Présentation de mon châssis perso, qui est actuellement mon quadricoptère principal.
Le support pour la Mobius est en cours de réalisation, je devrais l'avoir d'ici peu (si je l'ai modélisé correctement...)
Présentation:
Châssis dessiné pour la configuration matérielle ci-dessous.
Tous les composants électroniques sont fixés au corps (spacer) du châssis avec des supports spécifiques.
Le corps (spacer) et les supports sont prévu pour être imprimés en SLS nylon.
Les trois plaques sont prévu pour être usinés dans une feuille de fibre de carbone de 1,5mm d'épaisseur (CFRP).
Spécifications:
Dimensions externes de 218 x176 x43mm, avec 213mm de diagonal moteur à moteur, pour hélices 5".
Le corps (spacer) fait 12mm de hauteur interne, avec une épaisseur de 3mm.
Les gardes moteurs font 4mm d'épaisseur, les supports moteurs sont inclinés à 12° vers l'avant et font 4mm d'épaisseur.
La caméra FPV est inclinée à 13° vers le haut, et le garde de l'objectif fait 2,5mm d'épaisseur.
Les antennes Rx sont inclinés à 25° de chaque côté du garde de l'objectif de la caméra FPV, ce qui laisse suffisament de place pour mettre un support de caméra d'action sur le dessus (Mobius, en cours de réalisation).
Le châssis supporte des batterie jusqu'à 108mm de long et 37mm de large.
Le support de batterie est fixé sur la plaque du milieu à l'aide d'ergots oblongs.
Le support de Mobius est fixé sur la plaque supérieure, et le garde de l'objectif fait 2,5mm d'épaisseur.
La sélection du canal d'émission du VTx est accessible par le dessous du châssis.
Les ports USBs du contrôleur de vol et de l'OSD sont accessible sur le côté gauche du châssis.
Le support du buzzer du contrôleur de vol permet l'emission du son directement vers l'extérieur.
Trois LEDs séries contrôlés par le contrôleur de vol sont intégrés dans chaque bras pour une meilleur visibilité en vol à vue.
Comme je l'ai déjà indiqué dans le sujet "Sigan's 180/210", je me lance dans la conception d'un châssis totalement custom.
Le châssis sera un H de 210mm de diagonale et supportera des hélices de 5". Elle sera composée d'un spacer central de 12mm imprimé et de deux faces en carbone 1.5mm.
Le spacer central servira également de support pour toute l'électronique (moteur, ESCs, LEDs, caméra, VTx, FC et PDB...), ce qui signifie que les faces carbone ne seront là que pour rigidifier la structure. Ce spacer à une épaisseur "extérieur" de 2.5mm.
Les supports moteurs seront inclinés vers l'avant de 12°. Les faces carbone ne recouvriront pas les supports moteur, mais s’emboîteront pour les maintenir en place. Il y aura également des ergots de 2mm qui s’emboîteront dans des trous sur les faces carbone en plus des vis pour apporter encore plus de rigidité. Les pieds du quadricoptère seront intégrés aux supports moteurs.
Les bras intègrent des supports pour fixer les ESCs, et également des découpent pour mettre 3 LEDs WS2812 sur chacun d'eux. Cela permet également de mettre des renforts pour rigidifier le tout.
Les supports pour la caméra, la VTx, le FC et la PDB sont encore à l'étude, mais j'ai quelques idées en tête à tester... La forme définitive sera probablement très basique (proche de qu'il y a actuellement...), mais je vais essayer de la rendre un peu plus sexy.
Voilà où j'en suis actuellement, ça avance doucement mais sûrement au fil de mes tests et idées. Après il faudra que je fasse les modèles pour les faces et le support de batterie également. Je rajouterai également des ouvertures pour l'aération sur les bras et les côtés.
J'ai quand même une certaine appréhension quand à la faisabilité de l'impression, vu qu'il y a des emboîtements il faut que ce soit assez précis...
Sur un site comme Shapeways, l'impression serait faisable et assez précise, mais elle coûte déjà 53€ avec le modèle actuel, et coûtera encore plus chère une fois qu'il sera terminé.
Re: Modélisation d'un châssis custom
Posté : dim. 7 févr. 2016 20:30
par lego75
En tout cas bravo pour la recherche.
