som dokončil stavbu hnacieho ústrojenstva, aby som zaistil primeranú vzdialenosť pre kryt elektroniky. Vybral som nákladné autá Caliber, pretože majú štvorcový profil, ktorý bol ideálny na upnutie držiakov motora. Náprava bola však príliš krátka na to, aby bolo možné použiť dva motory na tom istom nákladnom vozidle, takže som to potreboval predĺžiť, aby sa kolesá zmestili.

Dosiahol som to tak, že som vyrúbal časť hliníkového telesa vešiaka nákladného auta a odhalil som viac oceľovej nápravy. Potom som odrezal väčšinu osi, pričom som nechal asi 10 mm, ktoré som potom mohol prevliecť matricou M8.

Potom bolo možné naskrutkovať spojku a k tomu pridať ďalšiu závitovú nápravu, ktorá nápravu účinne predĺžila. Na trvalé zaistenie spojky a novej nápravy som použil poistnú zmes Loctite 648, aby som sa ubezpečil, že sa počas používania neodskrutkuje. Vďaka tomu sa oba motory zmestili na nákladné auto a poskytol dostatok priestoru pre kolesá.

Hnacie ústrojenstvo bolo primárne tlačené pomocou technológie HP Multi-Jet Fusion, aby sa zaistila tuhosť a pevnosť počas vysokého zrýchlenia a brzdenia, kde by sa prenášali najväčšie sily.

Na zablokovanie zadných kolies bola navrhnutá špeciálna kladka, ktorá bola potom k remenici motora pripojená pásom HTD 5M. Na ochranu zostavy kladky bol pridaný kryt s 3D potlačou.

Krok 3: Rebrá

Jedným z hlavných návrhových rozhodnutí, ktoré som urobil, bolo oddeliť kryty, čo viedlo k čistému vzhľadu a umožneniu fungovania flexibilnej plošiny bez akejkoľvek zvýšenej tuhosti voči krytom. Chcel som sprostredkovať funkčné aspekty technológie HP Multi Jet Fusion, a tak som sa rozhodol vytlačiť FDM hlavné telo rozvádzačov, čo znížilo náklady, a potom diely HP použiť na ich podopretie a prichytenie na palubu. To poskytlo zaujímavú estetiku a zároveň bolo veľmi funkčné.

Krabičky s potlačou FDM boli rozdelené na polovicu, aby sa uľahčila tlač, pretože podporný materiál bolo možné odstrániť z vonkajšieho povrchu. Deliaca čiara bola starostlivo umiestnená tak, aby zaistila, že bude skrytá v časti HP pri upnutí na dosku. Boli pridané otvory pre spoje motora a na miesto boli prilepené pozlátené konektory striel

Vložky do závitu boli vložené do bambusovej paluby, aby zaistili skrinky k doske, a boli brúsené v jednej rovine s povrchom dosky, aby sa zabezpečilo, že medzi palubou a krytom nie je žiadna medzera.

Krok 4: Elektronika

Elektronika bola starostlivo vybraná, aby bola doska výkonná, ale aj intuitívna. Táto doska by mohla byť potenciálne nebezpečná, ak by došlo k akýmkoľvek poruchám, takže spoľahlivosť je veľmi dôležitým faktorom.

Batéria sa skladá z 20 samostatných lítium-iónových článkov 18650, ktoré sú bodovo zvarené a vytvoria batériu 42 V. 2 články sú zvárané paralelne a 10 v sérii; bunky, ktoré som použil, boli Sony VTC6. Na zváranie niklových pútok som použil bodovú zváračku, pretože spájkovanie vytvára príliš veľa tepla, ktoré môže poškodiť článok.

Energia z krytu batérie bola prenášaná do skrinky regulátora rýchlosti pomocou plochého pleteného kábla, ktorý bol vedený tesne pod uchopovacou páskou na hornej strane paluby. To umožnilo „skryť“káble a eliminovalo potrebu viesť káble na spodnej strane, čo by vyzeralo škaredo.

Pretože ide o dosku s dvoma motormi, na nezávislé ovládanie každého motora sú potrebné dva regulátory rýchlosti. Na túto zostavu som použil regulátor rýchlosti VESC, čo je ovládač špeciálne navrhnutý pre elektrické skateboardy, vďaka ktorému je pre toto použitie veľmi spoľahlivý.

Použitými motormi je 170 kV 5065 bežcov, ktoré môžu produkovať každý 2 200 W, čo je pre túto dosku veľa energie. Pri súčasnom nastavení prevodu je maximálna rýchlosť dosiek okolo 35 MPH a veľmi rýchlo akceleruje.

Poslednou fázou bolo vytvorenie diaľkového ovládača na ovládanie dosky. Vzhľadom na jednoduchšiu obsluhu bol uprednostnený bezdrôtový systém. Bolo však dôležité zaistiť vysokú spoľahlivosť prenosu, pretože pokles komunikácie môže mať vážne problémy s bezpečnosťou, najmä pri vysokých rýchlostiach. Po otestovaní niekoľkých protokolov rádiového prenosu som sa rozhodol, že pre tento projekt bude najspoľahlivejšia rádiová frekvencia 2,4 GHz. Použil som štandardný RC automobilový vysielač, ale veľkosť som výrazne znížil prenesením elektroniky do malého ručného puzdra, ktoré bolo vytlačené 3D.

Krok 5: Hotová nástenka a propagačné video

Projekt je teraz dokončený! Vytvorili sme celkom úžasné video z predstavenstva v prevádzke, na ktoré sa môžete pozrieť nižšie. Veľká vďaka 3D Hubs za to, že mi umožnili vykonať tento projekt - pozrite sa tu na všetky svoje potreby 3D tlače! 3dhubs.com