Mechanische prototypes voor drones maken – wat te verwachten?

Het veroveren van de lucht is een van de grootste veldslagen van de mensheid sinds de oudheid. Onze voorouders waarschuwden ons dat de lucht een gevaarlijke vijand kan zijn. Laten we de legende herinneren van Icarus, een jongen, die zo graag wilde vliegen als een vogel dat zijn vader hem vleugels had gemaakt van vogelveren en was. Hij vloog hoger en hoger totdat de zon de was smolt en hij viel op zijn dood. Dit verhaal geeft ons twee belangrijke lessen:

1. Maak altijd mechanische of functionele prototypes van uw vliegtuigen en test ze ijverig;

2. Probeer ze te testen zonder binnen te zijn. Of pak op zijn minst een parachute.

Gelukkig bieden moderne fabricage en luchttechniek ons ​​de mogelijkheid om beide te doen. We kunnen onze vliegtuigprototypes op afstand besturen en we kunnen in korte tijd prototypes maken.

Wat zijn drones?

Drones zijn de ultieme amateurvliegtuigen geworden. Ze zijn licht, klein, gemakkelijk te vliegen en je kunt ze zelfs persoonlijk maken, wat veel mensen aantrekt die graag aan mechanismen sleutelen. Drones waren er echter al veel eerder. De eerste vermelding van hen dateert uit de jaren 1920.

Eerste pogingen om drones te maken zijn niet succesvol geweest. Er waren veel afzonderlijke uitvinders die erin slaagden om prototypes van helikopters te maken met 4-6 rotorcraft-motoren. Deze vliegtuigen waren te onstabiel, niet gesynchroniseerd en belastten de piloot te veel, dus hun ontwikkeling werd tot voor kort grotendeels stopgezet.

Met de moderne ontwikkelingen op het gebied van luchtvaart en elektronica zijn de eerdere technische problemen met drone-functies grotendeels overwonnen. De drones werden onbemand omdat het pilootprobleem het enige was dat overeind bleef. Een piloot is echter niet meer nodig. Je kunt het gewoon met een camera monteren en een afstandsbediening krijgen. Moderne elektronica maakt het ontwerp van dit voertuig heel eenvoudig, dus veel mensen maken drones als hobby of kopen ze om geweldige films te maken, kunst te maken, dingen te bezorgen of zelfs de buren te bespioneren, wie weet. Er is zelfs een verhaal van een man die besloot zijn kat te vereeuwigen door er een quadcopter van te maken.

Waar bestaat een drone uit?

Een typische drone heeft de volgende elementen die de functionaliteit bepalen:

1. Frame. Dit is het belangrijkste deel en het belangrijkste. Het houdt alle functionele objecten bij elkaar, bepaalt de algehele sterkte van de structuur en beïnvloedt de luchtvaarteigenschappen van het apparaat. Ik zal het vooral over dit onderdeel hebben, omdat het praktisch het enige is dat je zelf moet ontwerpen en vervaardigen of met behulp van een prototyping-winkel (wat ten zeerste wordt aanbevolen als je geen technische achtergrond hebt, omdat in de uiteindelijk zal het goedkoper en sneller zijn omdat de prototypefabrikanten een frame van hoge kwaliteit zullen maken, de materialen beter zullen kiezen en u zullen adviseren over het ontwerp)
2. Motoren. Mogelijk hebt u 4-8 motoren nodig, afhankelijk van het aantal rotorcrafts dat u wilt. De motor bepaalt hoe snel de bladen van de drone draaien en daarmee het vermogen. Er zijn veel motorfabrikanten die goedkope en betrouwbare oplossingen bieden.
3. Elektronische snelheidsregeling. Dit zijn de apparaten die je propellers synchroniseren en voorkomen dat je drone gek doet. Ze zijn ook erg goedkoop en gemakkelijk te vinden.
4. Schroeven. Dit zijn de belangrijkste bewegende delen van de propeller. Hun bladen hebben een complexe geometrie en hun grootte en vorm zijn afhankelijk van het gewicht en de grootte van het frame, dus je zult ze waarschijnlijk samen met het frame moeten bestellen.
5. Batterijen, connectoren en bedieningselementen. Voor secundaire bewerkingen zijn enkele kleinere elektronische onderdelen nodig. Zoals connectoren, batterijen en een ontvanger met afstandsbediening om de drone te laten vliegen. Je hebt waarschijnlijk ook een camera nodig, want vliegen met de drone zonder camera is als lopen met één been.

Zoals u kunt zien, biedt de moderne industrie veel voorbereide oplossingen voor de productie van drones. Omdat het maken van elektronische apparaten op zich een complex en duur project is, raad ik je aan om gewoon de bestaande onderdelen te kopen, of je nu een hobbyist bent of van plan bent de dingen te verkopen. Als uw omzet groeit, kunt u overwegen om uw eigen circuits te maken. Daarmee blijven er twee belangrijke op maat gemaakte onderdelen over die essentieel zijn voor de prestaties van de drone. Natuurlijk moet je wat extra connectoren en batterijbehuizingen maken. Hun ontwerp vormt echter geen probleem en kan met een vingerbeweging in 3D worden geprint.