Comme pour le Sigan je trouve cette idée de châssis remarquable. Cette structure monobloc en sandwich entre deux plaques est génial.
L'idée d'y intégrer des emplacements supports spécifiques aux composants est vraiment super. Je m'y intéresse de plus en plus et avec l'aide du techshop que j'ai pas loin je pense que ma prochaine réalisation sera perso et orienté sur ce type de projet.
Bravo, je vais suivre avec intérêt ton post.
Re: Modélisation d'un châssis custom
Posté : dim. 7 févr. 2016 21:20
par gregorally
J'ai une petite question, pourquoi des esc en 30A ?
Re: Modélisation d'un châssis custom
Posté : dim. 7 févr. 2016 22:41
par ZeblodS
lego75 a écrit :En tout cas bravo pour la recherche.
Comme pour le Sigan je trouve cette idée de châssis remarquable. Cette structure monobloc en sandwich entre deux plaques est génial.
L'idée d'y intégrer des emplacements supports spécifiques aux composants est vraiment super. Je m'y intéresse de plus en plus et avec l'aide du techshop que j'ai pas loin je pense que ma prochaine réalisation sera perso et orienté sur ce type de projet.
Bravo, je vais suivre avec intérêt ton post.
C'est exactement ce que je me suis dit en voyant les Sigans : Génial !
J'ai failli acheté un Sigan au moins une dizaine de fois, avant de me décider à ma lancer moi même dans le design d'une frame similaire.
Pour l'instant, ce que je peux dire, c'est que c'est beaucoup de boulot : il faut penser à tout à la fois, des fois c'est compliqué... On dessine un truc et on termine par le supprimer car ça va plus avec le reste !
gregorally a écrit :J'ai une petite question, pourquoi des esc en 30A ?
Par ce que je peux !
Plus sérieusement, c'est un ensemble de raisons :
- Ces moteurs consomment un max avec des hélices raides : http://www.miniquadtestbench.com/2300kv ... 300kv.html" onclick="window.open(this.href);return false; , et encore les HQ 5x4.5x3 BN ne sont pas dans le test...
- La différence de coût est assez faible entre les 20A et les 30A, la taille est plus problématique...mais comme c'est moi qui dessine la frame je fais en sorte que ça passe.
- Les SiLabs F390 sont plus mieusse que les F330 !
- Test statique entre un 30A et un 20A, plus performant (900g au lieu de 850g), chauffe moins (100°C au lieu de 150°C) : " onclick="window.open(this.href);return false;
Dans la pratique, je vols actuellement avec des 20A, et ça fonctionne très bien. Mais tant qu'a refaire ma build, autant essayer d'améliorer.
Re: Modélisation d'un châssis custom
Posté : dim. 7 févr. 2016 23:21
par bauerman
Beau boulot, on ne s en rend pas forcément compte tant que l on a pas dessiné sois même un châssis. Bravo
Re: Modélisation d'un châssis custom
Posté : lun. 8 févr. 2016 07:14
par florentf31
Les petits ergo de centrage complexifie l'impression. tout comme toutes les partie qui ne sont pas en contact avec le plan.
Une impression de ce type sur une imprimante perso reste tres complexe...
Re: Modélisation d'un châssis custom
Posté : lun. 8 févr. 2016 07:59
par ZeblodS
florentf31 a écrit :Les petits ergo de centrage complexifie l'impression. tout comme toutes les partie qui ne sont pas en contact avec le plan.
Une impression de ce type sur une imprimante perso reste tres complexe...
Ah oui effectivement...
Remarque, il y a les pieds en bas, et il y aura le support de camera en haut qui auront le même effet.
L'idée d'une pièce centrale unique pour monter toute l'électronique n'est visiblement pas la plus pratique pour une impression perso en ABS/PLA...
Ça ne pose par contre aucun soucis en Nylon SLS comme chez Shapeways, mais c'est plus vraiment le même tarif.
Re: Modélisation d'un châssis custom
Posté : lun. 8 févr. 2016 09:03
par gregorally
Petite remarque/question, si un bras casse, c'est tout le châssis qu'il faut changer ?
