Nachdem sich der MidiQuad vor allem durch enorme Brüchigkeit hervorgetan hat, kommt hier ein frischer Versuch, ein robustes Quadrocopter-Frame zu konstruieren.
Es fällt nicht unbedingt in die Kategorie Konventionell, dann würde es nämlich aus zwei dicken Alu-Vierkant-Rohren bestehen, eingeklemmt zwischen zwei GFK-Platten. Das würde aber wie so häufig keinen Spass machen. Also versuche ich mich hier mal auf neuen Wegen. Es soll eine Konstruktion aus flächigen, gesteckten Elementen und Kohlefaser-Stäben entstehen. Die Stäbe habe ich bereits in der Werkstatt rumliegen, die flächigen Elemente können gefräst oder gelasert werden.
Prinzip
Es handelt sich um eine Raumgitter-Konstruktion, welche vor allem auf Zug-Druck-Kraftübertragung ausgelegt ist. Torsionskräfte sollten eine untergeordnete Rolle spielen und vor allem bei den Steckverbindungen zwischen den Elementen aufgenommen werden. Allerdings bin ich kein Tragwerks- und auch Sonst-Ingenieur (leider… :) daher kann ich keine Versprechungen zu dieser Aussage machen. Ein weiterer Vorteil könnte die strömungsgünstige Form der „Ausleger“ sein. An den feinen Rundprofilen sollte wenig Verwirbelung und Luftwiderstand auftreten.
Es handelt sich also um ein rein empirisch entwickeltes Produkt, welches vermutlich noch durch einige Mutationen gehen muss. Ich bin aber ziemlich sicher, dass sich auf diese Weise ein robustes aber trotzdem leichtes Frame bauen lässt.
Entwurf
Der Entwurf entsteht in Cinema4D, welches für diese Aufgabe die praktischsten Modeling-Tools zur Verfügung stellt. Die flächigen Bauteile sind Mesh-Objekte, welche passend unterteilt und verzogen werden und zuletzt an den nötigen Stellen verrundet. Die Pass-Schlitze entstehen als Boole-Operationen. Die linearen Objekte sind Lofts entlang Splines, so sind schnell beliebige Lagen im Raum erstellt. Die Anordnung spiegelige Anordnung übernimmt ein Symmetrie-Objekt, die Anordnung im Quadrat übernimmt ein Array-Objekt. So ist jede Form nur einmal zu modellieren, und jede Aenderung wird sofort überall im Modell reflektiert.
Bau
Die Konturen der zu schneidenden Teile werden in C4D als Splines abgelöst, etwas aufgeräumt und nach Illustrator exportiert. Nun werden die Pfade noch um den Betrag des Verschnittes am Laser-Cutter abgesetzt, um später masshaltige Teile zu erhalten. Der Verschnitt bei 4mm PMMA beträgt ca 0.2 – 0.25mm. Ich möchte keine ultrapräzise Passung, um keine Spannungsbrüche zu provozieren, also setze ich gerade mal 0.075mm ab, das würde einem Verschnitt von 0.15mm entsprechen.
Nun werden die Teile im Fablab Zürich aus kostengünstigem Baumarkt-PMMA XT gelasert. Die Endmontage erfolgt mit einem Klecks Heisskleber in jeder Steckverbindung. So wird das Rest-Spiel eliminiert und es entsteht gleichzeitig ein elastischer „Puffer“ gegen Spannungsbrüche im Plexiglas. Die passend abgelängten 4mm-CF-Stäbe werden ebenfalls mit einem Klecks Heissleim und einem Kabelbinder gegen seitliches Ausrutschen gesichert.
Zuletzt kommen die Komponenten ins Frame. Es handelt sich dabei um die gleiche Ausstattung wie beim MidiQuad.
Ich habe bisher noch nie mit Plexiglas gearbeitet. Es war mir zwar theoretisch bewusst, dass es sich nicht um ein Konstruktionsmaterial handelt. Das Zeug ist aber dermassen exorbitant brüchig, dass ich mir noch nicht sicher bin, ob dieses Ding je fliegen darf. Er ist einfach zu hübsch zum kaputtmachen… :)
Pläne
Der archivarischen Akuratesse halber sind hier die Pläne für dieses Frame aufgeführt. Ich habe aber schon eine etwas verbesserte Version in Arbeit, also, YMMV :)
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