Mechanik – Rahmen

Konstruktionsüberlegungen die der Herstellung des Rahmens zugrunde liegen, incl. Beschreibung der Materialeigenschaften

Die Teile der Drohne bestehen zu einem Großteil aus Polylactide – PLA­(1) , das als Grundstoff für den 3D Drucker (2) verwendet wird. Zum Drucken wurde der  Renkforce RF 1000 benutzt und  um die Teile zu erstellen griff man auf 123D Design (3) zurück. Der einzige nicht ausgedruckte Teil des Rahmens sind die Ausleger (4) aus Karbonfaser, da man es beim Schneiden von Aussparungen beeinträchtigt, besteht der Rahmen aus zwei übereinander angeordneten Vierkantrohren mit einer Länge von 50 Zentimetern. Durch die Wahl dieser Länge ist eine ausreichende Stabilität gewährleistet. Am Ende der Ausleger befinden sich die Motoren (5), diese wurden so weit wie möglich nach außen positioniert um Bewegungen leichter zu ermöglichen, darunter befinden sich die Standbeine (6). An der Centerplatte (7), also der Mitte des Rahmens werden die Ausleger befestigt, darunter der Akku (8) mithilfe eines Klettverschlusses. Der Microcontroller (9) befindet sich Oberhalb der Centerplatte in einer speziellen Halterung, dadurch ist der Neigungssensor (10) mittig positioniert und der Motorcontroller (11) ist so befestigt, dass man die Temperatur messen kann.

Mehr zum Aufbau kann man hier erfahren Mechanik – Montageanleitung

Eine Auflistung aller Teile findet man hier Mechanik – Stückliste

copterBeschriftet

 

1. Polylactide

Der zu den Polyestern zählende Stoff basiert auf Milchsäure und ist ideal für geeignet für den 3d Drucker und Modellbau. Es ist wasserabweisend, nur schwer entflammbar, UV-beständig also auch farbecht und relativ leicht. Des weiteren ist es, unter den richtigen Bedingungen, biologisch abbaubar und es entstehen während des druckens keine giftigen Gase. Es kann also bedenkenlos verwendet werden.

Weitere Informationen finden sie hier: Wikipedia/Polylactide

2. 3D-Drucker

Wie bereits erwähnt wurde der Großteil des Rahmens mit dem 3D Drucker hergestellt.3D-Drucker 3

Weitere Informationen finden sie unter dem Verzeichnis Mechanik – 3D-Drucker

Hier können sie den Drucker erstatten: conrad/renkforcerf1000 (Alternativ kann man auch auf Internetseiten zurückgreifen die selbst erstellte Modelle ausdrucken und liefern)

 

 

 

 

3. 123D Design

Mithilfe dieses kostenlosen Programms kann man 3D Modelle erstellen. Die Benutzeroberfläche ist einfach gehalten und man findet sich mit der Bedienung schnell zurecht.

Mehr Informationen finden sie auf der Website von Autodesk 123D Design, ein Download-Link ist ebenfalls enthalten.

4. Ausleger

Kohlenstofffaser (auch Carbon-faser oder Carbon) ist leichter und strapazierfähiger als 20160126_115128herkömmliche Materialien wie zum Beispiel Aluminium, daher ist es perfekt für den Rahmen geeignet. Die Festigkeiten übertreffen die der meisten Metalle und anderer Faserverbundwerkstoffe. Die Dehnung von CFK ist vollelastisch, Ermüdungsbeständigkeit und Vibrationsdämpfung sind hervorragend. Chemisch sehr inert, hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber den meisten Säuren, Alkalien und Lösungsmitteln. Kohlenstofffasern nehmen praktisch kein Wasser auf. Sehr niedriger thermischer Ausdehnungkoeffizient, der CFK eine hohe Maßstabilität verleiht. Kohlenstoffasern sind unbrennbar. Sie sind unter Sauerstoffabschluß stabil bis 3000 °C; mit Sauerstoff erfolgt ab ca 400 °C eine Oxidation, die zu Festigkeitsverlusten führt.

