무인 항공기 응용을 위한 다공성 구조의 적층 제조

무인 항공기(UAV)는 많은 응용 분야에서 유망한 이점을 보여주었습니다. 이는 설계자에게 많은 기하학적 자유를 제공하는 적층 제조(AM)의 출현으로 가능해졌습니다. 본 논문에서는 고성능 다공성 구조의 AM을 위해 토폴로지와 인필 최적화를 결합한 융합 증착 모델링(FDM)의 새로운 디자인 프로세스를 소개합니다. 먼저, FDM으로 인쇄된 샘플의 인장 시험이 수행되어 적층 방향이 아크릴로니트릴 부타디엔 스타이렌(ABS) 샘플의 기계적 특성에 미치는 영향을 연구합니다. 하중 축에 수직으로 제작된 샘플이 가장 약하며, 인장 강도는 29 MPa, 영률은 1960 MPa로 나타났습니다. 재료 특성은 유한 요소 분석(FEA)에 전달되어 기하학적 토폴로지 최적화를 위해 사용되며, 이 목표는 강성을 극대화하고 이들 부품의 무게를 줄이는 것입니다. 이후, 높은 구조적 성능을 달성하기 위해 벌집, 삼각형 및 직사각형과 같은 다양한 메조 구조를 사용하여 토폴로지 최적화된 부품에 대한 인필 최적화가 수행됩니다. 결과적으로 50% 인필 밀도를 가진 삼각형 패턴이 다른 구조에 비해 개발된 응력, 질량 및 변형 에너지가 가장 낮은 것으로 나타났습니다. 쿼드콥터의 최적 UAV 부품이 성공적으로 제조, 조립 및 테스트되었습니다.