Fabricación de prototipos mecánicos de drones:¿qué esperar?

La conquista del cielo ha sido una de las mayores batallas de la humanidad desde la antigüedad. Nuestros antepasados ​​nos advirtieron que el cielo puede ser un enemigo peligroso. Recordemos la leyenda de Ícaro, un niño, que deseaba tanto volar como un pájaro que su padre le había hecho alas con plumas de pájaro y cera. Voló más y más alto hasta que el sol derritió la cera y cayó y murió. Esta historia nos da dos lecciones importantes:

1. Realice siempre prototipos mecánicos o funcionales de sus aviones y pruébelos diligentemente;

2. Prueba a probarlos sin estar dentro. O conseguir un paracaídas al menos.

Afortunadamente, la fabricación moderna y la ingeniería aérea nos brindan la oportunidad de hacer ambas cosas. Podemos controlar nuestros prototipos de aviones de forma remota y podemos crear prototipos en poco tiempo.

¿Qué son los drones?

Los drones se han convertido en los mejores aviones de aficionados. Son ligeros, pequeños, fáciles de volar y, de hecho, puedes fabricarlos personalmente, lo que atrae a muchas personas a las que les gusta jugar con los mecanismos. Sin embargo, los drones existieron mucho antes. La primera mención de ellos se remonta a la década de 1920.

Los primeros intentos de hacer drones no han tenido éxito. Hubo muchos inventores separados que lograron crear prototipos de helicópteros con motores de 4-6 helicópteros. Estos aviones eran demasiado inestables, no sincronizados y exigían demasiado al piloto, por lo que su desarrollo se abandonó en su mayoría hasta tiempos recientes.

Con los desarrollos modernos en aeronáutica y electrónica, las dificultades técnicas anteriores con las funciones de los drones se han superado en su mayoría. Los drones quedaron sin tripulación ya que el problema del piloto era el único en pie. Sin embargo, ya no hay necesidad de un piloto. Simplemente puede montarlo con una cámara y obtener un control remoto. La electrónica moderna hace que el diseño de este vehículo sea realmente simple, por lo que muchas personas fabrican drones como pasatiempo o los compran para hacer excelentes películas, arte, entregar cosas o incluso espiar a los vecinos, quién sabe. Incluso hay una historia de un hombre que decidió inmortalizar a su gato convirtiéndolo en un cuadricóptero.

¿En qué consiste un dron?

Un dron típico tiene los siguientes elementos que determinan su funcionalidad:

1. Marco. Esta es la parte principal y la más importante. Mantiene unidos todos los objetos funcionales, determina la resistencia general de la estructura y afecta las propiedades aeronáuticas del dispositivo. Me referiré principalmente a esta parte, ya que es prácticamente la única que tendrá que diseñar y fabricar usted mismo o con el uso de un taller de creación de prototipos (lo cual es muy recomendable si no tiene experiencia en ingeniería ya que, en el Al final, será más barato y rápido ya que los fabricantes de prototipos crearán un marco de alta calidad, elegirán mejor los materiales y te asesorarán sobre el diseño)
2. Motores. Es posible que necesite de 4 a 8 motores, según la cantidad de helicópteros que desee. El motor determina qué tan rápido giran las aspas del dron y, por lo tanto, su capacidad de potencia. Hay muchos fabricantes de motores que ofrecen soluciones económicas y fiables.
3. Controles electrónicos de velocidad. Estos son los dispositivos que sincronizarán tus hélices y evitarán que tu dron se vuelva loco. También son muy baratos y fáciles de encontrar.
4. Hélices. Ahora, estas son las principales partes móviles de la hélice. Sus palas tienen una geometría compleja y su tamaño y forma dependerán del peso y el tamaño del marco, por lo que probablemente tendrás que pedirlas junto con el marco.
5. Baterías, conectores y controles. Se necesitarán algunas piezas electrónicas más pequeñas para operaciones secundarias. Como conectores, baterías y un receptor con control remoto para volar el dron. Probablemente también necesites una cámara, ya que volar el dron sin una es como caminar con una sola pierna.

