Herstellung mechanischer Drohnen-Prototypen – Was ist zu erwarten?

Die Eroberung des Himmels ist seit der Antike eine der größten Schlachten der Menschheit. Unsere Vorfahren haben uns gewarnt, dass der Himmel ein gefährlicher Feind sein kann. Erinnern wir uns an die Legende von Ikarus, einem Jungen, der so sehr wie ein Vogel fliegen wollte, dass sein Vater ihm Flügel aus Vogelfedern und Wachs gemacht hatte. Er flog höher und höher, bis die Sonne das Wachs schmolz und er in den Tod stürzte. Diese Geschichte gibt uns zwei wichtige Lektionen:

1. Erstellen Sie immer mechanische oder funktionale Prototypen Ihrer Flugzeuge und testen Sie diese gewissenhaft;

2. Versuchen Sie, sie zu testen, ohne drinnen zu sein. Oder zumindest einen Fallschirm besorgen.

Glücklicherweise geben uns moderne Fertigungs- und Lufttechnik die Möglichkeit, beides zu tun. Wir können unsere Flugzeugprototypen fernsteuern und Prototypen in kurzer Zeit erstellen.

Was sind Drohnen?

Drohnen sind zu den ultimativen Amateurflugzeugen geworden. Sie sind leicht, klein, einfach zu fliegen und man kann sie tatsächlich selbst herstellen, was viele Leute anzieht, die gerne an Mechanismen basteln. Drohnen gab es jedoch schon viel früher. Die erste Erwähnung geht bis in die 1920er Jahre zurück.

Erste Versuche, Drohnen herzustellen, waren nicht erfolgreich. Es gab viele separate Erfinder, die es geschafft haben, Prototypen von Hubschraubern mit 4-6 Drehflüglermotoren zu entwickeln. Diese Flugzeuge waren zu instabil, unsynchronisiert und belasteten den Piloten zu sehr, weshalb ihre Entwicklung bis vor kurzem größtenteils aufgegeben wurde.

Mit den modernen Entwicklungen in Luftfahrt und Elektronik sind die bisherigen technischen Schwierigkeiten bei Drohnenfunktionen weitestgehend überwunden. Die Drohnen wurden unbemannt, da das Pilotenproblem das einzige war, das noch stand. Ein Pilot ist jedoch nicht mehr erforderlich. Sie können es einfach mit einer Kamera montieren und eine Fernbedienung erhalten. Moderne Elektronik macht das Design dieses Fahrzeugs wirklich einfach, so dass viele Leute Drohnen als Hobby herstellen oder sie kaufen, um großartige Filme zu machen, Kunst zu machen, Dinge zu liefern oder sogar die Nachbarn auszuspionieren, wer weiß. Es gibt sogar eine Geschichte von einem Mann, der beschloss, seine Katze unsterblich zu machen, indem er sie in einen Quadcopter verwandelte.

Aus was besteht eine Drohne?

Eine typische Drohne hat die folgenden Elemente, die ihre Funktionalität bestimmen:

1. Rahmen. Dies ist der Hauptteil und der wichtigste. Es hält alle funktionalen Objekte zusammen, bestimmt die Gesamtfestigkeit der Struktur und beeinflusst die aeronautischen Eigenschaften des Geräts. Ich werde hauptsächlich über dieses Teil sprechen, da es praktisch das einzige ist, das Sie selbst oder mit Hilfe eines Prototyping-Shops entwerfen und herstellen müssen (was sehr zu empfehlen ist, wenn Sie keinen technischen Hintergrund haben, da im Am Ende wird es billiger und schneller, da die Prototypenhersteller einen hochwertigen Rahmen erstellen, die Materialien besser auswählen und Sie beim Design beraten)
2. Motoren. Sie benötigen möglicherweise 4-8 Motoren, je nachdem, wie viele Drehflügler Sie möchten. Der Motor bestimmt, wie schnell sich die Rotorblätter der Drohne drehen und damit ihre Leistungskapazität. Es gibt viele Motorhersteller, die günstige und zuverlässige Lösungen anbieten.
3. Elektronische Geschwindigkeitsregler. Dies sind die Geräte, die Ihre Propeller synchronisieren und verhindern, dass Ihre Drohne verrückt spielt. Sie sind auch sehr billig und leicht zu finden.
4. Propeller. Nun, dies sind die wichtigsten beweglichen Teile des Propellers. Ihre Blätter haben eine komplexe Geometrie und ihre Größe und Form hängen vom Gewicht und der Größe des Rahmens ab, sodass Sie sie wahrscheinlich zusammen mit dem Rahmen bestellen müssen.
5. Batterien, Anschlüsse und Bedienelemente. Einige kleinere elektronische Teile werden für sekundäre Operationen benötigt. Zum Beispiel Anschlüsse, Batterien und einen Empfänger mit Fernbedienung zum Fliegen der Drohne. Du wirst wahrscheinlich auch eine Kamera brauchen, denn das Fliegen der Drohne ohne Kamera ist wie Gehen mit einem Bein.

Wie Sie sehen können, bietet die moderne Industrie viele vorbereitete Lösungen für die Drohnenherstellung. Da die Herstellung elektronischer Geräte an sich schon ein komplexes und teures Projekt ist, rate ich Ihnen, einfach die vorhandenen Teile zu kaufen, egal ob Sie ein Bastler sind oder die Dinge verkaufen möchten. Wenn Ihr Umsatz wächst, können Sie darüber nachdenken, Ihre eigenen Schaltungen zu bauen. Damit bleiben uns zwei maßgefertigte Hauptteile, die für die Leistung der Drohne unerlässlich sind. Sicher, Sie müssen einige zusätzliche Anschlüsse und Batteriegehäuse herstellen. Ihr Design stellt jedoch kein Problem dar und kann mit einer Fingerbewegung in 3D gedruckt werden.

