Optimierung des Monocoque-Drohnenrahmens mittels generativem Design

Aktuelle Probleme bei der Drohnenfertigung sind die Erhöhung der strukturellen Steifigkeit durch Optmierung oder durch Gewichtsreduktion der Drohne. Ebenso soll die strukturelle Integrität des Rahmens verbessert werden, während schwere Lasten während des Flugs gehoben werden, eine Lösung für dieses Problem würde die Flugzeit zur Erledigung von Aufgaben verkürzen. Um diese Probleme anzugehen, wird ein generativer Designansatz implementiert, um einen Monocoque-Drohnenrahmen zu entwerfen. Der entworfene Rahmen wurde analysiert, um den verschiedenen Versagenslasten mit Autodesk Fusion 360 standzuhalten. Basierend auf dem generativen Designansatz werden 20 mögliche Entwurfsresultate erzielt und aus diesen 20 wird ein bester Entwurf basierend auf dem Sicherheitsfaktor und den Spannungswerten ausgewählt. Darüber hinaus werden verschiedene Lastfälle für die statische Strukturmechanikanalyse des ausgewählten Drohnenrahmens berücksichtigt, um die Nutzlast von 1 ~kg zu tragen. Die aus den Simulationen und Finite-Elemente-Analysen erhaltenen Ergebnisse waren zufriedenstellend. Schließlich wurde die Drohne aus Nylon PA12-Material gefertigt und das Gewicht des Drohnenrahmens wurde als 150 Gramm leichter als die herkömmliche Drohne ermittelt.