Re: Modélisation d'un châssis custom
Posté : lun. 8 févr. 2016 13:03
par furynick
Et oui, c'est l'inconvénient ... et j'ajouterai que pour imprimer ce type de châssis, outre les difficulté de reproduction des ergots et autres, il faut compter des temps d'impression très très longs. Flo m'arrêtera si je me trompe mais un châssis comme celui-là c'est une journée à mon avis.
Re: Modélisation d'un châssis custom
Posté : lun. 8 févr. 2016 14:09
par ZeblodS
Oui, les bras ne sont pas remplaçable...
Bon, estimation (à la louche) du coût, entre 70 et 80€ pour les faces (prix de la découpe sur le forum + plaque carbone), sensiblement la même chose en impression 3D chez Shapeways (ça sera je pense trop compliqué et long à faire faire à un membre sur imprimante perso), et les diverses petites fournitures (standoffs, vis, etc.).
Bref, le tarif d'une frame haut de gamme.
Re: Modélisation d'un châssis custom
Posté : lun. 8 févr. 2016 21:34
par florentf31
Curieux de voir le rendu de cette pièce chez Shapeways, si tu le fais penses a nous faire un retour.
Re: Modélisation d'un châssis custom
Posté : mer. 10 févr. 2016 10:26
par ZeblodS
Petit point sur l'avancement.
J'ai repris la forme générale, agrandi légèrement les supports moteurs, et ai prévu les tolérance pour l'impression. Le système d'ergots a également été revu (ergots plus large et zone de contact plus importante avec la frame).
Support à l'arrière pour le VTx + raccord RP-SMA à 90°, conçu pour coincer l'ensemble. Les réglages du VTx (bouton + LEDs) restent accessible par le bas : suffit d'enlever les 4 vis de la face inférieur et c'est bon.
Support pour la FC et la PDB, l'un à côté de l'autre car pas suffisamment de hauteur pour les empiler : la PDB seule fait 7mm de haut, sur 12mm ça commence à faire.
Emprunte de l'écrou prévu sous le support pour fixer facilement, utilisation de vis M3x4mm ou M3x5mm.
A faire des accès aux prises USBs par le côté.
Support pour la caméra à 13° (avec les 12° des moteurs, angle total de 25°), montage par le haut. Caméra fixée par l'arrière, idem l'emprunte des écrous est prévue. L'objectif est protégé par un U de 2.5mm d'épaisseur, à voir si c'est suffisant pour la protéger des chocs. (la longueur est à adapter suivant la longueur réelle lors des tests, mais elle sera proche des screenshots).
J'ai également tenté une approche similaire avec montage par le bas, mais visuellement et structurellement ça ne me plaisais pas vraiment...
A voir encore comment y adapter le petit "second étage" au dessus de la caméra pour fixer la mobius.
Il reste également à faire le support pour le Rx, les antennes Rx, la prise XT-60 encastrable, et les aérations au niveau des cotés/bras intérieur sur cette pièce.
Je n'ai la place que pour 4 vis de fixation, mais avec du carbone 2mm, les ergots et les renforts dans la pièce ça devrait pas bouger.
Puis il faudra dessiner les faces supérieur et inférieur, ainsi que le support de batterie.
Re: Modélisation d'un châssis custom
Posté : mer. 10 févr. 2016 10:39
par gregorally
Très beau travail, je me permets de te féliciter.
J'adore.
NB: et si tu prévoyais des bras interchangeables ???
Re: Modélisation d'un châssis custom
Posté : mer. 10 févr. 2016 10:51
par ZeblodS
Bras interchangeable c'est pas vraiment faisable avec ce genre de conception : la rigidité et solidité vient justement du fait que c'est une seule et unique pièce.
De plus entre le plastique et les deux épaisseurs de carbone 2mm ça m'étonnerais que les bras lâchent un jour.
A la limite, la partie support moteur en bout de bras pourrait lâcher sur un gros choc (il n'y a pas le sandwich carbone à ce niveau, cf. la dernière photo avec l'esquisse de la face supérieur visible), mais il y a exprès beaucoup de matière pour que ce soit le plus solide possible. Le Nylon imprimé en SLS est semble-t-il assez résistant aux contraintes (il se déforme avant de casser, et absorbe les chocs).
Pour ceux qui se demande, le fait d'avoir les supports de moteur avec un angle de 12° fait qu'un cerclage des supports moteur avec du carbone est possible mais visuellement je trouve pas ça génial...
