Пластмасса на приводе для чего
3D-печать и airsoft: как я печатал «привод»
Всем привет! Я попробую немного рассказать о том, как я пытался сделать страйкбольный привод при помощи 3D-принтера, что из этого получилось и с какими сложностями пришлось столкнуться. Статья может оказаться интересной для тех, кто любит airsoft, DIY или 3D-печать. Для тех, кто не знаком с airsoft, но хочет почитать об интересном и сложном проекте 3D-печати, есть краткое пояснение о том, про что же идет речь и почему построить страйкбольный привод непросто.
Написав статью, я осознал, что многие из читателей в принципе не знакомы с тем, что такое airsoft и для чего нужен привод. Попробую рассказать в паре абзацев с упором на техническую сторону вопроса.
Airsoft (на постсоветском пространстве более известен, как страйкбол) — командная тактическая игра, конкурент пейнтбола или лазертага. От пейнтбола отличается большими дистанциями при меньшей потребности в защите. От лазертага — тем, что от участника к участнику передаются пули, а не информация. Альтернативный вариант — «куча взрослых мужиков палит друг в друга из игрушечных ружей».
Для игры наибольшее распространение получили электропневматические ружья (обычно их называют «привод») под пластиковые шарики калибра 6мм. Как это работает:
Вылетающий из ствола шар имеет небольшую массу (0.2-0.4 грамма) и довольно высокую скорость (100-170 м/с). В качестве источника энергии используется аккумулятор, в настоящее время это обычно li-po с высокой токоотдачей. При выстреле аккумулятор 11.1В отдает ток в районе 30А. КПД системы невелик —
300ВА за секунду на входе превращаются в
20 Джоулей на выходе (16-18 шариков в секунду с энергией чуть выше 1Дж каждый или 10 шариков с энергией по 2 Дж). Именно эти измерения проводились для последнего из описанных в статье приводов, но вполне типичны для большинства аналогов.
При любых серьезных проблемах (потере герметичности, несоосности деталей, загрязнении или механических повреждениях) скорость выстрела падает или получает большой разброс, что фатально сказывается на кучности. В среде энтузиастов распространено мнение, что хорошие результаты по повторяемости можно получить только с использованием максимально качественных комплектующих, закрепленных в сделанном с минимальными допусками литом или фрезерованном металлическом корпусе. Этот корпус называется gearbox(гирбокс) и является сердцем всей системы. Нагрузки на гирбокс стремительно возрастают с ростом мощности основной пружины и с увеличением скорострельности.
Дальше в статье я буду рассказывать, как пытался построить корпус компрессора из пластика и каких результатов я достиг.
Немного истории
Тюнингом мягкой пневматики я увлекся примерно 20 лет назад. Сперва это были внешние и внутренние доработки китайских игрушек, с появлением в широком доступе японской электропневматики переключился на неё. Отремонтировать или тюнинговать удалось, наверно, около полутора тысяч приводов. Какое-то время я монетизировал это хобби, но работать неспешно и для себя мне нравится больше.
В 2007 я попробовал сделать свой первый фрезерованный гирбокс. Он работал, если его зажать в тиски и кое-где придерживать 😉 По объёму работы стало понятно несколько вещей:
После печати и сборки первого прототипа оказалось, что и печатный гирбокс не разваливается сразу. Видеть работающий гирбокс, для создания которого не пришлось стоять за фрезерным станком — это было круто. Работа многократно ускорилась, можно было нарисовать чертёж, поставить на ночь печать и на следующий день собирать детали.
Вид ранней версии верхней части гирбокса в сборе.
Первая версия
Я принял решение сделать пластиковый гирбокс, который будет в сложных местах усилен алюминиевыми пластинами. Предполагались: пластинки для крепления втулок шестерен, пластинки с фрезерованными пазами для направления поршня и, при необходимости, стяжки с наружной стороны бокса. Разумеется, прототипы этих пластинок сначала были выполнены из пластика. В итоге, детали так и остались пластиковыми — оказалось, они сами по себе достаточно крепкие.
