Việc chế tạo các drone giao hàng bằng công nghệ in 3D và 5D cho phép tùy chỉnh hình dạng của thiết bị phù hợp với nhiệm vụ cụ thể đồng thời giảm chi phí giá thành. Kết quả nghiên cứu này đã được trình bày tại hội nghị UralCon.
Khi giao hàng, có yêu cầu rất quan trọng là đảm bảo an toàn cho khối hàng hóa kể cả trong những tình huống bất ngờ khác thường. Hình thức bao gói, trọng lượng và mức độ cẩn thận khi vận chuyển cần thiết sẽ phụ thuộc trực tiếp vào nội dung bưu kiện, đại diện VSTU giải thích.
Những năm gần đây, trong công đoạn giao hàng đã bắt đầu sử dụng các thiết bị điều khiển từ xa, chẳng hạn như máy bay không người lái (UAV), ông Alexey Makarov, Chủ nhiệm Khoa Tự động hóa Quy trình Công nghiệp tại Đại học Kỹ thuật Quốc gia Volgograd (VSTU) cho biết. Thông số quan trọng nhất mà robot giao hàng cần phải có là tốc độ, vì vậy kết cấu của máy bay không người lái phải đảm bảo trọng lượng rất nhẹ, nhà khoa học cho biết thêm.
Các chuyên gia từ Đại học Kỹ thuật Quốc gia Volgograd (VSTU) đã chứng minh rằng việc dùng các tấm sợi carbon để sản xuất toàn bộ khung UAV là không hiệu quả. Sở dĩ như vậy là liên quan đến sự phân bổ tải trọng lên các bộ phận khác nhau của khung: tải trọng uốn chính từ trọng lượng hàng hóa dồn vào các lớp trên và dưới, trong khi các lớp giữa gần như không được sử dụng.
Có thể tạo ra khung drone giao hàng tiết kiệm chi phí mà bền chắc hơn bằng cách sử dụng lượng vật liệu carbon ít hơn đáng kể, áp dụng công nghệ in năm trục (5D) với sợi gia cường liên tục. Cấu trúc này do các nhà khoa học tại Đại học Kỹ thuật Quốc gia Volgograd đề xuất cho phép bảo vệ các bộ phận bên trong khỏi mưa, tuyết và hư hại do va đập cơ học.
«Chúng tôi đã so sánh đặc tính cơ học của các thiết bị hiện đang được sử dụng với khung tấm sợi carbon và thiết kế mới, trong đó các nguyên mẫu được làm từ polyethylene terephthalate glycol (PETG) và các mẫu thử nghiệm được in theo chế độ năm trục (5D) từ nylon (polyamide PA6) với sợi gia cường liên tục. Khung in đảm bảo độ bền cao hơn khi uốn, nghĩa là có thể chịu được tải trọng lớn hơn và tăng cao sức bền chống va đập", ông Alexey Makarov cho biết.
Một trong những điểm yếu của các thiết kế UAV hiện có là việc kết nối các bộ phận riêng lẻ - bốn cánh tay (thanh đỡ) vươn ra từ một bệ trung tâm. Các nhà khoa học tại Đại học Kỹ thuật Quốc gia Volgograd (VSTU) đã đề xuất một thiết kế khung được cải tiến với diện tích tiếp xúc giữa cánh tay-thanh đỡ và thân máy lớn hơn, trong khi sử dụng số lượng chốt gắn tối thiểu.
"Chế tạo các thành phần phức tạp từ sợi carbon là quá trình đòi hỏi nhiều công sức, bởi sản xuất đòi hỏi có thiết kế khuôn mẫu đặc biệt dành cho từng chi tiết. Với công nghệ sản xuất đắp dần, vấn đề này và chi phí liên quan được giảm thiểu, nghĩa là chúng tôi có thể sản xuất nhiều loại chi tiết gia cố mà không cần dụng cụ phức tạp", chuyên gia nhấn mạnh.
Trọng lượng thành phẩm của cánh tay-thanh đỡ trên UAV được in là 27 gram. Thiết kế bao gồm bốn cánh tay như vậy, mỗi cánh tay có khả năng chịu tải trọng lên đến 410 Newton thay vì 250 Newton của cánh tay sợi carbon của mẫu ban đầu. Như vậy có nghĩa là mỗi cánh tay-thanh đỡ được sản xuất bằng công nghệ mới in 5D, có thể chịu tải gần 40 kg, cho phép máy bay không người lái mang được khối hàng có trọng lượng lớn hơn mà vẫn đảm bảo nguyên vẹn không bị dập vỡ trong trường hợp xảy ra sự cố khẩn cấp, chẳng hạn như va chạm với chướng ngại vật hoặc trong khi hạ cánh, ông Makarov giải thích.