Re: Modélisation d'un châssis custom
Posté : mer. 10 févr. 2016 10:55
par Tomdu38
Salut,
Tout d'abord, c'est sympa de partager ton travail comme il a été dit précédemment ça permet de bien voir le temps et le travail qu'il faut pour concevoir un châssis avec un minimum de réflexion.
Je permets plusieurs remarques.
Ton support caméra dépasse "beaucoup" du châssis, même si la caméra parait bien protégée, un choc de pleine face pourra peut être endommager tout le spacer.
Je rejoins également les commentaires lus plus haut, que ce passe -t-il si un bras casse ? Sans faire de teste grandeur nature ça semble compliqué, on peut faire une petite simulation des contraintes dans solidworks pour avoir quelques chiffres. Mais peu importe, pourquoi ne pas garder le principe avec un spacer imprimer, mais le faire en 3 pièces, 2 bras + 1 châssis avec l'option bras démontables... cela parait séduisant, mais on perd certainement de la rigidité par rapport au mono bloc.
Tout est affaire de choix. En cherchant un peu sur le web on trouve des photos de frames cassées. Les zones de ruptures que j'ai repérées, sont les bras, les supports moteurs (perçages trop proche des contours), et la liaison entre les bras et la frame. Remarque, la plupart des frames sur les photos sont de conception "classique" et non pas de type "Sigan" avec un spacer intercallé.
Bonne continuation à toi.
A+
Re: Modélisation d'un châssis custom
Posté : mer. 10 févr. 2016 11:22
par ZeblodS
Merci pour les remarques.
En fait, à la base je ne voulais pas mettre la caméra autant en avant, je comptais empiler la PDB et la FC. Sauf qu'après mesure, je me suis rendu compte que ça ne passait pas dans la hauteur prévue (12mm). Plus épais c'était moche, donc je les ai mis côté à côté... Mais ça a poussé la caméra en avant et le VTx en arrière pour faire de la place. 210mm c'est pas bien grand au final
Une solution pourrait être de mettre de la matière sous le U et prolonger la face carbone vers l'avant, mais c'est plus de poids et ça alourdi beaucoup le design. (j'ai testé).
Faire la frame en plusieurs pièces tout en gardant la rigidité nécessaire, c'est franchement compliqué, j'y ai réfléchi plusieurs jours déjà sans trouver de solution viable
Mais effectivement il y a deux points faibles : les supports moteurs et la partie en U à l'avant, qu'il serait bien de pouvoir changer.
Sur les frames plus classique, les bras casses quasiment tout le temps à cause des "jours" que ne laissent plus que quelques mm de carbone pour soutenir le tout.
Là sur la conception Sigan, il y a des bras assez large, deux épaisseurs de carbone et du plastique résistant et légèrement souple entre. Pour casser un bras avec cette conception il faut y aller je pense...
Pour la simulation de contrainte, là ça dépasse mes compétences basiques de Solidworks malheureusement.
Re: Modélisation d'un châssis custom
Posté : mer. 10 févr. 2016 12:30
par Tomdu38
Sans forcement passer par la simulation, si on assimile un bras sandwish avec 2 plaques de carbone de 1.5 mm + 8 mm pla, à un tube carré 11mm x 11mm et d'épaisseur de 1.5 mm, d'intuition on se rend bien compte qu'il sera plus résistant qu'un bras "plat de 3 mm". En effet, si on essaie les plier, le bras "plat" sera plus facile à plier que le carré. D'autre part avec un bras sandwish on évite aussi phénomène de torsion grâce à l'épaisseur total de 1.5 + 8 (pla) + 1.5 = 11 mm contrairement au 3 mm.
Bref, pour moi c'est plus résistant sur tous les plans (frontal et vertical). Donc, comme tu l'as dit la vraie question est : cassera / cassera pas ?
Re: Modélisation d'un châssis custom
Posté : mer. 10 févr. 2016 12:33
par gregorally
Un carré n'a de résistance que de l'inertie proposer par les sections transversales à l'effort, donc en gros, le plat dessus et dessous.
Les flancs n'offre que de l'élasticité.