Также предполагалось самостоятельно изготовить голову цилиндра, сделать ее массивнее для обеспечения крепкости в испытывающем максимальные ударные нагрузки месте. В целом, идея себя не оправдала — в следующих приводах я использовал стандартную голову цилиндра и массивный корпус хоп-ап, крепление которого выполняет роль стяжек для гирбокса.
К созданному гирбоксу был разработан корпус.
Scorpion EVO3 S1. Источник изображения — Википедия.
Работа оказалась много кропотливее, чем планировалось — для сборки печатных деталей очень часто детали приходилось дорабатывать напильником. Зато держать в руках первый в мире напечатанный страйкбольный привод грело душу. Классное достижение, на мой взгляд =) Следует сказать отдельное спасибо моей жене, которая поддерживала мои эксперименты и занималась финальной покраской готового проекта. Наверно, при меньшем объеме понимания и поддержки проект был бы заброшен.
На разобранном приводе видно, как к верхнему ресиверу стыкуются прочие модули
STL-файлы для желающих повторить конструкцию были опубликованы на Thingiverse. Таким образом, первый печатный привод стал open source — продуктом. Не знаю, смог ли кто-либо напечатать его для себя и заставить работать. Исходники публиковались в 2014. Просмотров набралось более 50000, скачиваний — почти 5000, так что может быть, кто-то упорный нашелся. Для тех, кому интересно, STL можно найти на https://www.thingiverse.com/thing:461896.
Готовый и окрашенный привод
После того, как первый привод был готов, захотелось сделать еще — больше, совершеннее и интереснее. Был спроектирован bullpup, от которого остались только плохие фотографии и куча деталей в одном из ящиков с “проектами”. На нем впервые была опробована концепция усиления корпуса алюминиевым швеллером — он практически не добавляет лишней массы и делает корпус устойчивым к изгибам. Собственно, привода заводского изготовления в пластиковых корпусах тоже страдают этой проблемой, так что проблема вызвана не использованием 3D-печати.
В конце 2016-го я разработал и собрал новый 3D-принтер, с крепкой рамой, станочными направляющими (MGN-12), схемой core-XY и увеличенным горячим столом. Новый принтер поддерживает скорость повыше, намного тише, имеет водяное охлаждение экструдера и еще ряд экспериментальных наработок (24v электрика, тихие драйвера, горячий стол на 220v). К сожалению, он так и не доделан, хотя работает и все следующие приводы печатались на нем. По хорошему, требует переделки каретка, не собран хот-бокс, нужно сделать гибкие кабель-каналы. Несовершенства принтера и настроек будут прекрасно видны на некоторых следующих фотографиях, заранее извиняюсь перед печатниками-перфекционистами.
Все дальнейшие привода печатались из прутка ABS производства FD-plast, слой 0.2 мм. Экспериментов с другими пластиками для печати гирбоксов я не проводил, это кажется мне нудным, если ABS хорошо работает.
Вторая версия
Все время, которое я играл в страйкбол, я пытался подобрать для себя наиболее удобный привод. Сменил, наверно, более сотни вариантов, от широко распространенных до весьма экзотичных, но так и не нашёл однозначно подходящий. Так и возникла идея сделать привод максимально модульным — пусть каждый пользователь сможет напечатать набор деталей, максимально ему нравящихся.
Фотография различных вариантов сборки Stoner 63, взята с сайта forgottenweapons.com
Вторая версия 3D-печатного привода для open source представляла собой верхний ресивер с довольно толстыми стенками и рамой из алюминиевых швеллеров, к которому крепился нижний ресивер с шестернями и мотором (обычно в пистолетной рукоятке), приемник магазинов и внешние панели корпуса. Было напечатано несколько вариантов корпусов, однако, к моменту, когда можно было бы приступать к публикации, меня захватила уже другая идея.
Два варианта второй версии. Отличаются отделкой верхнего ресивера и фронтсетом.
