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用3D打印制作出便携式电磁炮的神秘创客

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-12-16  浏览次数:549
核心提示:WXPR-1电磁炮的早期测试(结果失败了)。今年10月份的时候,天工社曾经报道过一位网名为NSA_Listbot的创客,用3D打印机制作了一
 

WXPR-1电磁炮的早期测试(结果失败了)。

今年10月份的时候,天工社曾经报道过一位网名为NSA_Listbot的创客,用3D打印机制作了一件便携式电磁炮的消息随后知名创客媒体《Maker:》对他进行了专访,以下是专访内容(他的名字叫David Wirth

延伸阅读:《逆天了!创客3D打印出世界首个便携式电磁炮

能不能请你介绍一下你自己?

我毕业于UCLA,同时取得航空太空工程学和奈米机电系统的学士及硕士学位。闲暇时我会把玩小工具,很爱制作新玩意。我喜欢自己第一个做某件事时的感觉,所以从小就想当试飞员。然而长大之后,我发现自己可以往研究和工程学发展,这能让我拿下别的第一名。

这是你第一次制作电磁炮吗?

不,我在高中物理课的最后一项专题做的就是小型电磁炮(以这个设计为蓝本)。但我还是第一次做规模这么大的东西。

你从事工程学方面的工作吗?会用到CAD3D打印机之类的东西吗?

我拿到了工程学的学位,现在却在做其他的工作。

这种电磁炮专题是从什么地方想出来的?

这是我跟朋友打赌时想出来的。我这个人在制作疯狂的小工具上是出了名的,朋友却赌我一定做不出电磁炮。后来我找了份时间充裕的工作,于是就开始挑战尘封已久的电磁炮专题。我花了1年半做好机械加工、焊接及打印。其实这项专题今年6月就完工了,但直到7月中才做好系统微调。我的很多朋友(也包括和我打赌的人)7月就看过这把枪了,然而我直到最近才决定发表在Reddit上。当时我没想到这会造成这么大的话题。

除了赢得赌注之外,这个专题的最终目标是什么?

我的目标是要证明大型作品也能用3D打印做出来。(通常)只要安装在合板上,就能做出功能齐全的原型。尽管3D打印枪枝在社群当中会招来恶评,我却不希望那种事发生。我想做一个系统,只将原始档和程序码发布给学生、认真的业余爱好者和学者。这把电磁炮我也不打算做第2版。WXPR-1这个名字就是eXperimental Portable Railgun Version 1的简称。

电磁炮上似乎装了二氧化碳罐。那是用来做什么的?

二氧化碳罐会用在发射系统上。就跟马铃薯大砲一样,发射物(电枢)会从轨道上射出。发射物必须以某种程度的初速度承载在轨道上,否则就会因为高电压而焊接到轨道上。因此要使用二氧化碳罐,以每秒约100公尺的速度替电枢加速,接着要在轨道上加速到每秒250公尺。

电磁炮需要做得这么大吗?

不,假如采用更高级的电容,重量就能大幅缩小。我是在eBay花了50美元买到的。只要使用更好的电容,就能至少减轻4.5公斤左右。充电系统也可以轻量化。我的充电器并不是最适合的选择。假如有适合用在这个设计上的ZVS(零电压系统),就会再减轻1.31.8公斤左右。这样计算下来,第2版将会减轻共14公斤左右的重量。

请问你能告诉我们WXPR-1其他独特的地方和有趣的部分吗?

WXPR-1的轨道设计就业余爱好者的作品来说是很少见的。业余爱好者制作的电磁炮多半采用制作简便的正方形枪口,我设计的轨道则更有效率,而且要以极小的公差精密制作。这应该是我唯一也是第一把拥有圆形枪口的业余爱好者制电磁炮。我在机械工房耗时6个月,扔掉许多失败作(有的是因为比头发宽度还要小的误差而扔掉),最后才摸索出合用的设计。这把枪的另一个特征在于轨道可以拆卸。采用一般的设计时,若要更换轨道就必须拆开整个装置,成本相当高昂。我设计的轨道有内轨和外轨两种,内轨价格便宜,能够轻松更换,无须拆开整个装置。这比其他设计容易保养,耐用度也会提高。

你用的是哪种打印机?

我用的是Delta 3D打印机,能够用PC(聚碳酸酯)打印。底板几乎是用客制化的PEI(聚醚酰亚胺)来打印。打印范围为直径约28公分,高度约45公分。我用的耗材为PLAABS、尼龙和PC,使用最多的是PLAABS,特殊零件则用尼龙和PC。打印分辨率为水平0.2公厘,垂直0.25公厘。

电磁炮CAD设计图。灰色的部分要3D打印。

从另一个角度拍摄完工后的电磁炮

电容器刚开始是以软母线并联接上,装进3D打印做成的外壳里。

电容器在3D打印做成的外壳当中。

接好配线的电容器。

电磁炮采用6300焦耳,350伏特,5500微法拉的电容器。两者加起来有9公斤,提供发射物1050伏特(1.8千焦耳)以上的能量。

电磁炮的电子仪器是以Arduino Uno R3为重心制作而成,会监视电容器的电压、电流、温度和电池的电压,确保充电量和放电量相同。

轨道由外轨和内轨的双重构造所组成。外轨是铝制品,会固定在装置上。由于电枢不会接触到轨道,因此轨道不会遭到腐蚀。内轨是铜制品,可以更换。

发射以钨为弹心的铝弹。子弹重量为4.3公克,以950伏特(1.3千焦耳)的能量射进哈密瓜。

 
 
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