Fabrication de prototypes mécaniques de drones – À quoi s'attendre ?

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La conquête du ciel a été l'une des plus grandes batailles de l'humanité depuis l'Antiquité. Nos ancêtres nous ont prévenus que le ciel peut être un ennemi dangereux. Rappelons-nous la légende d'Icare, un garçon, qui voulait tellement voler comme un oiseau que son père lui avait fait des ailes avec des plumes d'oiseau et de la cire. Il a volé de plus en plus haut jusqu'à ce que le soleil fasse fondre la cire et il est tombé à sa mort. Cette histoire nous donne deux leçons importantes :

1. Faites toujours des prototypes mécaniques ou fonctionnels de vos avions et testez-les avec diligence ;

2. Essayez de les tester sans être à l'intérieur. Ou prenez au moins un parachute.

Heureusement, la fabrication moderne et l'ingénierie aérienne nous donnent la possibilité de faire les deux. Nous pouvons contrôler nos prototypes d'avions à distance et nous pouvons créer des prototypes en peu de temps.

Que sont les drones ?

Les drones sont devenus les avions amateurs par excellence. Ils sont légers, petits, faciles à piloter et vous pouvez en fait les fabriquer vous-même, ce qui attire beaucoup de gens qui aiment bricoler des mécanismes. Cependant, les drones étaient là beaucoup plus tôt. La première mention d'eux remonte aux années 1920.

Les premières tentatives de fabrication de drones n'ont pas abouti. Il y avait beaucoup d'inventeurs distincts qui ont réussi à créer des prototypes d'hélicoptères avec des moteurs de giravion 4-6. Ces avions étaient trop instables, non synchronisés et trop sollicités par le pilote, de sorte que leur développement a été pour la plupart abandonné jusqu'à ces derniers temps.

Avec les développements modernes de l'aéronautique et de l'électronique, les difficultés techniques précédentes avec les fonctions des drones ont été pour la plupart surmontées. Les drones sont devenus sans pilote puisque le problème du pilote était le seul debout. Cependant, il n'y a plus besoin de pilote. Vous pouvez simplement le monter avec une caméra et obtenir une télécommande. L'électronique moderne rend la conception de ce véhicule très simple, de sorte que beaucoup de gens fabriquent des drones comme passe-temps ou les achètent pour faire de grands films, de l'art, livrer des choses ou même espionner les voisins, qui sait. Il y a même l'histoire d'un homme qui a décidé d'immortaliser son chat en le transformant en quadricoptère.

En quoi consiste un drone ?

Un drone typique comporte les éléments suivants qui déterminent sa fonctionnalité :

1. Cadre. C'est la partie principale et la plus importante. Il maintient ensemble tous les objets fonctionnels, détermine la résistance globale de la structure et affecte les propriétés aéronautiques de l'appareil. Je parlerai surtout de cette pièce car c'est pratiquement la seule que vous devrez concevoir et fabriquer vous-même ou avec l'aide d'un atelier de prototypage (ce qui est fortement conseillé si vous n'avez pas de formation d'ingénieur puisque, dans le Au final, ce sera moins cher et plus rapide car les fabricants de prototypes créeront un cadre de haute qualité, choisiront mieux les matériaux et vous conseilleront sur la conception)
2. Moteurs. Vous aurez peut-être besoin de 4 à 8 moteurs en fonction du nombre de giravions dont vous aurez besoin. Le moteur détermine la vitesse de rotation des pales du drone et donc sa capacité de puissance. De nombreux fabricants de moteurs proposent des solutions fiables et bon marché.
3. Commandes de vitesse électroniques. Ce sont les dispositifs qui synchroniseront vos hélices et empêcheront votre drone de devenir fou. Ils sont également très bon marché et faciles à trouver.
4. Hélices. Maintenant, ce sont les principales pièces mobiles de l'hélice. Leurs pales ont une géométrie complexe et leur taille et leur forme dépendront du poids et de la taille du cadre, vous devrez donc probablement les commander avec le cadre.
5. Piles, connecteurs et commandes. Certaines pièces électroniques plus petites seront nécessaires pour les opérations secondaires. Tels que des connecteurs, des batteries et un récepteur avec une télécommande pour piloter le drone. Vous aurez probablement aussi besoin d'un appareil photo, car piloter le drone sans appareil revient à marcher avec une seule jambe.

