Hexacopter – Konstruktion der Motorträger

Bei der Konstruktion der Motorträger bin ich vielen Irrwegen gefolgt.

Die Anforderungen sind:

  • Sie sollen verschiedene Motortypen tragen können.
  • Sie sollen justierbar sein, damit eine Verdrehung im Winkel (Kopter “zieht” oder “dreht”) nicht nur durch die Feinjustierung der Drehzahl korrigierbar ist.
  • Sie sollen einfach abnehmbar sein.
  • Sie sollen stabil mit den Auslegern verbunden sein.

Einige Konstruktionen, die man so bei den fertigen Koptern bzw. Bausätzen sieht, machen im DIY Bau eher Probleme. So glaube ich nicht, genau genug Bohren zu können, um den Motor-Träger mit dem Ausleger-Rohr direkt zu verschrauben. 2..3° machen da ja schon einen Unterschied.

Aus diesem Grund – und weil man sie dann nicht mehr leicht abnehmen kann, fällt verkleben auch aus.

Andere Konstruktionen aus dem Bausatz-Angebot klemmen die Träger auf die Rohre. Das sehe ich als sinnvollen Ansatz. Als ich dann begann, so etwas nachzukonstruieren – meine Motorträger sollen ja aus CFK gebaut werden – wurde das recht schnell kleinteilig. Ich hätte 18 Einzelteile mal 6 Ausleger = 108 kleine Teile mit recht hoher Genauigkeit flexen, fräsen, feilen müssen. Doof das.

Anfangs dacht ich in meiner Naivität ja noch, das könne man schön auf dem Lasercutter in der Dingfabrik machen – die Jungs da meinten aber, CFK sei noch nicht erfolgreich gecuttet worden, also habe ich das verworfen.

Bei der Suche nach Rohrklemmen bzw. Rohrschellen traf ich dann nach vielen eher für die Sanitärtechnik ausgelegten, komischen Dingen auf Ermeto Rohrschellen aus Polypropylen (PP). Die sind zwar nicht aus CFK, aber man kann ja nicht so fundamentalistisch denken.

Üblicherweise werden diese zum Montieren von Hochdruckleitungen in der Automatisierungstechnik eingesetzt. Sie sind preiswert und auch vom Gewicht her ok.

Basierend darauf habe ich dann den Motorträger auf zwei CFK-Platten (eine oben, eine unten) so konstruiert:

In meinem jugendlichen Leichtsinn bestellte ich dann M6x50 Schrauben aus Stahl, um die Rohrschellen an die CFK-Platten zu tackern. Nicht gedacht hatte ich an das Gewicht… die 24 Schrauben mit Muttern bringen alleine ca. 400g auf die Wage.

CFK Schauben sind irgendwie selten und wenn man welche findet, schweineteuer (so ca. 5 EUR pro Schraube). Also nehme ich nun Polyamid (Nylon) und schaue, ob das funktioniert. Vielleicht sollte ich später mal versuchen, aus einer 10mm CFK Stange Schrauben zu drehen… kann man ja immer noch mal machen.

Jedenfalls habe ich die Platten (erstmal einen Satz, um die Konstruktion zu “prüfen”) wieder auf Papier ausgedruckt, mit Sprühkleber eingedeckt, auf die CFK-Platte geklebt und mit dem Dremel ausgeschnitten und gefräst:

Da fehlen noch die Löcher für die M6 Schrauben, weil mein 6mm Bohrer nicht in den Dremel passt.

Nun habe ich die Löcher geboht (4mm) und mit meinen neuen Diamant-Fräsern – die gehen wie Butter durch das CFK – auf 6mm geweitet.

… und zusammengeschraubt:

Nun, ob das stylish aussieht, da kann man sich drüber streiten. Aber das war nie das Ziel.

Der Motor ist ein Aussenläufer, so wie ich ihn montiert habe, dreht sich das Motor-Gehäuse (der schwarze Teil) mit dem Propeller.

Durch das CFK-Rohr laufen dann später die Anschlusskabel bis zur Centerplate, wo die Regler ihren Platz finden sollen.

Bislang macht das ganze einen recht stabilen Eindruck. Mit Motor (67g) wiegt ein Ausleger nun 173g, akzeptabel.

Wie man auf den Bildern sieht, sind meine M3 Schrauben zu kurz. M3x50 sind bestellt…

Ich hab jetzt mit einem zweiten Satz begonnen und zum Trennen Diamant-Trennscheiben aus der Dentaltechnik verwendet. Das geht richtig gut und der Materialverlust ist viel kleiner.

