Fusion Board - สเก็ตบอร์ดไฟฟ้าพิมพ์ลาย 3 มิติ: 5 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:07

คำแนะนำนี้เป็นภาพรวมของกระบวนการสร้างสำหรับ Fusion E-Board ที่ฉันออกแบบและสร้างขณะทำงานที่ 3D Hubs โปรเจ็กต์นี้ได้รับมอบหมายให้ส่งเสริมเทคโนโลยี HP Multi-Jet Fusion ใหม่ที่นำเสนอโดย 3D Hubs และเพื่อแสดงเทคโนโลยีการพิมพ์ 3D ที่หลากหลายและวิธีที่พวกเขาสามารถรวมเข้าด้วยกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ฉันออกแบบและสร้างกระดานลองบอร์ดแบบใช้มอเตอร์ไฟฟ้า ซึ่งสามารถใช้ได้สำหรับการเดินทางระยะสั้นถึงปานกลาง หรือใช้ร่วมกับการขนส่งสาธารณะเพื่อให้มีระยะการเดินทางที่กว้างกว่ามาก มีความเร็วสูงสุด คล่องตัวมาก และพกพาสะดวกเมื่อไม่ใช้งาน

ขั้นตอนที่ 1: กระบวนการออกแบบ

ฉันเริ่มโครงการโดยระบุส่วนประกอบมาตรฐานหลักของกระดานลองบอร์ด รถบรรทุกดาดฟ้าและล้อ สิ่งเหล่านี้ไม่ได้อยู่บนชั้นวาง ฉันจึงใช้สิ่งเหล่านี้เป็นจุดเริ่มต้นของการออกแบบ ขั้นตอนแรกคือการออกแบบระบบขับเคลื่อน ซึ่งรวมถึงแท่นยึดมอเตอร์ การตั้งค่าเกียร์ และการดัดแปลงบางอย่างในรถบรรทุก ขนาดและตำแหน่งของแท่นยึดมอเตอร์จะเป็นตัวกำหนดขนาดและตำแหน่งของเปลือกหุ้ม ดังนั้นจึงต้องทำให้เสร็จก่อน ฉันคำนวณความเร็วสูงสุดและแรงบิดที่ต้องการ ซึ่งทำให้สามารถเลือกมอเตอร์และแบตเตอรี่สำหรับบอร์ดได้ คำนวณอัตราส่วนเกียร์และเลือกขนาดรอกพร้อมกับความยาวของสายพานไดรฟ์ สิ่งนี้ทำให้ฉันสามารถกำหนดขนาดที่ถูกต้องของตัวยึดมอเตอร์ ซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่าสายพานมีความตึงอย่างดี

ขั้นต่อไปคือการออกแบบกล่องหุ้มแบตเตอรี่และตัวควบคุมความเร็ว (ESC) ดาดฟ้าที่เลือกนั้นส่วนใหญ่ประกอบด้วยไม้ไผ่จึงค่อนข้างยืดหยุ่นและงอได้มากตรงกลาง มีข้อดีคือสบายในการขับขี่ เนื่องจากดูดซับการกระแทกบนท้องถนน และไม่ส่งต่อไปยังผู้ขี่ อย่างไรก็ตาม นี่ยังหมายความว่าจำเป็นต้องมีกล่องหุ้มแบบแยกสำหรับใส่แบตเตอรี่และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากกล่องหุ้มที่มีความยาวเต็มจะไม่สามารถโค้งงอกับบอร์ดได้ และจะสัมผัสกับพื้นระหว่างการใช้งาน ตัวควบคุมความเร็วแบบอิเล็กทรอนิกส์ (ESC) ถูกวางไว้ใกล้กับมอเตอร์มากที่สุดเนื่องจากข้อจำกัดทางไฟฟ้า เนื่องจากมอเตอร์ถูกต่อเข้ากับรถบรรทุก ตำแหน่งจึงเปลี่ยนไปในระหว่างการเลี้ยว ดังนั้น โครงตู้จึงต้องได้รับการออกแบบมาเพื่อให้สามารถเว้นระยะห่างของมอเตอร์ได้

ระบบแบตเตอรี่ถูกวางไว้ที่ปลายอีกด้านของดาดฟ้าและจัดวางอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เกี่ยวข้องกับพลังงาน ซึ่งรวมถึงก้อนแบตเตอรี่ที่ประกอบด้วยเซลล์ลิเธียมไอออน 18650 จำนวน 20 เซลล์ ระบบจัดการแบตเตอรี่ สวิตช์เปิด/ปิด และช่องเสียบชาร์จ

