Gaui 330XS Umbau mit 3D-Drucker

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zaggo

Erfahrener Benutzer
#1
Hallo,
vergangene Woche wäre mir die völlig unvernünftige Missachtung von viel zu viel Wind für's Quadcopter-Fliegen fast (sehr) teuer zu stehen gekommen: Ruck-zuck war der 330XS sehr weit weg abgetrieben und über einem -eigentlich nicht allzu nahe gelegenen- Waldstück abgestürzt.
1 Tag (ca. 4h Netto-Suchzeit und sehr viel Glück) später konnten wir den Quadrokopter tatsächlich wieder finden. Mehr als 450m weit vom Startpunkt entfernt, ca. 150m weiter als vermutet, mittem im Wald.

Statt dem teuren Totalverlust des Gaui incl. FPV-Kamera und 5.8GHz Sender, gab es also glücklicherweise nur einen relativ kleinen Schaden in Form von zwei tiefentladenen Lipos (jeweils runter auf < 1V pro Zelle und inzwischen entsorgt) und 4 zerbröselten (nagelneuen! :/:) Propellern.

Der Rahmen des 330XS war ebenfalls an 2 Stellen durchgebrochen. Dieser Schaden wäre zwar vermutlich noch reparabel gewesen, aber dieses mal habe ich mich nun endlich lieber an den Neubau eines Rahmens gemacht.

Mit dem zusätzlichen FPV-Equipment war es auf dem kleinen Gaui eh schon sehr eng und ich hatte das Gefühl, dass etwas mehr Spannweite etwa mehr Ruhe in den Flug (vor allem mit FPV) bringen könnte.

Da ich seit längerem einen OpenSource-3D-Drucker ("MakerBot") besitze und benutze, habe ich selbstverständlich möglichst viele Teile des neuen Rahmens "ausgedruckt".

Der gesamte Vorgang ist in meinem (englisch-sprachigen) Blog "Pleasant Hardware" dokumentiert und die 3D-Konstruktionen für den Rahmen sind auf Thingiverse.com veröffentlicht.

Nachfolgend aber trotzdem eine kurze Zusammenfassung des Bauberichts auf deutsch und ein paar Bilder.



Vielleicht erst einmal ein paar Informationen zum 3D-Drucker.
Der MakerBot ist ein sogenannter FDM-Drucker. Es handelt sich dabei um ein OpenSource-Projekt, das man als Bausatz erwerben kann und selbst zusammenbauen muss.
Es gibt zwar diverse Einschränkungen, was man mit diesen Druckern für Objekte herstellen kann (Maximalgröße, "Druckauflösung" usw), aber mit etwas Erfahrung kann man damit sehr einfach Objekte erzeugen, die ansonsten nur wesentlich aufwendiger (oder gar nicht) herzustellen wären.
Als Material wird meistens (auch im meine Fall) ABS-Plastik verwendet (also das gleiche Material, aus dem auch Legos hergestellt werden).

Für die Ausleger habe ich 10x10mm Holzleisten verwendet (billig, stabil, leicht!). Jeder Ausleger ist 25cm lang, der Gesamtdurchmesser des Quadrocopters ist daher gut 50cm.

Es wurden also noch folgende Teile benötigt:
  1. Ein Mittelstück, das die vier Ausleger verbindet und eine Befestigungsmöglichkeit für die Elektronik bietet
  2. Vier Motor-Plattformen
Außerdem galt es das FPV-Equipment unterzubringen, d.h. im Einzelnen: AV-Sender, Kamera, OSD.

Hier ist ein Foto der bereits ausgedruckten Mittel-Plattform (Unter-und Oberansicht):



Die Ausleger werden mit Hilfe von je einer M3x25mm Gewindeschraube gesichert. Diese Schrauben halten auf der Unterseite auch die X-förmige Halterung, in der die Strom-Sensor-Platine des OSD verstaut wird. Für den AV-Sender und die OSD-Hauptplatine wurden separate Halterungen ausgedruckt und an der Mittel-Plattform festgeschraubt. An der "Vorderseite" der Plattform ist im folgenden Bild bereits auch die Kamerahalterung für die KX171 festgeschraubt:


Die vier Motorplattformen werden ebenfalls von einer Gewindeschraube gesichert. In diesem Fall habe ich M3x20mm Nylon-Schrauben verwendet. Einerseits um Gewicht zu sparen, andererseits um eine Soll-Bruchstelle für Bruchlandungen einzubauen.