Comme vous pouvez le constater, l'industrie moderne propose de nombreuses solutions préparées pour la fabrication de drones. Étant donné que la fabrication d'appareils électroniques est un projet complexe et coûteux en soi, je vous conseille de n'acheter que les pièces existantes, que vous soyez un amateur ou que vous envisagiez de vendre les choses. Si vos ventes augmentent, alors vous pouvez penser à faire vos propres circuits. Avec cela, il nous reste deux pièces principales fabriquées sur mesure qui sont essentielles pour les performances du drone. Bien sûr, vous devrez créer des connecteurs et des boîtiers de batterie supplémentaires. Cependant, leur conception ne pose aucun problème et peut être imprimée en 3D en un tour de main.

Comment créer des cadres de drones personnalisés

Ainsi, les cadres sont vraiment importants pour la stabilité et la structure globale du drone. Au fur et à mesure que vous apprenez à piloter votre avion, vous êtes sûr de vous écraser et d'endommager le cadre, il devrait donc également être facile à remplacer ou à réparer.

Actuellement, il existe un certain nombre de conceptions de cadres de drones possibles en fonction du nombre d'hélices que vous souhaitez. Plus il y a d'hélices, plus le drone sera stable mais plus lourd aussi. Les paramètres les plus cruciaux sont la rigidité et le poids. C'est pourquoi les matériaux les plus répandus sont les suivants :

1.Bois. Le matériau le moins cher qui est le plus facile à traiter et qui peut être formé dans le cadre avec les outils les plus simples. L'apparence et la fiabilité d'un tel drone ne sont pas élevées. Il est facile à remplacer mais attendez-vous à ce qu'il se brise au moindre impact. Fondamentalement, c'est un bon choix pour les amateurs. Le cadre est généralement usiné sur un tour à bois ou avec un instrument plus simple et est ensuite collé ensemble.

2.Plastique. C'est le choix le plus évident. De nombreux polymères sont légers, ont une résistance à la traction élevée et, les meilleurs à ce jour, peuvent être traités rapidement à l'aide de technologies modernes. Par exemple, les cadres en plastique peuvent être fabriqués à l'aide de techniques d'impression 3D ou de prototypage à l'uréthane. Cela en fait un très bon choix pour créer des prototypes de modèles de drones commerciaux. Vous pouvez facilement créer un petit lot avec des techniques RP, les assembler et effectuer des tests. Et, lorsque vous êtes prêt, commandez un moule d'injection.

3.Aluminium. Vous devez choisir ce matériau pour fabriquer les systèmes les plus durables et les plus robustes, qui résisteront à beaucoup de stress. C'est aussi le plus lourd des matériaux. Habituellement, un tel cadre sera usiné CNC. Vous devez utiliser des cadres en aluminium si vous créez uniquement des drones industriels professionnels. Ou si vous avez déjà effectué des tests et approuvé la conception, et que vous voulez que votre drone soit vraiment beau et brillant.

Fabriquons des hélices

Les hélices sont les parties les plus complexes de la conception du drone. Il faut en fait calculer sa géométrie en fonction du poids de votre drone pour atteindre la poussée requise. Heureusement, il existe de nombreux services qui vous aideront à le faire. Si vous trouvez la géométrie trop complexe. vous pouvez toujours commander les pales dans un atelier de prototypage, où des ingénieurs compétents concevront, calculeront et fabriqueront les hélices parfaites.

Donc, évidemment, le diamètre est important. Plus les pales sont grandes, plus l'hélice peut pomper d'air. Cependant, vous devez noter que les hélices doivent être synchronisées pour éviter qu'elles ne se heurtent. C'est pourquoi les hélices plus grandes dégagent une moins bonne maniabilité. Vous devez choisir ce qui vous convient le mieux :une charge de drone plus importante ou une meilleure maniabilité.

L'angle d'attaque est une autre caractéristique importante de la lame. C'est essentiellement à quel angle l'hélice frappe l'air et le dévie. Plus la lame est grande, meilleure est l'efficacité de la pale, cependant, plus le moteur est grand, car les forces du vent seront plus importantes. L'angle d'attaque est plus faible plus près du centre des hélices à pas constant. Cependant, avec un angle d'attaque alterné, la géométrie de l'hélice devient trop complexe.

Les pales d'hélice sont pour la plupart imprimées en 3D ou moulées à l'aide de formes en silicone comme les cadres en plastique, car ces méthodes sont les plus efficaces pour obtenir une géométrie complexe à faible coût et en temps. Les pales sont post-traitées par la suite car une bonne finition de surface diminue les vibrations du drone en vol.

N'oubliez pas d'équilibrer également les hélices. C'est un processus facile. Vous pouvez le faire avec un crayon et un couteau. Montez simplement la lame sur un crayon placé horizontalement. L'hélice tournera probablement autour de son axe. Alors, coupez un peu de la racine de la lame, qui a tendance à rester dans la partie inférieure du crayon. Répétez cette opération jusqu'à ce que la lame ne tourne plus lorsque vous la montez sur le crayon.