Dann habe ich noch die Löcher in die beiden Centerplates gebohrt. Bohren in CFK ist nicht so einfach. Mit der Makita kam ich nicht weit, weil die Drehzahl zu gering ist. Ist halt was für Beton… also mit dem Dremel 4mm vorgebohrt und den Rest mit dem Fräskopf erweitert.

Das sieht nun so aus:

Auf der Centerplate-Seite verwende ich die gleichen Rohrklemmen wir auf der Motor-Träger-Seite:

und

sowie

Bald habt Ihr eine gute Übersicht, wie es bei uns im Wohnzimmer und der Küche aussieht….

Um weiter zu machen, fehlt mir nun noch ein Rohr. Ich hatte nur eines bestellt, weil ich nicht einschätzen konnte, ob das von der Stailität so passt. Macht aber einen guten Eindruck. 1.500 mm Rohr – ein Ausleger ist 50 cm lang in 16x14mm kostet im Carbon-Shop 20,90 EUR, also überschaubar. Daher kommen auch die Platten.

Naja, wenn ich nachher alle Sachen zusammenrechne, die ich für das Kopter-Projekt angeschafft habe, wird es wohl doch in die Größenordnung eines Rahmen-Bausatz kommen…

Mehr demnächst.

Hexacopter — Wtf?

Mein neues Projekt ist — tada — einen Hexacopter bauen.

Was ist denn das?

Ein Hexa-(griech. für 6)-copter ist ein Hubschrauber mit 6 Rotoren. Für einen Hexa- statt einem Quadro- oder Octo- Copter habe ich mich entschieden, weil… keine Ahnung. 4 ist mir zu wenig und 8 zu viel.

Ziel ist es, damit später mal meine GoPro in die Lüfte zu erheben, um faszinierende, beeindruckende Luftaufnahmen von langweiligen Dingen (z.B. Kühe) zu machen.

Und weil mir die Bausätze zu teuer sind (letztendlich ist es ein Spass-Projekt) hab ich beschlossen, alles selber zu bauen, was ich selbst bauen kann. Die Steuerung soll mit Ardunio erfolgen, weil ich da schon was Ahnung von hab. Ich will auch keine fertige Arducopter-Platine kaufen, weil ich die für recht teuer halte… (http://code.google.com/p/arducopter/). Einen Ardunio hab ich und die Sensoren werd’ ich doch wohl selbst gelötet bekommen…

Als Fernsteuerung habe ich mich für die Turnigy9XR entschieden. Das ist zwar keine High-End-State-Of-The-Art Fernsteuerung, aber sie ist Atmel basiert, also kann ich auch die selbst pimpen. Ausserdem ist die mit knapp 115,00 EUR inkl Akku und Transceiver für die 9 Kanäle konkurrenzlos billig. Blöd ist nur, dass die Lieferung bis zu 45 Tage dauert, von Hobby King (http://www.hobbyking.com) aus den USA. Mal schaun, was ankommt…

Material Fernsteuerung:

  • 1x #9171000184/31544 Turnigy 9XR Transmitter Mode 2 (No Module) = $50.22
  • 1x #DJT/14355 FrSky DF 2.4Ghz Combo Pack for JR w/ Module & RX = $49.29
  • 1x #ZIP25003S3C/6955 ZIPPY Flightmax 2500mAh Transmitter Pack (Futaba/JR) = $14.99

Ich werde hier in den nächsten Wochen von meinen Erfolgen und Fehlschlägen berichten.

Hexacopter — Centerplate aus CFK bauen oder: Keine Angst vor Kohlefaser.

Ich will ja den Hexacopter nicht nur, weil ich damit fliegen möchte, sondern auch, um etwas zum Basteln zu haben. Und wenn, dann richtig. Also muss es schon CFK (Carbon-Faser-Komponent-Werkstoff) sein, sozusagen die Königsklasse.

CFK ist deshalb top, weil es beim Verhältnis von Gewicht zu Steifigkeit so ziemlich alle anderen Materialien schlägt. Zweite Wahl wäre GFK gewesen (Glasfaser-Komponent-Werkstoff), der reicht aber nicht heran…

CFK wird hergestellt, indem man Matten von Kohlefasern mit Epoxid-Hartz verklebt. (GFK entsprechend mit Glasfaser-Matten.)