ฉันใช้ Autodesk Fusion360 ในกระบวนการออกแบบทั้งหมด ซอฟต์แวร์นี้ช่วยให้ฉันสร้างแบบจำลองส่วนประกอบภายในชุดประกอบหลักได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งช่วยเร่งเวลาในการพัฒนาได้มาก ฉันยังใช้คุณสมบัติการจำลองใน Fusion360 เพื่อให้แน่ใจว่าชิ้นส่วนต่างๆ จะแข็งแรงเพียงพอ โดยเฉพาะที่ยึดมอเตอร์ วิธีนี้ช่วยให้ฉันสามารถลดขนาดของฐานยึดได้จริง เนื่องจากฉันสามารถตรวจสอบข้อกำหนดด้านความแข็งแรงและการโก่งตัว และนำวัสดุออกในขณะที่ยังคงรักษาปัจจัยด้านความปลอดภัยที่เหมาะสม หลังจากขั้นตอนการออกแบบเสร็จสิ้น การส่งออกแต่ละส่วนสำหรับการพิมพ์ 3 มิติทำได้ง่ายมาก

ขั้นตอนที่ 2: ระบบขับเคลื่อน

ฉันสร้างระบบขับเคลื่อนให้เสร็จก่อน เพื่อให้แน่ใจว่ามีระยะห่างที่เหมาะสมสำหรับกล่องหุ้มอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ฉันเลือกใช้รถบรรทุก Calibre เนื่องจากมีรูปทรงสี่เหลี่ยมจัตุรัสซึ่งเหมาะสำหรับการยึดแท่นยึดมอเตอร์ไว้ อย่างไรก็ตาม เพลาสั้นเกินไปเล็กน้อยที่จะอนุญาตให้ใช้มอเตอร์สองตัวในรถบรรทุกคันเดียวกัน ดังนั้นฉันจึงจำเป็นต้องขยายส่วนนี้เพื่อให้ใส่ล้อได้พอดี

ฉันทำได้โดยการตัดโครงไม้แขวนรถบรรทุกอะลูมิเนียมบางส่วนออก ทำให้เห็นเพลาเหล็กมากขึ้น จากนั้นฉันก็ตัดเพลาส่วนใหญ่ลง โดยเหลือประมาณ 10 มม. เพื่อให้สามารถร้อยด้ายด้วยดาย M8 ได้

จากนั้นสามารถขันต่อข้อต่อและเพลาเกลียวอีกอันเพิ่มเข้าไปเพื่อขยายเพลาได้อย่างมีประสิทธิภาพ ฉันใช้สารยึด Loctite 648 เพื่อยึดข้อต่อและเพลาใหม่อย่างถาวร เพื่อให้แน่ใจว่าจะไม่คลายเกลียวระหว่างการใช้งาน สิ่งนี้ทำให้มอเตอร์ทั้งสองติดตั้งเข้ากับรถบรรทุกได้และช่วยให้มีระยะห่างจากล้อมาก

ระบบขับเคลื่อนถูกพิมพ์เป็นหลักโดยใช้เทคโนโลยี HP Multi-Jet Fusion เพื่อให้มั่นใจถึงความแข็งแกร่งและความแข็งแกร่งในระหว่างการเร่งความเร็วและการเบรกในระดับสูง ซึ่งกองกำลังที่ใหญ่ที่สุดจะถูกถ่ายเท

รอกแบบพิเศษได้รับการออกแบบให้ล็อคเข้ากับล้อหลัง จากนั้นจึงเชื่อมต่อกับรอกของมอเตอร์ด้วยสายพาน HTD 5M เพิ่มฝาครอบพิมพ์ 3 มิติเพื่อป้องกันชุดรอก

ขั้นตอนที่ 3: โครงซี่โครง

การตัดสินใจในการออกแบบหลักอย่างหนึ่งที่ฉันทำคือแยกกล่องหุ้มออก ซึ่งส่งผลให้ดูสะอาดตาและช่วยให้ดาดฟ้าที่ยืดหยุ่นทำงานได้โดยไม่มีความแข็งเพิ่มเติมจากเปลือกหุ้ม ฉันต้องการถ่ายทอดลักษณะการใช้งานของเทคโนโลยี HP Multi Jet Fusion ดังนั้นฉันจึงตัดสินใจพิมพ์ FDM ที่ตัวเครื่องซึ่งช่วยลดต้นทุน จากนั้นจึงใช้ชิ้นส่วนของ HP เพื่อรองรับและยึดเข้ากับเด็ค สิ่งนี้ให้ความสวยงามที่น่าสนใจในขณะที่ยังใช้งานได้ดีมาก

กล่องพิมพ์ FDM ถูกแบ่งครึ่งเพื่อช่วยในการพิมพ์ เนื่องจากวัสดุรองรับสามารถขจัดออกจากพื้นผิวด้านนอกได้ สปลิตไลน์ถูกจัดตำแหน่งอย่างระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่าถูกซ่อนโดยส่วน HP เมื่อยึดกับบอร์ด เพิ่มรูสำหรับต่อมอเตอร์และติดกาวขั้วต่อกระสุนชุบทองเข้าที่

