Fusion Board - 3D ispisani električni skateboard: 5 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

Ovaj Instructable je pregled procesa izgradnje Fusion E-ploče koju sam dizajnirao i izgradio radeći u 3D Hub-ovima. Projekt je naručen za promociju nove HP Multi-Jet Fusion tehnologije koju nude 3D Hubs i za prikazivanje više tehnologija 3D ispisa i načina na koji se one mogu učinkovito kombinirati.

Dizajnirao sam i napravio elektromotorni longboard, koji se može koristiti za kratka do umjerena putovanja ili u kombinaciji s javnim prijevozom kako bi ponudio mnogo širi raspon putovanja. Ima veliku maksimalnu brzinu, vrlo je upravljiv i lako se nosi kad se ne koristi.

Korak 1: Proces dizajniranja

Započeo sam projekat identifikovanjem glavnih standardnih komponenti longboard -a; kamioni, paluba i točkovi. To su bili dijelovi police, pa sam ih koristio kao početnu točku dizajna. Prva faza je bila dizajn pogonskog sklopa, koji uključuje nosače motora, podešavanje zupčanika i uključivao je neke izmjene na kamionima. Veličina i položaj nosača motora određivali bi veličinu i lokaciju kućišta, pa je bilo važno da se to prvo dovrši. Izračunao sam željene zahtjeve najveće brzine i zakretnog momenta što mi je onda omogućilo odabir motora i baterije za ploču. Također je izračunat prijenosni omjer i odabrane veličine remenica, zajedno s dužinom pogonskog remena. To mi je omogućilo da odredim ispravnu veličinu nosača motora što je osiguralo dobro zategnuti remen.

Sljedeća je faza bila dizajn kućišta baterije i regulatora brzine (ESC). Odabrana paluba pretežno se sastoji od bambusa, pa je prilično fleksibilna i savija se znatno u sredini. Ovo ima prednosti što je udobno za vožnju jer apsorbira neravnine na cesti i ne prenosi ih na vozača. Međutim, to također znači da je potrebno podijeljeno kućište za smještaj baterije i elektronike, jer kućište cijele dužine ne bi moglo saviti se s pločom i došlo bi u kontakt sa tlom tijekom rada. Elektronički regulatori brzine (ESC) postavljeni su najbliže motorima zbog električnih ograničenja. Budući da su motori pričvršćeni preko kamiona, položaj se mijenja tijekom zavoja, pa je kućište moralo biti projektirano tako da omogućava zazor motora.

Baterijski sistem bio je smješten na drugom kraju palube i u njega je bila smještena elektronika vezana za napajanje. Ovo uključuje bateriju, koja se sastoji od 20 litijum -jonskih ćelija 18650, sistem za upravljanje baterijom, prekidač za uključivanje/isključivanje i utičnicu za punjenje.

Koristio sam Autodesk Fusion360 za cijeli proces projektiranja, ovaj softver mi je omogućio brzo modeliranje komponenti unutar glavnog sklopa što je znatno ubrzalo vrijeme razvoja. Također sam koristio simulacijske značajke u Fusion360 kako bih osigurao da dijelovi budu dovoljno jaki, posebno nosači motora. To mi je omogućilo da zaista smanjim veličinu nosača jer sam mogao provjeriti zahtjeve čvrstoće i otklona i ukloniti materijal, a da pritom zadržim odgovarajući faktor sigurnosti. Nakon završetka procesa projektiranja bilo je vrlo lako izvesti pojedinačne dijelove za 3D štampanje.

Korak 2: Pogonski sklop

Prvo sam dovršio izradu pogonskog sklopa, kako bih osigurao odgovarajući razmak za kućište elektronike. Odabrao sam kamione Calibre za korištenje jer imaju kvadratni profil koji je savršen za pričvršćivanje nosača motora. Međutim, osovina je bila malo prekratka da bi se omogućilo korištenje dva motora na istom kamionu, pa sam morao ovo produžiti kako bi točkovi mogli stati.

To sam postigao tako što sam izrezao dio aluminijske karoserije za vješanje kamiona, izlažući više čelične osovine. Zatim sam odrezao veći dio osovine, ostavljajući oko 10 mm koje sam tada mogao provući pomoću matrice M8.

Zatim bi se mogla pričvrstiti spojnica i tome dodati još jedna osovina s navojem, čime se osovina produžava. Koristio sam Loctite 648 pričvrsnu masu za trajno pričvršćivanje spojnice i nove osovine kako se ne bi odvrnuo tijekom upotrebe. To je omogućilo da dva motora stanu na kamion i pružilo je dovoljno slobodnog prostora za kotače.