Третья версия
В третьей версии толщина корпуса верхней части гирбокса уменьшена. Предполагалось, что это позволит сделать внешние стенки корпуса толще и позволит больший простор для дизайнерской работы без переутолщения корпуса. Оказалось, что и стенки уменьшенной толщины справляются даже с мощными (140) пружинами. Более того, стенки вокруг цилиндра можно дополнительно разгрузить отверстиями. Достигнут такой результат был за счет утолщения стенок «внутрь». Дополнительные наплывы пластика вокруг цилиндра и поршня создают как бы «уголок», согнуть который сложнее, чем пластину.
Вид открытой верхней части гирбокса
Открытая нижняя часть гирбокса
Суровое дополнительное ограничение — любая деталь должна помещаться на горячий стол бюджетного принтера (200х200 мм). Пришлось немало поломать голову, чтобы сделать детали печатаемыми на компактных столах.
Вот так выглядел проект корпуса
Гирбокс в сборе во время тестов
При скорости 100м/с хоп-ап успешно закручивает шары, дистанция полета 0.28 шара, хоть и медленного, превышает 50м (стрелял в открытом спортивном тире, метры настоящие). В текущей сборке кучность хромает, но, скорее всего, это связано с тем, что резинки хоп-апа, которые у меня есть, уже довольно старые (последние лет 8 я не покупал новые запчасти, их и так много дома).
Следует отметить, что на этот раз в открытый доступ выложены не только STL-файлы, но и исходники solidworks. Я старался следовать определенным стандартам наименования элементов чертежей и сделать детали максимально понятными. Кроме того, я подбирал допуски деталей так, чтобы они совмещались без кропотливой работы напильником. Гирбоксов пришлось напечатать штук 10, пока качество не стало меня устраивать.
Некоторые детали я отпечатал из цветного пластика, чтобы подчеркнуть органы управления и эстетическое решение в целом. В итоге привод стал выглядеть так:
Вид готового привода
Модель выкладывалась с середины по конец 2018. В настоящий момент у корневого узла модели больше 25 тысяч просмотров и 4.5 тысяч скачиваний, надеюсь, она пригодится энтузиастам для повторения или апгрейда.
Когда будет время для хобби, планирую дописать более подробные инструкции по сборке, возможно, попробовать собрать привод из деталей перед камерой. Базовая версия предполагает наличие электронного ключа и только автоматический огонь. Есть функциональный прототип электронной отсечки одиночного огня по силе тока и наработки по системе мониторинга состояния аккумулятора. Однако, для этого придется сделать новый корпус, немного побольше. Есть мысль попробовать создать аккаунт Patreon и выкладывать альтернативные варианты внешнего корпуса и электроники для подписчиков. Буду рад советам по организации Patreon в комментариях.
Спасибо!
Виды автомобильных пластиков
В состав современных автомобилей входит около 120 килограмм деталей, сделанных из различных видов пластика.
Термин пластики (пластмассы) описывает группу химических соединений называемых полимерами. Пластик получается нагреванием углеводородов. Используется катализатор, чтобы разбить большие молекулы на маленькие. Этот процесс называется крэкинг. Маленькие молекулы, такие как этилен, пропилен, бутан и другие называются мономерами. Большинство пластиков сделано из углеводородов, взятых из природных ископаемых (газа, нефти и других). Осуществляется химическое соединение мономеров и создание полимеров. Размер и структура молекул полимеров определяют свойства пластиков.
Существует два базовых типа пластика, которые применяются в автомобилестроении – термопластики и термореактивные пластики. Термопластики плавятся от воздействия высокой температуры, а при остывании снова затвердевают.
Термореактивные пластики никогда не плавятся и не размягчаются от температуры (не меняют форму).
Термопластики
Термопластики – это название пластиков, состоящих из разделённых разветвлённых макромолекул, которые, однако, не связаны друг с другом.