เม็ดมีดแบบเกลียวถูกฝังลงในสำรับไม้ไผ่เพื่อยึดกล่องหุ้มเข้ากับกระดาน และถูกขัดให้เรียบกับพื้นผิวของกระดานเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีช่องว่างระหว่างดาดฟ้าและกล่องหุ้ม

ขั้นตอนที่ 4: อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้รับการคัดเลือกมาอย่างดีเพื่อให้แน่ใจว่าบอร์ดมีประสิทธิภาพแต่ยังใช้งานง่าย บอร์ดนี้อาจเป็นอันตรายได้หากมีความผิดปกติเกิดขึ้น ดังนั้นความน่าเชื่อถือจึงเป็นปัจจัยที่สำคัญมาก

ชุดแบตเตอรี่ประกอบด้วยเซลล์ลิเธียมไอออน 18650 จำนวน 20 เซลล์ซึ่งถูกเชื่อมติดกันเพื่อสร้างเป็นก้อนขนาด 42 โวลต์ 2 เซลล์ถูกเชื่อมแบบขนานและ 10 ในอนุกรม เซลล์ที่ฉันใช้คือ Sony VTC6 ฉันใช้เครื่องเชื่อมแบบจุดเชื่อมแถบนิกเกิลเพื่อสร้างแพ็ค เนื่องจากการบัดกรีจะสร้างความร้อนมากเกินไปซึ่งอาจทำให้เซลล์เสียหายได้

พลังงานจากกล่องแบตเตอรี่ถูกถ่ายโอนไปยังกล่องควบคุมความเร็วโดยใช้สายถักแบบแบนซึ่งอยู่ใต้กริปเทปที่ด้านบนของดาดฟ้า สิ่งนี้ทำให้สายเคเบิลถูก 'ซ่อน' และไม่จำเป็นต้องใช้สายเคเบิลที่ด้านล่างซึ่งอาจดูน่าเกลียด

เนื่องจากเป็นบอร์ดมอเตอร์คู่ จึงต้องใช้ตัวควบคุมความเร็วสองตัวเพื่อควบคุมมอเตอร์แต่ละตัวอย่างอิสระ ฉันใช้ตัวควบคุมความเร็ว VESC สำหรับโครงสร้างนี้ ซึ่งเป็นตัวควบคุมที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับสเก็ตบอร์ดไฟฟ้า ซึ่งทำให้ใช้งานได้อย่างน่าเชื่อถือ

มอเตอร์ที่ใช้คือ 170kv 5065 out-runners ซึ่งสามารถผลิต 2200W แต่ละตัว ซึ่งเป็นพลังงานจำนวนมากสำหรับบอร์ดนี้ ด้วยการตั้งค่าเกียร์ปัจจุบัน ความเร็วสูงสุดของบอร์ดอยู่ที่ประมาณ 35MPH และเร่งความเร็วได้เร็วมาก

ขั้นตอนสุดท้ายคือการสร้างรีโมทเพื่อควบคุมบอร์ด ระบบไร้สายเป็นที่ต้องการเนื่องจากการใช้งานที่ง่ายกว่า อย่างไรก็ตาม สิ่งสำคัญคือต้องให้ความน่าเชื่อถือสูงในการส่งสัญญาณ เนื่องจากการสื่อสารที่ลดลงอาจมีปัญหาด้านความปลอดภัยร้ายแรง โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ความเร็วสูง หลังจากทดสอบโปรโตคอลการส่งสัญญาณวิทยุสองสามตัว ฉันตัดสินใจว่าความถี่วิทยุ 2.4GHz จะน่าเชื่อถือที่สุดสำหรับโครงการนี้ ฉันใช้เครื่องส่งสัญญาณ RC แบบติดตั้งบนรถ แต่ลดขนาดลงอย่างมากด้วยการถ่ายโอนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไปยังเคสมือถือขนาดเล็กซึ่งพิมพ์ 3 มิติ

ขั้นตอนที่ 5: เสร็จสิ้นบอร์ด & วิดีโอโปรโมต

โครงการเสร็จสิ้นแล้ว! เราได้สร้างวิดีโอสุดเจ๋งของบอร์ดที่ใช้งานจริง คุณสามารถดูได้ที่ด้านล่าง ขอบคุณมากสำหรับ 3D Hubs ที่ช่วยให้ฉันทำโปรเจ็กต์นี้ได้ ลองดูที่นี่สำหรับความต้องการด้านการพิมพ์ 3 มิติทั้งหมดของคุณ! 3dhubs.com