Studenten am Olin College verwenden den MarkOne für die Neugestaltung eines Quadrocopter Landungsgestells für Walforschungsdrohnen.

  Kosten Zeit
Werkstatt – Aluminium $ 661,08 3 – 5 Tage + Versand
Markforged 3D-gedruckt $ 34,79 19 Stunden

 

Ein harter Rückschlag

Der Snotbot rast auf das Forschungsboot der Ocean Alliance herunter. Der Bediener gibt sein Bestes, damit der Quadrocopter bei der Landung nicht völlig auseinander bricht. Allerdings fährt das Boot, der Wind bläst, und der Akku ist wegen der schweren Ladung schon auf dem Minimum. Die Landung muss schnell ablaufen. Der Pilot wäre schon zufrieden, wenn das Elektronikgehäuse ganz bleibt. Selbst das kann nicht garantiert werden.

Die Forschungsorganisation Ocean Alliance studiert seit fast 50 Jahren Verhaltensweisen von Walen. Das Olin College of Engineering hat sich als einzigartige Ingenieurschule in Needham, Massachusetts, einen Namen gemacht. In einer gemeinsamen Partnerschaft sollte ein Weg gefunden werden, um biologische Informationen von Walen zu sammeln. Das Ergebnis war der Snotbot. Er fliegt über aufgetauchte Wale und sammelt ausgestoßene Flüssigkeiten ein. Der Roboter ist weniger invasiv als die traditionelle Gewebesammelmethode, bei der ein Biopsiepfeil in den Wal geschossen werden musste. Das Problem an der neuen Methode ist, dass der Quadrocopter bei nahezu jeder Landung zerbricht. Es muss ein Landungsgestell konstruiert werden, das auch einen harten Aufprall übersteht.

Der Snotbot sammelt Daten aus Walausgüssen, hat aber kein zuverlässiges Landungsgestell.

 

Devynn Diggins, Maschinenbauingenieurin im ersten Jahr an der Olin, hat die Herausforderung angenommen und über ein Jahr lang an dem Snotbot gearbeitet. Drew Bennett ist Professor of Robotocs and Systems und Diggins Chef in der Abteilung für intelligente Fahrzeuge. Gemeinsam haben die beiden Lösungen gefunden, um den Snotbot salzwasserresistent zu machen oder um die Rotorblätter vor starkem Wellengang zu schützen. Effizienteste Konstruktionen sind hier erforderlich, weil viel Gewicht viel Akku verbraucht, leichte Teile aber oft zu zerbrechlich sind.

Mit Markforged besser werden

Das originale Landungsgestell bestand aus traditionellen Kohlefaserschichten. Das neue musste flexibler, aber trotzdem sehr fest sein. Außerdem war eine schnelle Lösung erforderlich, denn das Zeitfenster für gute Walforschung ist klein und die Zeit reichte nicht mehr, um auf eine Ersatzteillieferung zu warten. Mit dem Markforged 3D-Drucker wurde ein neues Landungsgestell auf dem alten Design basierend 3D-gedruckt. Das Teil war genauso leicht aber fester als das alte. Das Team experimentierte mit verschiedenen Designs und Materialien. Die kurzen Fertigungszeiten ließen schnelle Testläufe zu. Die Konstruktionen wurden direkt den Ergebnissen entsprechend angepasst, sodass es nicht lang dauerte, bis das passende Landungsgestell gefunden war. Die noch leichtere Variante wurde bald darauf aus mit Kevlar verstärktem Nylon hergestellt. Diese Materialkombination bietet große Stabilität, während auch die Flexibilität beibehalten bleibt.

 

Das neue Landungsgestell des Snotbots.

Das ursprünglich als provisorisches Ersatzteil gedachte Markforged Landungsgestell bot neue Möglichkeiten. Es wurde deutlich, dass der 3D-Drucker Konstruktionsprozesse unglaublich stark verbessern und beschleunigen kann. Als nächstes wurden die Drohnenarme neu designed, damit ein sicheres Navigieren möglich ist und das Risiko des Untertauchens ausgeschlossen wird. Die neuen Arme stehen so von dem Drohnenkörper ab, dass der Motor höher über dem Wasser gehalten wird. Auch hier sollte das Material möglichst leicht aber sehr fest sein. Die ursprünglich verwendeten gebogenen Karbonfaserrohre sind ziemlich teuer. Wieder konnte das Problem mit dem Markforged 3D-Drucker gelöst werden.

 

Mit Markforged abheben

 

Der Snotbot ist mit seinem neuen, mit Kevlar verstärkten Landungsgestell ausgestattet.

Die Ingenieure waren mit den vorgenommenen Upgrades sehr zufrieden. Seit der Modifikation zerbricht der Snotbot bei der Landung nicht mehr. Die Drohnenarme wurden am Snotbot noch nicht getestet. Das Team ist aber zuversichtlich. Bennett ist stolz auf die Arbeit seiner Studentin: „Ohne den Markforged hätte sie die richtige Konstruktion nie bauen können.“ Mit dem 3D-Drucker stellt die Olin Prototypen jetzt schneller, stabiler und kostengünstiger her. Bennett sieht mit begeisterung, dass die Studenten den Markforged kreativ einsetzen.

„Mit dem Markforged 3D-Drucker konnten wir die Faserart im Polymer, und damit die Eigenschaften des Teils verändern. Auf diese Weise fanden wir das passende Teil für unser Fahrzeug und konnten das Problem lösen.“ Drew Bennett

2017-09-20T09:00:43+00:00 September 19th, 2017|Anwenderberichte|0 Comments

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