So erstellen Sie benutzerdefinierte Drohnenrahmen

Frames sind also sehr wichtig für die Stabilität und Gesamtstruktur der Drohne. Wenn Sie lernen, Ihr Flugzeug zu fliegen, werden Sie mit Sicherheit gegen Dinge stoßen und den Rahmen beschädigen, daher sollte es auch einfach zu ersetzen oder zu reparieren sein.

Derzeit gibt es eine Reihe möglicher Drohnenrahmendesigns, abhängig von der Anzahl der gewünschten Propeller. Je mehr Propeller, desto stabiler wird die Drohne, aber auch schwerer. Die wichtigsten Parameter sind Steifigkeit und Gewicht. Deshalb sind die am weitesten verbreiteten Materialien die folgenden:

1.Holz. Das billigste Material, das am einfachsten zu verarbeiten ist und mit einfachsten Werkzeugen zum Rahmen geformt werden kann. Das Aussehen und die Zuverlässigkeit einer solchen Drohne sind nicht hoch. Es ist leicht zu ersetzen, aber erwarten Sie, dass es bei den kleinsten Stößen bricht. Grundsätzlich ist es eine gute Wahl für Bastler. Der Rahmen wird normalerweise auf einer Holzdrehbank oder mit einem einfacheren Instrument bearbeitet und dann zusammengeklebt.

2.Kunststoff. Es ist die offensichtlichste Wahl. Viele Polymere sind leicht, haben eine hohe Zugfestigkeit und lassen sich bestenfalls mit modernen Technologien schnell verarbeiten. Beispielsweise können Kunststoffrahmen mithilfe von 3D-Druck- oder Urethanguss-Prototyping-Techniken hergestellt werden. Dies macht es zu einer wirklich guten Wahl für die Erstellung kommerzieller Drohnenmodell-Prototypen. Sie können mit RP-Techniken problemlos eine kleine Charge herstellen, zusammenbauen und Tests durchführen. Und wenn Sie bereit sind, bestellen Sie eine Spritzgussform.

3.Aluminium. Sie sollten dieses Material wählen, um die langlebigsten und robustesten Systeme herzustellen, die einer großen Belastung standhalten. Es ist auch das schwerste Material. Normalerweise wird ein solcher Rahmen CNC-bearbeitet. Sie sollten nur Aluminiumrahmen verwenden, wenn Sie professionelle Industriedrohnen erstellen. Oder wenn Sie bereits Tests durchgeführt und das Design genehmigt haben und Ihre Drohne wirklich gut und glänzend aussehen soll.

Lass uns Propeller bauen

Propeller sind die komplexesten Teile des Drohnendesigns. Sie müssen seine Geometrie tatsächlich in Abhängigkeit vom Gewicht Ihrer Drohne berechnen, um den erforderlichen Schub zu erreichen. Glücklicherweise gibt es viele Dienste, die Ihnen dabei helfen. Wenn Sie die Geometrie zu komplex finden. Sie können die Rotorblätter jederzeit bei einem Prototyping-Shop bestellen, wo kompetente Ingenieure die perfekten Propeller entwerfen, berechnen und herstellen.

Also ist natürlich der Durchmesser wichtig. Je größer die Blätter, desto mehr Luft kann der Propeller pumpen. Beachten Sie jedoch, dass die Propeller synchron sein müssen, damit sie nicht aneinander schlagen. Aus diesem Grund geben größere Propeller eine schlechtere Manövrierfähigkeit ab. Sie sollten wählen, was am besten zu Ihnen passt:eine größere Drohnenlast oder eine bessere Manövrierfähigkeit.

Der Angriffswinkel ist ein weiteres wichtiges Merkmal der Klinge. Es ist im Grunde genommen der Winkel, in dem der Propeller auf die Luft trifft und sie ablenkt. Je größer, desto besser der Wirkungsgrad des Flügels, jedoch wird auch ein größerer Motor benötigt, da die Windkräfte größer werden. Näher an der Mitte von Propellern mit konstanter Steigung wird der Anstellwinkel niedriger. Bei wechselndem Anstellwinkel wird die Geometrie des Propellers jedoch zu komplex.

Die Propellerblätter werden meist 3D-gedruckt oder mit Silikonformen als Kunststoffrahmen gegossen, da diese Methoden am effizientesten sind, um komplexe Geometrien mit geringem Kosten- und Zeitaufwand zu erreichen. Die Rotorblätter werden anschließend nachbearbeitet, da eine gute Oberflächenbeschaffenheit die Vibration der Drohne im Flug verringert.

Denken Sie auch daran, die Propeller auszuwuchten. Es ist ein einfacher Prozess. Sie können es mit einem Bleistift und einem Messer tun. Bringen Sie die Klinge einfach an einem horizontal ausgerichteten Bleistift an. Der Propeller wird sich höchstwahrscheinlich um seine Achse drehen. Schneiden Sie also ein wenig von der Wurzel der Klinge ab, die dazu neigt, im unteren Bereich des Stifts zu bleiben. Wiederholen Sie dies, bis sich die Klinge nicht mehr dreht, wenn Sie sie auf den Bleistift montieren.