Проєктування та 3D-виготовлення деталей підвищеної складності для агродронів

Abstract

У кваліфікаційній роботі розглянуто процес проєктування та адитивного виготовлення конструктивних елементів аграрних безпілотних літальних апаратів з метою зменшення їх маси, підвищення міцності та зниження собівартості виготовлення. Актуальність дослідження зумовлена зростанням застосування агродронів у сільському господарстві та необхідністю підвищення ефективності їх експлуатації. Об’єктом дослідження є процес проєктування та виготовлення високонавантажених вузлів сільськогосподарських безпілотних літальних апаратів, а предметом дослідження - методи топологічної оптимізації конструкцій і технологічні параметри адитивного виробництва деталей з композитних матеріалів. Метою роботи є підвищення вагової досконалості та зниження собівартості силових елементів агродронів шляхом впровадження технологій генеративного дизайну та 3D-друку. У ході виконання роботи проведено аналіз сучасних методів проєктування та виготовлення вузлів БПЛА, виконано комп’ютерне моделювання і чисельний аналіз напружено-деформованого стану конструктивного елемента, здійснено його топологічну оптимізацію та розроблено технологічний процес адитивного виготовлення. Запропонований підхід забезпечує зменшення маси деталі при збереженні необхідного рівня міцності та підтверджує доцільність використання адитивних технологій у виробництві вузлів агродронів. Результати дослідження можуть бути використані у практичній діяльності та навчальному процесі в галузі агроінженерії

The qualification thesis examines the process of design and additive manufacturing of structural elements of agricultural unmanned aerial vehicles with the aim of reducing their weight, increasing strength, and lowering manufacturing costs. The relevance of the study is determined by the growing use of agricultural drones in farming and the need to improve their operational efficiency. The object of the research is the process of design and manufacturing of highly loaded components of agricultural unmanned aerial vehicles, while the subject of the research includes methods of topological optimization of structures and technological parameters of additive manufacturing of composite parts. The purpose of the thesis is to improve weight efficiency and reduce the cost of load-bearing elements of agricultural drones through the implementation of generative design and 3D printing technologies. During the research, modern methods of UAV component design and manufacturing were analyzed, computer modeling and numerical analysis of the stress-strain state of a structural element were performed, its topological optimization was carried out, and an additive manufacturing process was developed. The proposed approach ensures a reduction in part weight while maintaining the required strength level and confirms the feasibility of using additive technologies in the production of agricultural drone components. The research results can be applied in practical engineering activities and in the educational process in the field of agricultural engineering.