Hoe maak je aangepaste drone-frames

Frames zijn dus erg belangrijk voor de stabiliteit en algehele structuur van de drone. Als je leert met je vliegtuig te vliegen, zul je zeker tegen dingen botsen en het frame beschadigen, dus het moet ook gemakkelijk te vervangen of te repareren zijn.

Momenteel zijn er een aantal mogelijke ontwerpen voor droneframes, afhankelijk van het aantal propellers dat u wilt. Hoe meer propellers, hoe stabieler de drone, maar ook zwaarder. De meest cruciale parameters zijn stijfheid en gewicht. Dit is de reden waarom de meest voorkomende materialen de volgende zijn:

1.Hout. Het goedkoopste materiaal dat het gemakkelijkst te verwerken is en met het eenvoudigste gereedschap in het frame kan worden gevormd. Het uiterlijk en de betrouwbaarheid van zo'n drone zijn niet hoog. Het is gemakkelijk te vervangen, maar verwacht dat het bij de kleinste impact breekt. Kortom, het is een goede keuze voor hobbyisten. Het frame wordt meestal machinaal bewerkt op een houtdraaibank of met een eenvoudiger instrument en wordt vervolgens aan elkaar gelijmd.

2.Kunststof. Het is de meest voor de hand liggende keuze. Veel polymeren zijn licht van gewicht, hebben een hoge treksterkte en de beste tot nu toe kunnen snel worden verwerkt met behulp van moderne technologieën. Kunststof kozijnen kunnen bijvoorbeeld worden vervaardigd met behulp van 3D-printing of Urethane Casting prototyping-technieken. Dit maakt het een zeer goede keuze voor het maken van prototypes van commerciële dronemodellen. Je kunt eenvoudig een kleine batch maken met RP-technieken, deze assembleren en testen uitvoeren. En als u er klaar voor bent, bestelt u een spuitgietmatrijs.

3.Aluminium. Je moet dit materiaal kiezen om de meest duurzame en stevige systemen te maken, die veel stress kunnen weerstaan. Het is ook het zwaarste materiaal. Meestal wordt zo'n frame CNC gefreesd. Gebruik alleen aluminium frames als u professionele industriële drones maakt. Of als je al tests hebt uitgevoerd en het ontwerp hebt goedgekeurd, en je wilt dat je drone er echt goed en glanzend uitziet.

Laten we propellers maken

Propellers zijn de meest complexe onderdelen van het drone-ontwerp. Je moet de geometrie ervan daadwerkelijk berekenen, afhankelijk van het gewicht van je drone om de vereiste stuwkracht te bereiken. Gelukkig zijn er veel diensten die je daarbij kunnen helpen. Als u de geometrie te complex vindt. u kunt de bladen altijd bestellen bij een prototyping-winkel, waar competente ingenieurs de perfecte propellers ontwerpen, berekenen en vervaardigen.

Het is dus duidelijk dat de diameter belangrijk is. Hoe groter de bladen, hoe meer lucht de propeller kan pompen. Houd er echter rekening mee dat de propellers synchroon moeten zijn om te voorkomen dat ze elkaar raken. Daarom geven grotere propellers een slechtere wendbaarheid. Je moet kiezen wat het beste bij je past:een grotere dronelading of betere manoeuvreerbaarheid.

De aanvalshoek is een ander belangrijk kenmerk van het blad. Het is eigenlijk onder welke hoek de propeller de lucht raakt en afbuigt. Hoe groter hoe beter de efficiëntie van het blad, maar hoe groter de motor nodig is, omdat de windkrachten groter zullen zijn. De aanvalshoek wordt lager, dichter bij het midden van propellers met een constante spoed. Bij een wisselende aanvalshoek wordt de geometrie van de propeller echter te complex.

De propellerbladen zijn meestal 3D-geprint of gegoten met siliconenvormen zoals plastic frames zijn, omdat deze methoden het meest efficiënt zijn om complexe geometrie te bereiken met lage kosten en tijd. De bladen worden daarna nabewerkt omdat een goede oppervlakteafwerking de vibratie van de drone tijdens de vlucht verlaagt.

Vergeet niet om ook de propellers te balanceren. Het is een eenvoudig proces. Je kunt het doen met een potlood en een mes. Monteer het mes gewoon op een potlood dat horizontaal is geplaatst. De propeller zal hoogstwaarschijnlijk om zijn as draaien. Snijd dus een beetje af van de wortel van het mes, die de neiging heeft om aan de onderkant van het potlood te blijven. Herhaal dit totdat het mes niet meer draait als je het op het potlood monteert.