Nachfolgend ein Bild des bereits mit Elektronik vollgestopften Chassis (von unten):

Die Klettbänder zum Festschnallen des Lipos sind ebenfalls mit den vier M3-Gewindeschrauben befestigt, die bereits die Ausleger und die X-förmige Halterung sichern. In dieser ist bereits die Strom-Sensor-Platine untergebracht. Das schwarze Klebeband an der Kamera dient nur dazu, die darunter liegenden Kabel (GPS-Signalleitungen, Kamera-Kabel etc.) an ihrer Stelle zu halten.
Hinten ist der ImmersionRC 5.8GHz AV-Sender in seiner Halterung zu sehen (die Sende-Antenne steht später also senkrecht, frei nach unten ab). Ebenfalls zu erkennen ist die Cyclops Easy OSD-Hauptplatine in ihrer Halterung an der Seite.

Hier der gleiche Aufbau von der Seite her gesehen:


Vorne rechts ist die GPS-Tochterplatine für das OSD mit doppelseitigem Klebeband befestigt.
In der Mitte thront der Gaui-Gyro-Controller auf seinem Schaumstoffbett. Und im Hintergrund sieht man daneben den RC-Receiver (JR).

Und hier noch ein Bild von vorne:


Der gesamte Quadrocopter wiegt flugfertig (d.h. incl. Lipo, FPV-Ausrüstung und (provisorischem) Landegestell) gut 650 Gramm:


Leider konnte ich (wegen Regen) noch keinen Probeflug im Freien machen. Ich konnte mich aber nicht zurückhalten zumindest einen sehr kurzen Test in meinem Wohnzimmer zu machen. Leider ist es dort (zumindest für mich als Piloten!) viel zu eng zum Fliegen, sodass ich mit dem Quadrocopter lediglich ein paar kurze Test-Schwebeflug-Hopser machen konnte. Das Ganze ist bei YouTube als kurzes Video verewigt.

Als Landegestell sind derzeit provisorisch 6mm-Aluröhrchen montiert. Später sind hierfür 6mm-Carbonstäbe vorgesehen, die dann auch richtige (gedruckte...) Lande-Füsschen verpasst bekommen. Die sind derzeit allerdings noch nicht fertig, weil ich die endgültigen Beinchen gerne mit einer Federung versehen würde. Und daran arbeite ich derzeit noch...

 

Grandcaravan

Administrator
Mitarbeiter
#3
Hallo Zaggo!
Danke für deinen tollen Projektbericht!
Wirklich sehr faszinierend so ein 3D-Drucker.
In welchen preislichen Regionen bewegt man sich, wenn man den von dir benutzten Open-Source 3D-Drucker nachbauen möchte? Wie stabil sind die fertig ausgedruckten Bauteile?

Beste Grüße
Heiko
 

zaggo

Erfahrener Benutzer
#5
Hallo,
für die 1225$ bekommst du allerdings auch schon das nagelneue "Alles-dran-alles-scharf"-Modell "Thing-o-matic". Den einfachsten Grundbausatz (ohne Netzteil) gibts ab 650$. Für den gibts auch Bezugsquellen in Europa (keine Zoll-Scherereien), z.B. hier: https://kd85.com/makerbot.html
Aber vorsicht: Man muss alle diese Drucker selbst zusammenbauen und auch hinterher steht man vor einigen Herausvorderungen. Es ist so eine Art neues Hobby.
Möchte man eine "Plug&Play"-Lösung, muss man sich ein "kommerzielles Gerät" kaufen, und die fangen bei 5000€ an (steil aufwärts, und das Druckmaterial ist bei diesen Druckern auch wesentlich teurer, ein bisschen wie die Tinte bei Tintenstrahldruckern).
Als Hardcore-Bastler (mit ein bisschen mehr Werkzeug und vor allem Zeit) kann man sich aber auch für ca. 300€ Materialkosten einen 3D-Drucker komplett selbst bauen (http://www.reprap.org)