Pogonski sklop je prvenstveno štampan pomoću HP Multi-Jet Fusion tehnologije, kako bi se osigurala krutost i čvrstoća tokom velikih ubrzanja i kočenja, gdje bi se prenijele najveće sile.

Za pričvršćivanje stražnjih kotača dizajniran je poseban remenica, koja je zatim spojena na remenicu motora s HTD 5M remenom. Dodana je 3D štampana navlaka za zaštitu sklopa remenice.

Korak 3: Ograđivanje rebara

Jedna od glavnih odluka o dizajnu koju sam donio bila je odvajanje kućišta, što je rezultiralo čistim izgledom i omogućilo fleksibilnoj palubi da funkcionira bez dodatne krutosti kućišta. Htio sam prenijeti funkcionalne aspekte HP Multi Jet Fusion tehnologije, pa sam odlučio FDM odštampati glavni dio kućišta što je smanjilo troškove, a zatim sam upotrijebio HP dijelove da ih poduprim i pričvrstim za palubu. Ovo je pružilo zanimljivu estetiku, a istovremeno je bilo i vrlo funkcionalno.

Okviri odštampani FDM -om podijeljeni su na pola kako bi se olakšalo štampanje jer se nosivi materijal mogao ukloniti s vanjske površine. Razdjelnica je pažljivo postavljena kako bi se osiguralo da ju je HP dio sakrio kada je pričvršćena za ploču. Dodane su rupe za priključke motora i na njih su zalijepljene pozlaćene spojnice metaka

Ulošci s navojima ugrađeni su u palubu od bambusa kako bi se kućišta pričvrstila za ploču, a brušeni su u ravnini s površinom ploče kako bi se osiguralo da nema razmaka između palube i kućišta.

Korak 4: Elektronika

Elektronika je pažljivo odabrana kako bi ploča bila moćna, ali i intuitivna za upotrebu. Ova ploča bi potencijalno mogla biti opasna ako dođe do kvara, pa je pouzdanost vrlo važan faktor.

Komplet baterija sastoji se od 20 pojedinačnih 18650 litij-ionskih ćelija koje su točkasto zavarene zajedno u pakiranje od 42 V. 2 ćelije su zavarene paralelno i 10 u nizu; ćelije koje sam koristio su Sony VTC6. Koristio sam točkovni zavarivač za zavarivanje pločica od nikla kako bi se formiralo pakiranje jer lemljenje stvara previše topline koja može oštetiti ćeliju.

Snaga iz kućišta akumulatora prenosila se u kutiju za kontrolu brzine pomoću ravnog pletenog kabela koji je prolazio ispod grip trake na gornjoj strani palube. To je omogućilo "skrivanje" kabela i eliminiralo potrebu za provođenjem kabela sa donje strane što bi izgledalo ružno.

Budući da je ovo ploča s dva motora, potrebna su dva regulatora brzine za neovisno upravljanje svakim motorom. Za ovu sam konstrukciju koristio VESC regulator brzine, koji je posebno dizajniran za električne skejtbordove, što ga čini vrlo pouzdanim za ovu upotrebu.

Motori koji se koriste su 170kv 5065 out-runnera koji mogu proizvesti 2200W svaki, što je velika snaga za ovu ploču. Sa trenutnim podešavanjem zupčanika, maksimalna brzina ploča je oko 35MPH i ubrzava se vrlo brzo.

Posljednja faza bila je stvaranje daljinskog upravljača za kontrolu ploče. Zbog lakšeg rada preferiran je bežični sistem. Međutim, bilo je važno osigurati visoku pouzdanost prijenosa jer bi pad komunikacije mogao imati ozbiljne sigurnosne probleme, posebno pri velikim brzinama. Nakon testiranja nekoliko protokola radijskog prijenosa, odlučio sam da će radio frekvencija od 2,4 GHz biti najpouzdanija za ovaj projekt. Koristio sam RC odašiljač za automobile, ali sam značajno smanjio veličinu prebacivši elektroniku u malu ručnu futrolu koja je 3D štampana.

Korak 5: Gotova ploča i promo video

Projekat je sada završen! Napravili smo prilično sjajan video zapis ploče na djelu, možete ga pogledati u nastavku. Veliko hvala 3D Hub -ovima koji su mi omogućili da uradim ovaj projekat - pogledajte ih ovde za sve vaše potrebe za 3D štampanjem! 3dhubs.com