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CASE
行業/分類：其他手板模型加工
加工方式: 3D打印 使用材料: 樹脂
最小精度: 0.1mm 生產周期: 2~7天
產品尺寸: 18cm*14cm*10cm
后處理: 噴油
案例介紹
3D打印簡易直升機玩具手板模型需兼顧外形還原、飛行功能與安全標準，通過輕量化設計和可動結構實現基礎飛行演示。以下是從設計到成品的完整技術路徑：
一、直升機結構解構與三維建模
核心部件參數化設計
機身框架：
尺寸：長 150mm× 寬 80mm× 高 60mm，壁厚 1.5mm（FDM）或 1mm（SLA）；
輕量化：空心結構 + 十字支撐，重量≤30g（含電機）。
旋翼系統：
主旋翼直徑 120mm，2 葉槳，槳距角 8°~12°；
尾旋翼直徑 30mm，4 葉槳，與主旋翼轉向相反。
動力系統：
預留電機倉：適配 N20 微型電機（直徑 10mm，長 20mm）；
電池倉：容納 CR2032 紐扣電池（厚度 2mm），續航≥10 分鐘。
可動性建模要點
旋翼連接：
主旋翼軸孔直徑 2mm，配合 1.8mm 不銹鋼軸（間隙 0.2mm）；
旋翼根部添加加強筋（厚度 1.5mm），防止旋轉斷裂。
起落架設計：
彈性材質：TPU 打印 C 型支架，減震行程 5mm；
離地間隙：15mm，避免著陸時機身觸地。
二、打印工藝與材料選型
| 工藝類型 | 材料 | 適合部件 | 功能優勢 |
|---|---|---|---|
| FDM（熔融沉積） | PLA/TPU | 機身、旋翼（成本低） | PLA 強度高，TPU 起落架減震性好 |
| SLA（光固化） | 剛性樹脂 | 細節部件（儀表盤、艙門） | 精度 ±0.05mm，表面光滑 |
| 多材料 3D 打印 | 剛性 + 柔性樹脂 | 整體一次成型（硬軟結合） | 旋翼剛性 + 起落架柔性同步實現 |
| SLS（激光燒結） | 尼龍 12 | 耐磨損齒輪（傳動系統） | 自潤滑性好，壽命≥100 小時 |
材料組合案例：
機身：PLA（抗拉強度 40MPa），確保結構穩定；
旋翼：ABS（耐溫性好，避免電機發熱變形）；
起落架：TPU 95A（邵氏硬度），斷裂伸長率≥300%。
三、切片參數與打印優化
旋翼打印關鍵設置（FDM 工藝）
溫度控制：
ABS 旋翼：噴頭 240℃，熱床 110℃，減少翹曲（變形量≤0.5mm）；
支撐策略：
旋翼槳尖懸空部分采用 “線性支撐”，支撐角度 45°，接觸點直徑 1mm；
電機倉內部添加點狀支撐，支撐直徑 0.8mm，便于拆除。
多材料打印工藝（以 Stratasys J750 為例）
材料分布：
機身：VeroWhitePlus 剛性樹脂；
起落架：TangoBlackPlus 柔性樹脂（硬度 95A）；
切片參數：
層厚 0.1mm，旋翼部分填充率 50%，提升抗扭強度。
四、后處理與功能集成
動力系統安裝
電機固定：
機身電機倉預留 M2 螺絲孔，配合硅膠墊減震（噪音降低 5dB）；
傳動設計：
主旋翼通過 0.8mm 直徑皮帶傳動，減速比 2:1（電機轉速 10000rpm→旋翼 5000rpm）。
飛行性能優化
重心調整：
頭部預埋 1g 鉛塊，確保重心位于機身前 1/3 處（偏移量≤2mm）；
旋翼平衡：
動平衡測試：旋翼轉速 3000rpm 時，振幅≤0.1mm，否則添加配重塊（0.1g / 次）。
安全測試
跌落測試：1m 高度自由落體，機身無開裂（安全系數≥1.5）；
旋轉安全：旋翼防護罩強度測試，施加 5N 徑向力不斷裂。
五、設計避坑與成本控制
結構禁忌
旋翼槳葉厚度≥1.5mm，避免高速旋轉時斷裂；
電機倉與機身連接寬度≥5mm，防止振動脫落。
低成本方案
部件拆分打印：
機身、旋翼、起落架分件打印，組裝時用 AB 膠固定；
省略尾旋翼，改為固定導流片，降低結構復雜度（成本降低 30%）。
模塊化設計
旋翼軸孔通用化：適配不同直徑電機軸（1.5-2mm），便于升級；
電池倉預留擴展空間，可升級為可充電鋰電池（3.7V，50mAh）。
六、應用場景與創新案例
科教教具：
SLA 打印透明樹脂機身，內部展示傳動結構，旋翼標注空氣動力學參數；
配套 APP 顯示實時轉速、電池電量，用于物理課程演示。
兒童玩具：
FDM 打印彩色 PLA 直升機，旋翼邊緣添加熒光條（波長 450nm），夜間飛行可見；
材料通過 EN71 認證，所有銳邊倒圓角（R≥2mm）。
微型無人機原型：
尼龍打印機身，集成微型飛控板（尺寸 15×15mm），實現簡單懸停功能；
旋翼采用快拆設計，便于運輸更換（拆裝時間≤1 分鐘）。
七、安全標準與合規
兒童玩具安全：
旋轉部件防護罩間隙≤3mm（防止夾傷手指）；
小部件（如螺絲）拉力≥90N，避免誤吞。
電磁兼容性：
電機驅動電路需通過 FCC 認證，輻射干擾≤40dBμV/m（30-1000MHz）。
通過 3D 打印技術，簡易直升機玩具手板模型可快速實現從概念設計到功能驗證的迭代，尤其適合教育玩具、微型飛行器原型開發，相比傳統注塑工藝縮短 60% 的開發周期。
