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3D打印仿真飞机模型的优点和缺点

如今的3D打印仿真飞机模型已经很普及了,模型爱好者手里估计是人手一台3D打印仿真飞机模型。而且很多模型爱好者也是通过各种方式打印各种模型飞机。从实际使用情况来看3D打印仿真飞机模型既有优点,也有明显的缺点。
 
3D打印仿真飞机模型的优点和缺点
 
优点是,制作简单,外观成型都交给机器了,打印后只要相互粘合一起就完成一架飞机模型,不像轻木结构,需要花大量时间来拼结构,还要保证制作尽量不发生明显变形。
 
当然3D打印也有很明显的缺点。
 
第一:3D打印材料主要使用塑料为原料,塑料本身的密度就远远高于轻木材质,塑料密度一般在1.05千克/立方米左右,而层板密度在0.6千克/立方米左右,轻木更是低到0.1千克/立方米左右。所以相同体积下,3D打印仿真飞机模型重量会比木结构的重。
 
第二:3D打印后,表面会有比较明显的刀路痕迹,包括层叠的层纹,虽然可以打磨,但是PLA材质的3D打印材料,后期打磨相比木头,会相当困难。而木结构飞机,软木是很适合打磨的,而且木头飞机表面还需要进行蒙皮操作,完成后的效果,还是有一定光亮感的。这也是大部分模型人说的,打印模型飞机是没有灵魂的。
 
第三:也是很关键的一点,就是打印机是通过一层一层叠上来的,所以从结构上来说,他的层与层之间在受到外力作用下很容易分层。也是大部分模友担心的打印件强度不够。虽然木头也有木纹,但是在制作木机的时候,我们可以尝试让木纹合理分配在不同的位置以此来保证结构强度。
 
从上面几点可以看出来,我们可以把打印件,跟传统的木质件混合起来,取他们的长处来制作飞机。打印可以做到外观曲面漂亮,木质可以做到重量切,结构件灵活。
 
3D打印仿真飞机模型的优点和缺点
 
前几年制作的P51野马套材是一款比较有代表性的作品,使用木质为主体,配合打印件来提高模型飞机拟真度,降低制作难度等方面起到很好的作用。当时也是担心打印件强度不足,所以打印件主要用于曲面构建,对强度要求低或者几乎不受力的位置(主要是层与层之间在受力作用下分层问题)
 
后来的尝试发现,只要控制好层与层的问题,避开这种受力最薄弱的环节,打印件可以很好的使用薄壁件作为结构件来代替木质件。
 
我们设计了一款采用全3D打印机身的滑翔机,以此来验证打印飞机的可行性。取两种材料的优点,机身打印拼接,喷漆工艺;机翼,尾翼依然使用传统方案,轻木层板结构,蒙皮工艺。
 
先来看一节,3D打印机身零件,打印后的零件表面确实不能算光滑,会有很多刀路,结点等,但是他的非层叠层方向的韧性是相当高的。所以我们只要想办法控制这种层与层之间的强度,就可以很好解决打印件强度不足问题。
 
在设计的时候,我们就考虑了这个问题,所以打印件内部带有少量结构,前面已经说过,塑料材质密度比较大,所以能用更好的结构,那就尽量用木结构来配合。
 
在打印件内侧,我们卡入了事先设计好的木结构,然后用胶水把打印件跟木结构粘合一起。原来,0.8MM薄壁的打印件软软的,突然变得相当有力量感,甚至正常的抛摔,都不会出现层与层分离的情况。当然,打印件本身就是比较小的圆桶型,那打印件本身就有足够的抗剪切力。
 
这样的强度,虽然不能跟玻璃钢比,但是应用在模型飞机上,完全是足够了。玻璃钢做这样一个件需要多少时间,各位也是清楚的。
 
3D打印仿真飞机模型的优点和缺点
 
剩下我们还需要解决的是,材料选择。最常见的是PLA材料,价格便宜,优点打印容易,变形少。缺点就是不耐高温(这里的高温主要指的是生活中遇到的一些高温,比如夏天的车内温度,夏天出场飞飞机,阳光下的地面温度,它们都可能超过60度,那PLA会变的很软软,所以如果有这样的环境,我们应该考虑其他材料)。第二PLA打印后表面不太好打磨如果想达到传统蒙皮光面效果我们考虑用其他非PLA材料。(查阅资料,从塑料类型看,PLA好像不归属为塑料,所以我们可以使用塑料材质来作为打印材料)
 
最后一步就给打印件抛光喷漆。为了喷出比较漂亮的面,所以打磨,抛光,上腻子是少不了,这些参考喷漆工艺,原理相仿。上几张喷漆后的打印件。
 
 
因为使用的是塑料材质,所以用砂纸打磨还是比较容易的,使用200目,400目1000目等砂纸,进行打磨抛光,有些凹凸坑可以尝试用腻子填充。
 
这张是打磨后喷漆的效果已经跟传统蒙皮工艺一样了
 
重新对比下 前后效果是不是有灵魂了。
 
使用3D打印尝试做飞机,初见成效,在效果上不差传统蒙皮飞机,在制作时效上,是玻璃钢工艺不能比拟的,在强度上,重量上取得比较不错的平衡。各位不妨一试。
 
秀美是一家以展览展示、模型智造以及3D打印设计与服务为核心业务,集研发、设计、制造于一体的高新技术企业。公司深耕海洋文化、航空航天及工业设计生产领域十余年,始终秉承 “秀所思,美所见”的企业理念,以科技赋能各行业文化传播,不断研发最新的3D打印技术及材料应用,于2013年成立3D打印中心和在线打印平台品牌“aau”,引领和推动行业发展。如果您有需要,欢迎联系我们,期待与您合作。

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