Re: Modélisation d'un châssis custom
Posté : mer. 10 févr. 2016 13:55
par ZeblodS
Tomdu38 a écrit :Sans forcement passer par la simulation, si on assimile un bras sandwish avec 2 plaques de carbone de 1.5 mm + 8 mm pla, à un tube carré 11mm x 11mm et d'épaisseur de 1.5 mm, d'intuition on se rend bien compte qu'il sera plus résistant qu'un bras "plat de 3 mm". En effet, si on essaie les plier, le bras "plat" sera plus facile à plier que le carré. D'autre part avec un bras sandwish on évite aussi phénomène de torsion grâce à l'épaisseur total de 1.5 + 8 (pla) + 1.5 = 11 mm contrairement au 3 mm.
Bref, pour moi c'est plus résistant sur tous les plans (frontal et vertical). Donc, comme tu l'as dit la vraie question est : cassera / cassera pas ?
Sur ce modèle, il est prévu 2 + 12 + 2, donc 16mm total d'épaisseur, ce qui est plutôt épais.
Pour savoir si ça résistera réellement aux chocs, il n'y a qu'une seule façon : tester. Je ne compte pas l'envoyer dans un arbre volontairement, mais ça finira par arriver tôt ou tard.
gregorally a écrit :Un carré n'a de résistance que de l'inertie proposer par les sections transversales à l'effort, donc en gros, le plat dessus et dessous.
Les flancs n'offre que de l'élasticité.
C'est bon à savoir.
Petit bricolage ce midi pour avoir une protection camera FPV un peu plus solide.
Rajout d'une surface en dessous, pour pouvoir y mettre la face inférieur carbone en renfort.
La face supérieur s'avancera également sur les bords, pour pouvoir fixer les deux standoffs 15mm frontaux de support du 2ème étage (étage pour fixer la mobius), les deux standoffs arrières seront situés juste à l'arrière de la caméra FPV (ils seront là pour protéger la caméra PFV de la batterie en cas d'impact).
Le dessus de toute la partie caméra FPV sera donc recouverte d'un second étage en carbone.
Ça laisse un emplacement à l'avant sous la camera pour mettre une petite gravure, histoire de faire un peu jolie.
Re: Modélisation d'un châssis custom
Posté : mer. 10 févr. 2016 14:05
par furynick
As-tu déjà eu l'occasion de tenir une pièce imprimée 3D dans les mains ?
Il y a plusieurs choses qui ne m'inspirent pas confiance.
D'une part, toutes les protubérances diverses et variées ma paraissent très fragiles, le simple fait de manipuler la frame pourrait provoquer des ruptures. Après, ça se recolle très bien à la cyano.
Les supports moteur sont bien trop légers, ils casseront au premier impact (et avec un 210 des impacts tu en aura un à chaque vol).
D'autre part, est-ce que tu as modélisé tous les composants ? est-ce que tu as pris en compte les fils ? pour moi tu ne pourras pas mettre les moteurs, les fils de phase seront bloqués par le pilier hexagonal.
70€ d'impression chez Shapeways ... sachant que le 1er proto n'est jamais le bon il te faudra 2 ou 3 autres commandes, ça va faire cher le multi.
Re: Modélisation d'un châssis custom
Posté : mer. 10 févr. 2016 14:44
par ZeblodS
C'est vrai qu'avec la gaine qui englobe les trois câbles ça ne sera pas faisable, mais est-elle réellement essentielle ?
Sur les cobras que j'avais (que j'ai toujours chez moi d'ailleurs) les câbles sont tous séparés et ça passerait sans problème... je comptais faire pareil.
Cela étant dit, je me rend bien compte que cette liaison avec le pilier est le point faible de la frame (l'endroit où ça risque de casser en cas d'impact), je vais essayer d'ajouter plus de matière entre la jonction bras/support moteur, mais comme tu dis il y a les câbles de phase à faire passer.
Sinon j'avais pensé à mettre deux piliers, un contre chaque paroi, au lieu d'un seul au centre. Ça laisserait la place au milieu pour les câbles de phase et ça verrouillerait plus le support. Par contre ça sera plus loud (plus de vis, plus de standoff hexa...)
Pour les pièces imprimés, oui j'en ai déjà fait imprimé quelques une chez Shapeways, et j'ai été surpris par la résistance des pièces reçu.
