Bastler entwickelt 3D-gedruckte VTOL-Drohne mit hoher Reichweite
Ohne groĂźe Kenntnisse ĂĽber Aerodynamik und CAD entwickelte ein Bastler eine VTOL-Drohne mit hoher Reichweite. Die meisten Bauteile stammen aus dem 3D-Drucker.
Die 3D-gedruckte Langstreckendrohne kann vertikal aufsteigen und geht dann in den Horizontalflug ĂĽber.
(Bild: Tsung Xu (Screenshot))
Der Ingenieur Tsung Xu hat eine elektrisch betriebene Drohne entwickelt, die 130 Meilen (etwa 209,2Â km) am StĂĽck zurĂĽcklegen und dabei mit einer Ladung auskommt. Die Drohne ist mit starren FlĂĽgeln ausgestattet, kann jedoch vertikal aufsteigen und landen (VTOL). Xu hat nach eigenen Angaben keinerlei Erfahrung im Entwerfen und Bauen von Drohnen und verfĂĽgte ĂĽber keine Aerodynamik- und CAD-Kenntnisse. Die Drohne stammt weitgehend aus dem 3D-Drucker.
Der Bau einer Drohne mit hoher Reichweite ist eine schwierige Angelegenheit. Das Fluggerät muss dazu aerodynamisch so ausgelegt sein, dass der Energieverbrauch möglichst gering ausfällt, um eine lange Flugzeit und damit auch eine große Reichweite zu erzielen. In einem privaten Projekt ist das dem Ingenieur Tsung Xu gelungen. Innerhalb von 90 Tagen entwarf er eine Drohne, die vertikal starten und landen kann und in der Lage ist, größere Distanzen an einem Stück zu bewältigen. Xu entwickelte die Drohne von Grund auf neu, ohne dabei Rückgriffe auf kommerzielle Vorbilder zu nehmen. Vorkenntnisse in der CAD-Konstruktion, der aerodynamischen Modellierung sowie im 3D-Druck hatte Xu nach eigenen Angaben nicht.
Crashs und Erfolge
Entsprechend fielen die Anlaufschwierigkeiten beim Projekt aus: Reihenweise Abstürze waren zunächst die Folge. Doch Xu ließ sich nicht beirren, beschäftigte sich mit Aerodynamik und verbesserte die Komponenten so lange, bis ein funktionierender Prototyp erstellt werden konnte. Die Zelle und Tragflächen der Drohne druckte der Bastler mit einem A1-Drucker von Bambu Lab, einem Drucker, der bereits ab etwa 300 Euro zu haben ist. Die Elektronik zur Ansteuerung und Stabilisierung der Drohne besteht aus Standardbauteilen. Auch hier musste Xu im Laufe der Entwicklungsarbeit nachbessern – etwa bei den Motoren, dem Electronic Speed Controller (ESC) und der Energieversorgung. So überhitzte der ESC etwa, sodass er getauscht und zudem andere Motoren verwendet werden mussten.
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Als Akku verwendet der Ingenieur bei seiner Langstreckendrohne eine Batteriezelle mit hoher Leistungsdichte aus dem Modellbau. In dieser Kombination konnte er mit Flugdaten nachweisen, dass sein VTOL rund drei Stunden lang in der Luft bleiben und umgerechnet 209,2 km weit fliegen kann.
Der Ăśbergang vom Schwebeflug mit vier Motoren zum Horizontalflug mit einem Motor klappte dabei nahezu auf Anhieb und stellte eine weniger groĂźe Herausforderung dar. Auch der umgekehrte Prozess funktionierte weitgehend problemlos.
Xu sagt, dass sein VTOL damit derzeit zu den elektrisch betriebenen Drohnen aus dem 3D-Drucker mit der höchsten Reichweite gehört. Zum Vergleich: Die Langstreckendrohne DB UAS der Deutschen Bahn wurde von Experten entwickelt, ist deutlich größer und erzielt eine maximale Reichweite von 150 km. Allerdings ist sie nicht 3D-gedruckt.
Nach Angaben von Xu waren die Schlüssel zum Erfolg bei der Konstruktion seiner Drohne die aerodynamische Konstruktion, die Effizienzsteigerung durch die Verwendung von Propellern mit zwei statt drei Blättern sowie der Einsatz einer Hochleistungsbatterie.
Die Pläne zum Bau seiner Drohne stellt Xu derzeit nicht als Open Source zur Verfügung. Ein Video dokumentiert jedoch die Entwicklung und den Bau der Drohne.
(olb)