Fusion Board - 3D tištěný elektrický skateboard: 5 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

This Instructable is an overview of the build process for the Fusion E-Board that I designed and built while working at 3D Hubs. Projekt byl pověřen propagací nové technologie HP Multi-Jet Fusion nabízené 3D Hubs a předvedením více technologií 3D tisku a toho, jak je lze efektivně kombinovat.

Navrhl a postavil jsem elektromotorizovaný longboard, který lze použít na krátké až středně dlouhé cesty nebo v kombinaci s veřejnou dopravou, aby nabídl mnohem širší dojezd. Má vysokou maximální rychlost, je velmi obratný a snadno se přenáší, když se nepoužívá.

Krok 1: Proces návrhu

Projekt jsem zahájil identifikací hlavních standardních komponent longboardu; kamiony, paluba a kola. Ty byly mimo police, takže jsem je použil jako výchozí bod návrhu. První fází byl návrh hnacího ústrojí, to zahrnovalo uložení motoru, nastavení převodů a zahrnovalo některé úpravy nákladních vozidel. Velikost a poloha držáků motoru by určovala velikost a umístění skříní, takže bylo důležité, aby to bylo dokončeno jako první. Vypočítal jsem požadované maximální otáčky a točivý moment, což mi pak umožnilo vybrat motory a baterii pro desku. Rovněž byl vypočítán převodový poměr a byly zvoleny velikosti řemenic spolu s délkou hnacího řemene. To mi umožnilo vypočítat správnou velikost uložení motoru, což zajistilo dobře napnutý řemen.

Další fází byl návrh skříní baterie a regulátoru rychlosti (ESC). Vybraná paluba je převážně složena z bambusu, takže je poměrně flexibilní a ohýbá se podstatně uprostřed. Výhodou je pohodlná jízda, protože pohlcuje nerovnosti na silnici a nepřenáší je na jezdce. To však také znamená, že k uložení baterie a elektroniky je zapotřebí dělený kryt, protože skříň s plnou délkou by se nemohla ohýbat s deskou a během provozu by se dotýkala země. Elektronické regulátory otáček (ESC) byly kvůli elektrickým omezením umístěny nejblíže k motorům. Protože jsou motory připevněny prostřednictvím nákladních vozidel, poloha se během zatáček mění, takže skříň musela být navržena tak, aby umožňovala vůli motorů.

Systém baterií byl umístěn na druhém konci paluby a byla v něm umístěna elektronika související s napájením. To zahrnovalo sadu baterií, která se skládala z 20 lithium -iontových článků 18650, systému správy baterie, vypínače a nabíjecí zásuvky.

Pro celý proces návrhu jsem použil Autodesk Fusion360, tento software mi umožnil rychle modelovat součásti uvnitř hlavní sestavy, což značně zrychlilo dobu vývoje. Také jsem použil funkce simulace ve Fusion360, abych zajistil, že součásti budou dostatečně silné, zejména držáky motoru. To mi umožnilo skutečně zmenšit velikost úchytů, protože jsem mohl ověřit požadavky na pevnost a průhyb a odebrat materiál při zachování příslušného bezpečnostního faktoru. Po dokončení procesu návrhu bylo velmi snadné exportovat jednotlivé díly pro 3D tisk.

Krok 2: Pohon

Nejprve jsem dokončil stavbu hnacího ústrojí, abych zajistil odpovídající vůli pro skříň elektroniky. Vybral jsem nákladní vozy Caliber, které mají používat, protože mají čtvercový profil, který byl ideální pro upnutí držáků motoru. Náprava však byla trochu příliš krátká na to, aby bylo možné použít dva motory na stejném nákladním vozidle, takže jsem to potřeboval rozšířit, aby se kola vešla.

Toho jsem dosáhl tím, že jsem pokácel část hliníkového těla závěsu nákladního vozidla a odhalil více ocelové nápravy. Poté jsem odřízl většinu osy dolů a nechal jsem asi 10 mm, které jsem pak mohl provléknout matricí M8.

Poté bylo možné přišroubovat spojku a k tomu přidat další závitovou nápravu, která nápravu účinně prodlužuje. K trvalému zajištění spojky a nové nápravy jsem použil zajišťovací směs Loctite 648, aby se zajistilo, že se během používání neodšroubuje. To umožnilo, aby se dva motory vešly na nákladní vůz a poskytlo dostatek prostoru pro kola.