Como puede ver, la industria moderna ofrece muchas soluciones preparadas para la fabricación de drones. Dado que la fabricación de dispositivos electrónicos es un proyecto complejo y costoso en sí mismo, le aconsejo que solo compre las piezas existentes, ya sea que sea un aficionado o planee vender las cosas. Si tus ventas crecen, entonces puedes pensar en hacer tus propios circuitos. Con eso, nos quedan dos piezas principales fabricadas a medida que son esenciales para el rendimiento del dron. Claro, tendrá que hacer algunos conectores adicionales y cajas de batería. Sin embargo, su diseño no plantea ningún problema y se puede imprimir en 3D con un movimiento de los dedos.

Cómo hacer marcos de drones personalizados

Por lo tanto, los marcos son realmente importantes para la estabilidad y la estructura general del dron. A medida que aprenda a volar su avión, seguramente chocará contra cosas y dañará el marco, por lo que también debería ser fácil de reemplazar o reparar.

Actualmente, hay una serie de posibles diseños de marcos de drones según la cantidad de hélices que desee. Cuantas más hélices, más estable será el dron, pero también más pesado. Los parámetros más cruciales son la rigidez y el peso. Es por ello que los materiales más difundidos son los siguientes:

1.Madera. El material más barato que es el más fácil de procesar y se puede formar en el marco con las herramientas más simples. La apariencia y la confiabilidad de dicho dron no son altas. Es fácil de reemplazar, pero se espera que se rompa al menor de los impactos. Básicamente, es una buena opción para los aficionados. El marco generalmente se mecaniza en un torno de madera o con un instrumento más simple y luego se pega.

2.Plástico. Es la elección más obvia. Muchos polímeros son livianos, tienen una alta resistencia a la tracción y, los mejores hasta el momento, se pueden procesar rápidamente utilizando tecnologías modernas. Por ejemplo, los marcos de plástico se pueden fabricar mediante impresión 3D o técnicas de creación de prototipos de fundición de uretano. Esto lo convierte en una muy buena opción para crear prototipos de modelos de drones comerciales. Puede hacer fácilmente un lote pequeño con técnicas de RP, ensamblarlos y realizar pruebas. Y, cuando esté listo, solicite un molde de inyección.

3.Aluminio. Debe elegir este material para hacer los sistemas más duraderos y resistentes, que resistirán mucho estrés. También es el más pesado de los materiales. Por lo general, dicho marco se mecanizará con CNC. Debe usar marcos de aluminio si solo crea drones industriales profesionales. O si ya realizó pruebas y aprobó el diseño, y desea que su dron se vea realmente bien y brillante.

Hagamos hélices

Las hélices son las partes más complejas del diseño de drones. En realidad, debe calcular su geometría según el peso de su dron para alcanzar el empuje requerido. Afortunadamente, hay muchos servicios que te ayudarán a hacerlo. Si encuentra la geometría demasiado compleja. siempre puede pedir las palas en un taller de creación de prototipos, donde ingenieros competentes diseñarán, calcularán y fabricarán las hélices perfectas.

Entonces, obviamente, el diámetro es importante. Cuanto más grandes sean las palas, más aire puede bombear la hélice. Sin embargo, debe tener en cuenta que las hélices deben estar sincronizadas para evitar que choquen entre sí. Es por eso que las hélices más grandes dan peor maniobrabilidad. Debe elegir lo que mejor se adapte a sus necesidades:una carga de drones más grande o una mejor maniobrabilidad.

El ángulo de ataque es otra característica importante de la hoja. Es básicamente en qué ángulo la hélice golpea el aire y lo desvía. Cuanto más grande, mejor será la eficiencia de la pala, sin embargo, se requiere un motor más grande ya que las fuerzas del viento serán mayores. El ángulo de ataque gest menor más cerca del centro de las hélices que tienen un paso constante. Sin embargo, con un ángulo de ataque alterno, la geometría de la hélice se vuelve demasiado compleja.

La mayoría de las palas de la hélice se imprimen en 3D o se moldean con formas de silicona como los marcos de plástico, ya que esos métodos son los más eficientes para lograr una geometría compleja con bajos costos y tiempo. Las palas se procesan posteriormente porque un buen acabado superficial reduce la vibración del dron en vuelo.

También debe recordar equilibrar las hélices. Es un proceso fácil. Puedes hacerlo con un lápiz y un cuchillo. Simplemente monte la hoja en un lápiz que se coloca horizontalmente. Lo más probable es que la hélice gire alrededor de su eje. Entonces, corta un poco desde la raíz de la hoja, que tiende a quedar en la parte inferior del lápiz. Repite esto hasta que la hoja no gire cuando la montes en el lápiz.