Die gedruckten Teile sind prinzipiell sehr stabil. Es handelt sich, wie gesagt, um ABS-Plastik. Theoretisch sind die Objekte also so stabil wie Lego-Bausteine. Theoretisch.
Tatsächlich kommt es sehr auf die Konstruktion an. Nicht nur die Wandstärken, sondern vor allem die "Druckrichtung" sind entscheidend. Dadurch, dass die Objekte schichtweise gedruckt werden, haben sie anschließend eine Art Maserung. Und diese Maserung hat auf die Stabilität sehr ähnliche Auswirkungen wie die Maserung bei Holz.
Eine Holzleiste sägt man ja mit Längsmaserung zu, da sie andernfalls sehr schnell abbrechen würde. Das ist bei den gedruckten Teilen nicht anders: In Längsrichtung der Schichtebenen (Maserung) sind die Teile sehr, sehr stabil (sowohl auf Druck als auch auf Zug). In Querrichtung zur Maserung sind die Teile allerdings nur begrenzt auf Zug stabil.
Dies gilt es möglichst bereits bei der Konstruktion der Teile zu beachten. Wie bei Objekten aus Holz gibt es diverse Möglichkeiten, das Problem zu lösen. Beispielsweise durch Verbund verschiedener Teile, die in verschiedene Richtungen gemasert sind oder durch unterstützende Verschraubung.
Es hat z.B. auch einen Stabilitätsgrund, warum die Senderhalterung als einzelnes Teil gedruckt und dann an die Mittelplattform angeschraubt wurde. Theoretisch hätte ich auch alles in einem Stück drucken können, dann wäre die Halterung aber wegen der Maserungsrichtung sehr bruchempfindlich geworden.
Ein anderes Beispiel: die vier M3x25 Schrauben, die die Ausleger in der Mittelplattform sichern, stabilisieren auch die Mittelplattform (horizontale Maserung!) erheblich.

Das war jetzt etwas Ausschweifend, aber ich hoffe, die Sache ist ein bisschen klarer geworden :)
 

Protoinova

Erfahrener Benutzer
#6
zaggo hat gesagt.:
dieses mal habe ich mich nun endlich lieber an den Neubau eines Rahmens gemacht.
:dodgy: :cool::cool::cool:
... und das ist prima -profi gemacht, gratuliere!
Seit Monaten überlege etwas änliches:
Einige Kolegen in meiner Nähe haben mehrere "trikis" Quadros und Sixies gebaut. Die meisten benutzen KK kontroler.
Ich habe auch selber daran gebastelt. Habe auch einige Kentnisse und Erfahrungen mit Spritzgiesstehnik und Spritzwerkzeugbau und Konstruktion in dieser Branche. So hatte Ich vor wenigstens die Motorhalterung in einer kleiner Serie zu spritzen. Bin nicht sicher ob das ein Sinn hat aber vieleicht doch. Denn nämlich spritzgiesssen geschieht unter einem Druck von cca 1000 - 1200 Bar so dass Kunststoff viel fester ist und die Teile können erheblich leichter und fester sein.
BTW: Auch wir haben sogar dass Gehäuse für eine profi RC Steuerung in rapidprototyp system gebaut. Des Kunmststoff hier ist PA (poliamid):
http://i204.photobucket.com/albums/bb305/oldtimer946/3D30112010010.jpg
http://i204.photobucket.com/albums/bb305/oldtimer946/3D30112010011.jpg
http://i204.photobucket.com/albums/bb305/oldtimer946/3D30112010009.jpg
In diesem RC Gehäuse ist Platz für ein grosses (FPV) Monitor :/:
Nur Das hier lohnt sich nur für kleine Stückzahlen und ist verhältnismäsig schwer.
Noch eine Frage: aus welchem Holz sind die Ausleger und wie zeigt sich diese Konstruktion im Flüg (vibrationen usw) ?
Schöne Grüsse, Mladen
 
#7
Kleinster Quadrocopter mit 3D-Drucker

Hallo,
habe heute meinen MiniMicro Quadrocopter von SCULPTEO 3D Printing aus Frankreich bekommen. Habe Ihn mit Google Sketch Up gezeichnet , dann hochgeladen. Seht selbst. Natürlich noch ohne Propeller.

Grüße und guten Rutsch Mike
 
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