Hnací ústrojí bylo primárně tištěno pomocí technologie HP Multi-Jet Fusion, aby byla zajištěna tuhost a pevnost při vysokém zrychlení a brzdění, kam by byly přeneseny největší síly.

Byla navržena speciální kladka k zablokování do zadních kol, která byla poté spojena s řemenicí motoru pásem HTD 5M. Pro ochranu sestavy kladky byl přidán kryt s 3D potiskem.

Krok 3: Žebra

Jedním z hlavních návrhových rozhodnutí, která jsem učinil, bylo oddělit skříně, což vedlo k čistému vzhledu a umožnění fungování flexibilní plošiny bez jakékoli zvýšené tuhosti od skříní. Chtěl jsem sdělit funkční aspekty technologie HP Multi Jet Fusion, a proto jsem se rozhodl vytisknout FDM hlavní část skříní, což snížilo náklady, a poté použít součásti HP k jejich podpoře a upnutí na palubu. To poskytlo zajímavou estetiku a zároveň bylo velmi funkční.

Skříně s potiskem FDM byly rozděleny na polovinu, aby se usnadnil tisk, protože podpůrný materiál mohl být odstraněn z vnějšího povrchu. Dělená čára byla pečlivě umístěna tak, aby byla zajištěna, že byla skrytá částí HP při upnutí na desku. Byly přidány otvory pro připojení motoru a na místo byly nalepeny pozlacené konektory

Vložky se závitem byly vloženy do bambusové paluby k zajištění skříní k desce a byly broušeny v jedné rovině s povrchem desky, aby se zajistilo, že mezi palubou a skříní není žádná mezera.

Krok 4: Elektronika

Elektronika byla pečlivě zvolena tak, aby byla deska výkonná, ale také intuitivní. Tato deska by mohla být potenciálně nebezpečná, pokud by došlo k jakékoli poruše, takže spolehlivost je velmi důležitým faktorem.

Sada baterií se skládá z 20 samostatných 18650 lithium-iontových článků, které jsou bodově svařeny dohromady a vytvářejí 42V balení. 2 články jsou svařeny paralelně a 10 v sérii; buňky, které jsem použil, byly Sony VTC6. Bodovou svářečkou jsem svařil niklové poutka a vytvořil svazek, protože pájení vytváří příliš mnoho tepla, které může poškodit článek.

Síla z pouzdra baterie byla přenesena do skříně regulátoru rychlosti pomocí plochého splétaného kabelu, který byl veden těsně pod páskou pro uchopení na horní straně paluby. To umožnilo „skrytí“kabelů a eliminovalo potřebu vést kabely na spodní straně, což by vypadalo ošklivě.

Protože se jedná o desku se dvěma motory, jsou pro nezávislé ovládání každého motoru zapotřebí dva regulátory rychlosti. Pro tuto sestavu jsem použil regulátor rychlosti VESC, což je ovladač speciálně navržený pro elektrické skateboardy, díky čemuž je pro toto použití velmi spolehlivý.

Použité motory jsou 170kV 5065 výběhů, které mohou produkovat každý 2200W, což je pro tuto desku velký výkon. Při současném nastavení převodů je maximální rychlost desek kolem 35 MPH a velmi rychle zrychluje.

Poslední fází bylo vytvoření dálkového ovladače pro ovládání desky. Vzhledem ke snadnější obsluze byl upřednostňován bezdrátový systém. Bylo však důležité zajistit vysokou spolehlivost přenosu, protože pokles komunikace může mít vážné bezpečnostní problémy, zejména při vysokých rychlostech. Po testování několika protokolů rádiového přenosu jsem se rozhodl, že pro tento projekt bude nejspolehlivější rádiová frekvence 2,4 GHz. Použil jsem vysílač do auta RC, ale výrazně jsem zmenšil velikost přenesením elektroniky do malého ručního pouzdra, které bylo vytištěno 3D.

Krok 5: Hotová nástěnka a promo video

Projekt je nyní dokončen! Vytvořili jsme docela úžasné video z desky v akci, můžete se podívat níže. Velké díky 3D Hubs za to, že mi umožnili tento projekt - podívejte se zde na všechny vaše potřeby 3D tisku! 3dhubs.com