Sur un mesh d'épaisseur 1mm, j'ai essayé de tirer le plus fort possible, ça s'étirait mais ça n'a pas cassé. La pièce reprenait exactement sa forme d'origine quand on relâche. C'est en voyant cette résistance que je me suis dit que ça allait être possible de faire un support moteur comme ça. Là sur des pièces plus épaisses ça sera moins élastique, mais j'espère que ça sera tout aussi résistant. Peut être que je me trompe...
J'ai modélisé grossièrement (bounding box style) les composants à intégrer dedans pour vérifier que tout passe avec un ou deux mm de marge, et il restait de la place pour faire passer les câbles, les zip-ties, les vis et écrous.
J'espère bien réussir mon coup lors du premier essai, sinon ça sera juste un fail.
Re: Modélisation d'un châssis custom
Posté : mer. 10 févr. 2016 15:22
par furynick
Bon état d'esprit
Bon courage et bonne chance.
Re: Modélisation d'un châssis custom
Posté : mer. 10 févr. 2016 23:04
par ZeblodS
Allez, j'ai repris la jonction entre le bras et le support moteur, passage d'un pilier central unique à deux piliers avec un passage au centre pour les câbles du moteur.
Cela permet de maximiser la quantité de matière à cette jonction qui est un point faible.
Le "plancher" du support moteur fait 3mm (épaisseur moyenne d'un bras du commerce), et il dispose de renfort en croix sur tout le dessous.
Au niveau de la découpe (et sur toute la longueur du bras), la pièce fait 25mm de large pour 12mm de haut.
Ce renfort m'a contraint à déplacer les bandeaux de LEDs vers l’intérieur, et à en déporter à l'avant sous la caméra FPV. Mais en contre-partie j'ai pu simplifier un peu le montage au niveau du support de la caméra.
Le point négatif c'est que la pièce passe de 55cm³ à 60cm³ suite à cette amélioration...
Re: Modélisation d'un châssis custom
Posté : sam. 20 févr. 2016 03:20
par ZeblodS
Finalement j'ai basculé sur un design plus semblable aux Sigans, avec les supports moteur également pris en sandwich dans les faces en carbone pour plus de solidité, et un placement des vis en début et fin des bras. C'est effectivement la façon de faire qui semble la plus robuste (ils ont quand même bien réfléchi au truc chez Sigan ).
Je conserve quand même les supports pour tous les éléments intégrés, et ai réduit l'utilisation des ergots aux centre du spacer où je ne peux pas mettre de renforts.
Avec la représentation de l'électronique, de haut en bas :
- le Rx (double-facé sous l'objectif de la caméra FPV, les supports pour les pailles/antennes sont directement au dessus),
- la caméra (non représentée sur cette capture),
- la prise XT60,
- la PDB/OSD,
- la FC,
- le VTx à gauche,
- le buzzer à droite,
- et les ESCs dans chaque bras.
Zoom sur la partie caméra FPV, avec une représentation des hélices, et le dégagement pour la tête de vis de fixation des standoffs du "second étage" (qui ne sera présent qu'au dessus de la caméra et de son objectif).
Représentation d'une paille/antenne avec un des standoff (taille réelle du standoff : 20mm au dessus du carbone)
La prise XT60, vissée par dessous (trous en M2)
Le support du buzzer (11.8mm de diamètre), qui sera maintenu collé. Il y a une ouverture pour que le son sorte directement.
Les dégagement pour le passage des câbles entre ESCs/bandeaux lumineux et PDB/FC se fait par dessous. Normalement il y a largement l'espace pour faire passer tous les câbles.
Le spacer est donc quasiment terminé, il me faudra encore vérifier quelques dimensions sur les pièces quand je les recevrai (position de l'USB sur la PDB, position exacte des trous de fixation de la caméra, etc.)
On est à 61.7cm³ de matière (~57g donc) pour ce spacer, et un tarif légèrement inférieur à 75€...
Re: Modélisation d'un châssis custom
Posté : sam. 20 févr. 2016 07:13
par ipeca22
Vraiment du super travail ..
Il t'a fallu combien de temps pour maitriser le soft de dessin ??
comme il a été dit précédemment ça permet de bien voir le temps et le travail qu'il faut pour concevoir un châssis avec un minimum de réflexion.
).
