Impressão 3D e airsoft: como imprimi “drive”

Olá pessoal! Vou tentar falar um pouco sobre como tentei fazer uma unidade de airsoft usando uma impressora 3D, o que veio e quais dificuldades tive que enfrentar. Este artigo pode ser interessante para quem gosta de impressão airsoft, DIY ou 3D. Para aqueles que não estão familiarizados com o airsoft, mas desejam ler sobre um projeto de impressão 3D interessante e complexo, há uma breve explicação sobre o que está em jogo e por que não é fácil construir uma unidade de airsoft.

Um pouco de história

Eu tive um grande interesse em ajustar a pneumática macia cerca de 20 anos atrás. A princípio, foram os aprimoramentos externos e internos dos brinquedos chineses, com o advento da ampla disponibilidade da eletropneumática japonesa, ele passou a usá-lo. Provavelmente, cerca de mil e meia unidades foram reparadas ou ajustadas. Por um tempo, monetizei esse hobby, mas trabalho devagar e gosto mais de mim.

Em 2007, tentei fazer minha primeira caixa de engrenagens fresada. Funcionou se você prendê-lo em um vício e segurá-lo em alguns lugares;) Pelo volume de trabalho, várias coisas ficaram claras:

1. Você pode fazer o casco da caixa de câmbio você mesmo.
2. O volume de esforços, tentativas e erros é tão grande que fazer isso é apenas para uso personalizado, no qual uma caixa de câmbio comum não pode ser abarrotada.

Quando comprei uma impressora 3D, decidi fazer uma caixa de engrenagens fresada novamente. A capacidade de prototipar as peças e ver como elas funcionam juntas deve economizar vários erros.


Após imprimir e montar o primeiro protótipo, verificou-se que a caixa de engrenagens impressa não se desfez imediatamente. Ver uma caixa de engrenagens em funcionamento, cuja criação você não precisava ficar atrás da fresadora - foi legal. O trabalho foi acelerado várias vezes, foi possível desenhar um desenho, colocar um selo na noite e coletar os detalhes no dia seguinte.


Vista de uma versão anterior da parte superior do conjunto da caixa de velocidades.

Primeira versão

Decidi fazer uma caixa de velocidades de plástico, que será reforçada com placas de alumínio em lugares difíceis. Supunha-se: placas para fixação das buchas de engrenagem, placas com ranhuras fresadas para guiar o pistão e, se necessário, amarras do lado de fora da caixa. Obviamente, os protótipos desses registros foram primeiramente feitos de plástico. Como resultado, as peças permaneceram em plástico - verificou-se que elas próprias são bastante fortes.

Também deveria fabricar a cabeça do cilindro de forma independente, para torná-la mais maciça para garantir força no local com cargas de choque máximas. Em geral, a idéia não se concretizou - nas unidades a seguir, usei uma cabeça de cilindro padrão e uma carcaça de salto maciço, cuja fixação atua como um tirante.
Uma caixa foi desenvolvida para a caixa de engrenagens criada.

Em 2013, o scorpion evo3 airsoft ainda não foi fabricado, o que me pareceu muito bonito. No entanto, não me propus a tarefa de copiar exatamente - eu queria fazer uma submetralhadora compacta semelhante, leve, estreita, mas com uma caixa de velocidades cheia.


Escorpião EVO3 S1. Fonte da imagem - Wikipedia.

O trabalho acabou sendo muito mais trabalhoso do que o planejado - para a montagem de peças impressas, muitas vezes os detalhes precisavam ser finalizados com um arquivo. Mas, para segurar em suas mãos, a primeira unidade de airsoft impressa do mundo aqueceu a alma. Realização bacana, na minha opinião =) Devo dizer um agradecimento especial à minha esposa, que apoiou minhas experiências e esteve envolvida na pintura final do projeto finalizado. Provavelmente, com menos compreensão e apoio, o projeto seria abandonado.


O drive desmontado mostra como outros módulos estão conectados ao receptor superior

Os arquivos STL para aqueles que desejam repetir o design foram publicados no Thingiverse. Assim, a primeira unidade de impressão se tornou de código aberto - um produto. Não sei se alguém poderia imprimi-lo e fazê-lo funcionar. As fontes foram publicadas em 2014. Havia mais de 50.000 visualizações, quase 5.000 downloads, então talvez alguém teimoso tenha sido encontrado. Para quem estiver interessado, o STL pode ser encontrado em https://www.thingiverse.com/thing:461896 .


Unidade pronta e pintada

Depois que a primeira unidade estava pronta, eu queria fazer mais - mais, mais perfeita e mais interessante. Um bullpup foi projetado, a partir do qual apenas fotos ruins e vários detalhes foram deixados em uma das caixas de "projetos". Pela primeira vez, foi testado o conceito de reforço do corpo com um canal de alumínio - ele praticamente não adiciona excesso de peso e torna o corpo resistente à flexão. Na verdade, as unidades fabricadas de fábrica em caixas de plástico também sofrem com esse problema, portanto, o problema é causado pelo não uso da impressão 3D.

Segunda versão

Durante todo o tempo em que joguei airsoft, tentei encontrar a unidade mais conveniente para mim. Provavelmente substituiu mais de uma centena de opções, de generalizadas a muito exóticas, mas nunca encontrou uma definitivamente adequada. Assim, surgiu a idéia de tornar a unidade o mais modular possível - permitindo que cada usuário imprima um conjunto de peças que ele mais gosta.

A idéia em si não é nova: tentativas de fabricar armas de fogo modulares para solucionar vários problemas são realizadas por armeiros em todo o mundo. Um exemplo seria o sistema de armas Stoner 63, que, dependendo da montagem, pode mudar a aparência de uma carabina para metralhadoras.