Из-за своих многочисленных положительных свойств, термопластики являются наиболее часто используемыми пластиками в автомобильной индустрии.
Термопластики могут быть расплавлены и использованы снова много раз. Это важный аспект экологичности. Термопластики являются идеальным материалом для переработки. Новые детали могут быть сделаны из старых.
Термореактивные пластики (реактопласты)
При изготовлении изделий из термореактивных пластиков происходит необратимая реакция.
Эти пластики нельзя сваривать, растворять или растягивать, как эластомеры.
Термореактивные материалы очень прочные и стойкие к высокой температуре. Они, к примеру, используются в подкапотном пространстве, рядом с двигателем.
Смеси пластиков (сплавы)
Смеси (например, такие как PP + EPDM ) чаще всего используются в дополнение к чистым формам. Смешиваются два разных типа пластика. При смешивании двух типов пластика, их свойства объединяются, и получается новый тип пластика. Этот процесс похож на смешивание металлов и получение сплавов с новыми свойствами. Кроме того, многие пластиковые детали при изготовлении усиливаются стекловолокном.
Как определить тип пластика?
Определение типа пластика необходимо для выбора способа ремонта и видов материалов, необходимых для этого.
В то время как несколько видов пластика может использоваться в машине, три основных типа составляют 65% всего пластика, используемого в автомобиле: PP — полипропилен (32%), PU / PUR полиуретан (17%) и PVC — поливинилхлорид (16%).
Итак, рассмотрим наиболее часто используемые в автомобилях типы пластиков.
Типы автомобильных пластиков
ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) — термопластик
Твёрдый, прочный и негибкий пластик. Он имеет высокую прочность благодаря компоненту бутадиену, а твёрдость и негибкость благодаря акрилонитрилу.
Этот пластик обязательно должен быть покрыт защитным покрытием, так как на него разрушительно действуют ультрафиолетовые лучи.
Применение: Корпуса зеркал заднего вида, колпаки колёс, автомобильные панели приборов, радиаторные решётки, молдинги, обрамления фар.
Совет по ремонту: Оптимальным методом ремонта является склеивание специальным клеем (к примеру, PlastiFix). Если применяется сваривание, то его можно дополнять эпоксидной смолой со стекловолокном (с обратной стороны) для повышения прочности.
ABS / MAT — реактопласт
EPDM (Ethylen-propylene-diene-monomer) — реактопласт
Часто используется в сплаве с полипропиленом ( PP ) для изготовления бамперов.
Применение: Ударопрочные вставки бампера, бампера ( PP + EPDM ).
PA (Polyamide (Nylon)) — термопластик
Умеренно жёсткий или жёсткий пластик. Хорошо шлифуется. Известен как нейлон.
Является стойким к органическим растворителям. Имеет высокую сопротивляемость к истиранию.
Применение: Пластмассовые внешние детали отделки кузова, декоративные колпаки колёс, лючки бензобака, радиаторные бачки, корпуса фар, корпус боковых зеркал, пластиковые части двигателя.
Совет по ремонту: Нагревайте пластик феном перед началом сваривания. Присадочный пруток должен смешиваться с ремонтируемым пластиком.
PC (Polycarbonate) — термопластик
У этого пластика высокая ударопрочность, даже при очень низких температурах.
Применение: Бампера, радиаторные решётки, приборная панель, корпуса фар.
Совет по ремонту: Перед сваривание пластик лучше нагреть феном.
PPO (Polyphenylene oxide) — реактопласт
Имеет хорошую стойкость к высокой температуре и высокую ударопрочность. Редко используется в чистой форме из-за сложности технологического процесса.
Применение: Хромированные пластиковые детали, решётки радиатора, обрамление фар.
PE (Polyethylene) — термопластик
Умеренно эластичный, обычно полупрозрачный пластик.
Полиэтилен имеет высокую ударопрочность и хорошо выдерживает воздействие кислот, спиртов и нефтепродуктов.
Может быть двух типов – полиэтилен низкой плотности ( PE-LD ) и полиэтилен высокой плотности ( PE-HD ).