Es hat folgende Eigenschaften:

  • Hohe Festigkeit
  • Hoher Elastizitätsmodul
  • Niedrige Dichte
  • Geringe Kriechneigung
  • Gute Schwingungsdämpfung
  • Geringe Materialermüdung
  • Chemisch inert
  • Nicht korrosiv
  • Hohe Beständigkeit gegen Säuren, Alkalien und organische Lösungsmittel
  • Geringe Wärmeausdehnung
  • Geringe Wärmeleitfähigkeit
  • Geringe Röntgenstrahlenabsorption
  • Nicht magnetisch
  • Gute elektrische Leitfähigkeit

Weitere Informationen über die Eigenschaften unter folgendem Link: r-g.de/Kohlefasern

Einen Link zum Kauf auf Ebay finden sie unter dem Verzeichnis: Mechanik – Stückliste

 

5. Motor

Informationen über die verwendeten Brushless-Motoren finden sie unter dem Verzeichnis Physik – DSC_0010Brushless-Motor

Einen Link zum kaufen ist wieder unter Mechanik – Stückliste zu finden.

 

 

6. Standbeine

Die Standbeine sind natürlich angebracht um die Drohne beim Landen nicht zu beschädigen.5d005d96-5ac8-42ae-899f-f311d7b55322

 

 

 

 

 

 

 

7. Centerplatte

Auf der Centerplatte sind alle technischen Bestandteile angebracht. Weitere Informationen finden sie unter Elektronik – Beschreibung Bauteile

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8. Akku

Wir haben uns für den Akku........ entschieden, da dieser mit 16.8 Volt und 125mAh vergleichsweise leistungsstark und günstig ist. Diese Eigenschaften eignen sich hervorragend für die von uns gebauten Dronen 

 

Es werden Lithium-Polymer-Akkumulatoren (LiPos) mit 5000 mAh verwendet.

Weitere Informationen finden sie unter Elektronik – Akkus

Ein Link zum kaufen finden sie wieder unter Mechanik – Stückliste

 

 

 

9. Microcontroller

Der Microcontroller kann wieder unter Mechanik – Stückliste gefunden werden.wp-1453728863350.jpg

Eine Beschreibung finden sie unter Elektronik – Beschreibung Bauteile

 

 

 

 

 

10. NeigungssensorMPU-6050

Der Neigungssensor ist ebenfalls auf der Centerplatte angebracht und wird verwendet einen stabilen Flug zu gewährleisten.

Weitere Informationen finden sie wieder unter Elektronik – Beschreibung Bauteile

Hier geht’s wieder zu Mechanik – Stückliste

 

 

 

 

 

 

11. Motorcontroller

Hisilicon K3

Alle Informationen finden sie wieder unter  Elektronik – Beschreibung Bauteile und Mechanik – Stückliste

 

 

 

 

 

 

 

Nun folgt eine Liste des Gewichts aller verwendeten Teile:

  1. Batterie 475 Gramm
    Batterie 475 Gramm
  2. Platine+Wlan-Chip+Neigungssensor 16 GrammPlatine+Wlan-Chip+Neigungssensor 16 Gramm
  3. Die vier Füße  92 GrammDie vier Füße 92 Gramm
  4. Gehäuse 82 Gramm
  5. Vier Propeller 40 GrammVier Propeller 40 Gramm
  6. Vier Brushless Motoren 252 GrammVier Brushless Motoren 252 Gramm
  7. Frame-Set 29 GrammFrame-Set 29 Gramm
  8. Holz-Frame-Set(alternative) 20 GrammHolz-Frame-Set (alternative) 20 Gramm
  9. Zwei Carbonstangen 74 GrammZwei Carbonstangen 74 Gramm
  10. Motorcontroller 115 GrammMotorcontroller 115 Gramm
  11. Motorhalterung 12 GrammMotorhalterung 12 Gramm
  12. Platine 8 Gramm
    Platine 8 Gramm
  13. LED unter ein GrammLED < 1 Gramm
  14. DC Wandler unter ein GrammDC Wandler < 1 Gramm