Foto de várias opções de compilação do Stoner 63, retiradas de forgetweapons.com

A segunda versão da unidade de impressão 3D de código aberto era um receptor superior com paredes bastante grossas e uma estrutura de canais de alumínio, nos quais um receptor inferior com engrenagens e um motor (geralmente em punho de pistola), um receptor de loja e painéis externos do gabinete foram montados. Várias versões dos casos foram impressas, no entanto, quando pude começar a publicar, eu já estava capturada por outra ideia.


Duas opções para a segunda versão. Eles diferem na decoração do receptor superior e do conjunto frontal.

Terceira versão

Na terceira versão, a espessura do casco da parte superior da caixa de velocidades é reduzida. Supunha-se que isso tornaria as paredes externas do gabinete mais espessas e permitiria mais espaço para o trabalho de design sem sobrecarregar o gabinete. Verificou-se que mesmo as paredes de espessura reduzida lidam com molas poderosas (140). Além disso, as paredes ao redor do cilindro podem ser aliviadas ainda mais por orifícios. Este resultado foi alcançado devido ao espessamento das paredes "para dentro". Fluxos adicionais de plástico ao redor do cilindro e do pistão criam uma espécie de “canto”, mais difícil de dobrar do que a placa.


Vista da parte superior aberta da caixa de velocidades

Em geral, nesse quadro você também pode montar uma submetralhadora, semelhante às apresentadas anteriormente. Mas eu queria criar uma solução bonita e mais eficaz - colocar a opção mais produtiva em dimensões compactas. Um cano fino de 455 mm de comprimento foi adotado como base do comprimento (o cano é para os rifles Kalashnikov de airsoft). O interior da caixa de velocidades - qualquer compatível com a versão 3 da caixa de velocidades. Para compacidade, foi escolhido o fator de forma do bullpup (a localização do carregador atrás do punho da pistola). Lojas usadas de M16 - selecionadas para a ampla distribuição e localização do alimentador de esferas em frente à loja. Isso, por sua vez, permite manter uma distância ergonômica do bumbum ao gatilho, com um espaço suficientemente grande entre a alça e a revista (parece fácil, mas esse é um dos momentos mais críticos para criticar armas reais nesse formato). O compartimento da bateria deve ter espaço suficiente.


O fundo aberto da caixa de velocidades

Uma restrição adicional grave - qualquer peça deve ser colocada na mesa quente de uma impressora econômica (200x200 mm). Tive que mexer muito com o cérebro para imprimir os detalhes em mesas compactas.

O conceito para o caso externo foi deliberadamente escolhido futurista - eu queria fazer um passeio que fosse reconhecido de relance. O design foi muito difícil para mim - eu tive que olhar para milhares de imagens de referência de armas fantásticas, procurar as melhores soluções e depois entender como um mecanismo de trabalho e a ergonomia humana podem se encaixar nisso.


Aqui está o design do edifício

Como parte dos testes de confiabilidade da caixa de engrenagens, ela foi testada com as molas m100 Systema e m130 Guarder. A velocidade inicial especificada corresponde a montagens de alta qualidade para acionamentos de fábrica (infelizmente, não tenho 0,20 bolas, tive que cronografar 0,28 e recontar). A velocidade aproximada é de 100 m / s para a mola m100 e 148 m / s para 130 molas. Este não é o melhor desempenho, mas não abaixo da média. Deve-se ter em mente que usamos peças sobressalentes básicas deixadas pelo ajuste de outras unidades, para que não haja dúvida de que a caixa de velocidades impressa não apresenta defeitos crônicos que afetam a eficiência. A caixa de engrenagens suporta uma longa linha de espaços em branco (protetor de mola m130, cerca de 200 disparos) e, depois disso, nenhum endurecimento se forma no plástico.


Montagem da caixa de engrenagens durante os testes

A uma velocidade de 100 m / s, o salto gira com sucesso as bolas, a distância de vôo de 0,28 bolas, embora lenta, excede 50 m (tiro em um campo de tiro esportivo aberto, metros reais). Na montagem atual, a precisão é esfarrapada, mas provavelmente isso se deve ao fato de que os elásticos de salto que tenho já são bastante antigos (nos últimos 8 anos não comprei peças novas, há muitas em casa).

Note-se que desta vez, não apenas os arquivos STL, mas também o código-fonte do solidworks são publicados em acesso aberto. Tentei seguir certos padrões para nomear os elementos dos desenhos e deixar os detalhes o mais claro possível. Além disso, selecionei as tolerâncias das peças para que elas se ajustassem sem o trabalho minucioso de um arquivo. As caixas de câmbio tiveram que imprimir 10 peças, até que a qualidade começou a me agradar.

Imprimi alguns detalhes em plástico colorido para enfatizar os controles e a solução estética em geral. Como resultado, a unidade começou a ficar assim:


Tipo de unidade finalizada

Fontes publicadas no thingiverse .

O modelo foi estabelecido de meados a final de 2018. No momento, o nó raiz do modelo tem mais de 25 mil visualizações e 4,5 mil downloads, espero que seja útil para os entusiastas por repetição ou atualização.

Quando houver tempo para um hobby, pretendo adicionar instruções de montagem mais detalhadas, talvez tente montar a unidade a partir das peças na frente da câmera. A versão básica requer uma chave eletrônica e apenas disparo automático. Existe um protótipo funcional de um corte eletrônico de uma única lâmpada pela força atual e tempo de operação por um sistema de monitoramento de bateria. No entanto, para isso, você precisará criar um novo caso, um pouco maior. Existe uma idéia para tentar criar uma conta Patreon e estabelecer opções alternativas para o gabinete externo e eletrônicos para assinantes. Terei o maior prazer em aconselhar sobre a organização do Patreon nos comentários.

Obrigada