Применение: Подкрылки, облицовка салона, расширительные бачки, бачки для «омывайки», подкрылки, бензобаки (делаются из полиэтилена высокой плотности PE- HD ).
Совет по ремонту: Нужно помнить, что на это этот вид пластика имеет плохую адгезию к ремонтным материалам и краске.
PP (Polypropylene) — термопластик
Умеренно гибкий пластик, устойчивый к воздействию химически активных жидкостей. Инертен к ультрафиолетовым лучам. Полипропилен имеет относительно слабую ударопрочность.
Применение: бампера (обычно смесь с EPDM ), изоляция проводки, корпуса аккумуляторов, подкрылки, уплотнители салона, облицовка салона, панель приборов.
Совет по ремонту: Перед нанесением грунтов или лакокрасочных материалов требуется предварительно применять специальный грунт для пластика для увеличения адгезии.
PU / PUR (Polyurethane) — реактопласт, TPU (thermoplastic polyurethane) — термопластик
Полиуретан очень износостойкий, гибкий и прочный пластик. Он может быть изготовлен твёрдым, как шар для бойлинга, а также таким мягким, как стирательный ластик.
Этот пластик представляет собой структурную пену, твёрдость и эластичность которой может варьироваться. Эластичный полиуретан может восстанавливать первоначальную форму даже после длительного физического воздействия.
Применение: Бампера, подкрылки, пластиковые накладки кузова, элементы отделки салона, панели приборов, сидения (вспененный полиуретан).
Совет по ремонту: При сваривании ( TPU ) не нужно нагревать и пытаться расплавить ремонтируемый пластик. Расплавленный присадочный пруток нужно помещать в заранее подготовленную V‑образную канавку.
PVC (Polyvinyl chloride) — термопластик
Твёрдый, хорошо шлифуется. Это гибкий пластик, имеет хорошую сопротивляемость к растворителям. Виниловая составляющая даёт хорошую прочность на разрыв, некоторые поливинилхлоридовые пластики эластичные.
Применение: Боковые молдинги дверей, элементы облицовки салона.
Для полноты обзора пластиков, приведу сводную таблицу, имеющую также обозначения других видов пластика.
Как выбрать лучший привод для себя.
Правильный привод в страйкболе – это основа побед как для игрока, так и для команды. От привода зависит комфортность в игре, скорострельность, удобство обслуживания. Для разных типов страйкболистов подходит свой привод.
На что обращать внимание
В выборе модели надо обращать внимание на:
Для новичков не всегда подходят профессиональные дорогие модели с десятками функций. Часто им хватит обычного пистолета и автомата. Для профессионалов часто не хватает дальности стрельбы: им важны другие функции. Разберёмся по каждому моменту.
Выбор привода для страйкбола зависит от цели игрока. Точнее, какую тактику страйкболист будет применять на поле боля. Если атаковать, то лучше смотреть штурмовые винтовки. Модели имеют высокую скорострельность, стреляют очередями, одиночными выстрелами.
Если страйкболист играет снайпером, то подойдут снайперские винтовки. Отличаются дальностью стрельбы, поражают противников на дальнем расстоянии. Подходят для атаки, прикрытия флангов, защиты.
Если страйкболист ищет привод для ближнего боя, то лучше рассматривать пистолеты. Они мобильные, мало весят, быстрые в действии. Подходят для защиты, атаки.
Эргономика
Хороший вариант – телескопические приклады. Они регулируются – можно настроить автомат под себя, своё телосложение. Есть вариации со складывающимся прикладом. Посмотрите, будет ли вам удобно постоянно складывать/раскладывать приклад. Такой класс подходит для тех игроков, кто постоянно находится в движении. Приклад можно сложить и быстро перебежать местность. Помните, что разложение приклада сопровождается щелчком, который может привлечь внимание противника.