Als ich dann nach einem Bausatz mit feritgen Teilen surfte, musste ich schnell feststellen, dass mein Budget schon heftig strapaziert würde. Zudem fehlte mir ein wenig die Flexibilität bei der Gestaltung und der Auswahl der anderen Komponenten. Ausserdem will ich ja basteln.

Glücklicherweise wird das Zeugs auch roh angeboten. Zum Beispiel auf ebay. Dort habe ich mir dann 2 CFK-Platten in Mass 370 x 170 mm in der Stärke 1,5 mm “sofort-gekauft” für 16,90 EUR das Stück. Da bekomm ich sowohl die Center-Plates als auch die Motorträger raus geschnitzt. Der Verkäufer ist übrigens nicht nur nett, sondern denkt auch mit. Als die CFK-Rohre in der von mir nachgefragten Stärke nicht verfügbar waren, hat er nach meiner Anwendung gefragt und eine alternative Stärke empfohlen — mal sehen, ob die reicht :-)

Zum Vergleich: Centerplates aus CFK gibt’s z.B. hier für 45,00 EUR pro Stück. Man braucht zwei.

Angst hatte ich aber bei der Bearbeitung. Da steht jede Menge Furchterregendes darüber im Netz, wie schwierig das sei. Und ich hab doch nur einen Dremel…. aber mehr als schiefgehen konnte es ja nicht, also hab ich einfach mal losgelegt.

Meine Centerplates sollen rund und maximal gross sein, also 170 mm, denn so breit sind meine Roh-Platten. Ich habe mir einen entsprechenden Kreis ausgedruckt und das Papier nach dem Ausschneiden mit Uhu Sprühkleber 1-2-3 besprüht. Der heisst 1-2-3, weil der je nach Abtrockenzeit entweder fest hält, oder korrigierbar-fest, oder mehr oder weniger wieder abziehbar ist. Also habe ich ihn nach Anweisung etwa 30min trocknen lassen. Das hat nicht so ganz funktioniert, weil Papierreste auf den Platten geblieben sind, ich denke aber, dass ich die mit Isopropanol wieder runter bekomme — später mehr.

Dann die eine Trennscheibe auf den Dremel und los. Die erste Platte ging wie Butter. Die Trennscheibe ist mir dann irgendwann beim Hinlegen des Dremels gebrochen, also habe ich eine neue aufgezogen.

Scheinbar habe ich Trennscheiben in verschiedenen Dicken, das war mir gar nicht aufgefallen. Bei der zweiten Centerplate habe ich dann die dünnste Scheibe aufgezogen (waren wohl 0,5 mm). Wie man im Video sieht, haben die teilweise nicht lange gehalten. Vor allem, wenn sie verkantet werden, fliegen sie einem um die Ohren.

Als ich dann am Schluss eine andere Stärke (1 mm) aufgezogen hatte, war alles hunky-dory. Das hat super funktioniert.

Wichtig ist die Schutzkleidung.. als hauptsächlich Brille und Atemschutz, weil der Staub ist echt fein und sollte nicht eingeatmet werden… Beim Flexen ist Brille Minimum, mein Stiefgroßvater hat sich mit ner zersprungenen Flexscheibe das halbe Gesicht zersemmelt… selbst die kleinen Dremel-Scheiben sind nicht zu verachten.

Das CFK-Rohr hab ich übrigens mit ner Metallsäge per Hand gut durch bekommen. Achten muss man allerdings auf die letzten Schnitte, damit sich keine Fasern aus dem Verbund lösen — ist mir passiert. Mal schaun, ob ich das gut kleben kann.

Bohren ist tatsächlich etwas problematischer. Ich hab’s mit Standard-Metallbohrern gemacht und die ersten drei Löcher gehen wie Butter, dann werden die Bohrer langsam stumpf.

Fazit: CFK lässt sich prima mit Trennscheiben bearbeiten, sie sollten nur nicht zu dünn sein. Dremel ist ausreichend.

Im Moment warte ich auf Schrauben, dann geht’s weiter.

Material:

  • 2 CFK-Platten 370 x 170 x 1,5 mm
  • 2,5 m CFK Rohr 16 x 14 mm
  • Dremel
  • Trennscheiben
  • Sprühkleber Uhu 1-2-3
  • Papier
  • Schraubzwingen

Der Film zum Buch: http://youtu.be/HoxIhyvenIc