Материал производства
Металл
Металлические варианты более тяжёлые для игроков. При этом, надёжные и прочные. Часто применяется алюминий со сплавами. Они долговечны, так как на них не влияют агрессивные среды.
Привод из металла весит порядка 3-4 кг. Профессиональные игроки предпочитают этот вариант, такие страйкболисты делают ставку на надёжность.
Пластик
Пластиковые выпускаются в 2-х вариациях:
Комбинация пластика с другими материалами создаёт устройства среднего уровня. Сочетает хорошую надёжность, легкость. Полностью пластиковые модели отличаются повышенной лёгкостью. Отлично подходят для новичков, которые только начинают играть в страйкбол.
Пластик прочный, но царапается. На нём образовываются вмятины после падения с высоты или удара. Чаще ремонтируется, чем металлические.
Дерево
Лучше применять для игры в страйкбол привода из пластика, металло-пластика, металла. Первый – легкий, но хватит ненадолго. Второй – для новичков. Третий – для постоянных игроков в страйкбол.
Приводы
По принципу работы пневматика бывает:
Электро
Электропневматические привода самые распространённые. Работают за счёт аккумулятора, которая устанавливается в конструкции. Цена начинается в районе 6500 рублей. Заканчивается к 30.000 рублей. Средняя цена для электропневматики – около 13.500 рублей. Лучше выбирать LiPo аккумуляторы с большой ёмкостью, чтобы во время игры, вас не застали врасплох, когда аккумулятор разрядится.
Газовые
Пружинное/спринговое
Применяется редко, так как надо делать ручной взвод затвора перед каждым выстрелом. Конечно же, не подходит для автоматов, пистолетов и другого штурмового вооружения. Часто используется лишь в снайперских винтовках. Отличаются высокой точностью стрельбы, дальностью.
Вывод – возьмите электропривод. В отдельных случаях – газовый. Если играете только снайпером, то спринговое.
Тюнинг
Тюнинг– отличный шаг увеличить функционал. Но для новичков это будет лишним, подойдут обычные модели.
Что выбрать новичкам
Новички в страйкболе – особый класс игроков. Такие игроки могут в любой момент перестать играть, просто потому, что им разонравилось. Поэтому выбирать профессиональную модернизированную дорогую пневматику нет никакого смысла. Лучше остановиться на недорогих базовых вариациях.
Для новичка подойдёт:
— АК 040 серии от CYMA;
Отдавать предпочтение следует лёгким, малогабаритным вариациям. Если игрок поймёт, что ему надо что-то потяжелее в плане габаритов, мощности, то можно переходить на средние приводы.
Привода среднего уровня
Представим привода среднего уровня с оптимальной стоимостью. Они эффективны в использовании. Сделаны качественно, поэтому долговечны. Основные особенности:
Оружие среднего уровня подходит постоянных игроков в страйкбол. Либо может применяться новичками, которые сразу хотят играть с мощным вооружением. Имеют достаточные деньги для покупки таких вариаций.
Представители среднего уровня:
— Автомат LCT АКС-74 (lct-lcks74m nv);
— Винтовка Cyma СВД-С, AEG (cm057s);
— Автомат E&L АКМ, gen.2 (el-a101).
Среди них встречаются достойные автоматы с начальным уровнем профессиональных приводов.
Что выбирают профессионалы
Профессиональные приводы заметно отличаются от моделей для новичков со средним уровнем. Это мощные, эффективные, высокоточные модели с повышенными техническими показателями. Выбираются игроками, которые знают, чего хотят. Для такого вооружение характерно:
Часто весит более 3,5 кг. Это компенсируется высокой скорострельностью, надёжностью, долговечностью. Здесь уже встречаются мощные пулемёты, высокоточные снайперские винтовки, дорогие автоматы.
Представители профессионального класса:
— Автомат VFC M27 IAR (VF1-HK416M27-BK01);
— Карабин EMG M4A1 Sopmod block 2 DE (OEM-08-AG-235-DE);
— Снайперская винтовка ARES SR-25 DE (SR-011E).