Ik heb ook niet stilgezeten.
Zoas Hein.z al aangaf is de uitdaging om carbon verstijving te combineren in een geprinte vleugel.
Hierin zijn we natuurlijk beperkt door welke standaard profielen je kunt krijgen:
https://www.carbonwinkel.nl/carbon-plaat-staaf-buis-materiaal
Er is vooral veel gepultrudeerd materiaal te krijgen, waar alle vezels in lengterichting liggen. Dat is leuk voor buigstijfheid, maar draagt weinig bij aan torsie stijfheid. Ik heb een variatie pakket aan staven en buizen besteld.
Voor torsie wil je liever diagonaal geweven vezels. Daar is 1 variant verkrijgbaar, kleinste maat buis 8mm/6mm (buitendiameter 8mm met wanddikte 1). Ik heb gelijk 2 meter besteld, dat wordt hopelijk deze week bezorgd.
https://www.carbonwinkel.nl/carbon-...en_lengte_buismateriaal=o_8_6_x_1000_mm_36_gr
Over de afgelopen dagen heb ik 4 vleugel test stukjes geprint.
De teststukjes zijn allemaal AG14 vleugelprofiel, met een flap op 70% koorde (zoals bedoeld bij dit profiel). Allemaal geprint met 0.2mm PETG, met varierende dichtheid aan gyroid infill.
Een beschrijving van ieder teststukje vind ik te lang om hier te plaatsen, maar dit is het eindresultaat:
Bekijk bijlage 606660Bekijk bijlage 606662
De geintegreerde scharnier werkt prachtig. Er zit geen ruimte tussen de vleugel en flap, het is denk ik nagenoeg luchtdicht. Het past precies zo dat de flap soepel scharniert.
De huid is met 0.2mm flinterdun. Een PETG plaatje van 0.2mm is dun genoeg om de krant door te lezen.
Ondanks dat voelt het geheel stevig aan. Met 4% gyroid infill is de huid dik genoeg dat je er flink in kunt knijpen, en buigen langs de koorde richting lukt nauwelijks. Zeker ruim sterk genoeg om de belasting tijdens het vliegen te dragen.
De torsie en buig stijfheid van de vleugel is ook wel aardig, maar denk ik niet genoeg om te kunnen vliegen zonder carbon versterking.
De torsie stijfheid van de dunne flap is (zonder carbon staaf) niet best. Als je de geprinte flap bij de romp aanstuurt, denk ik dat hij bij de tip nauwelijks beweegt. Met de 3mm/2mm carbon buis is het een stuk beter.
Er is ruimte in de vleugel voor de 8mm torsie buis die nog onderweg is. Ik verwacht dat deze buis ook in buiging behoorlijk sterk is. Ik heb ruimte voor 1mm carbon staf 'spar caps', daarmee kan eventueel de buig stijfheid nog verder vergroot worden.
Ook achterin de Flap heb ik ruimte voor een 1mm carbon verstijving. Als je goed naar de foto kijkt zie je de gaatjes voor de 1mm carbon staven.
De 8mm carbon torsiebuis en 1mm carbon staf zijn nog onderweg, zodra die er zijn komen we er achter hoeveel stijfheid die toevoegen.
Ik was positief verrast door dit teststukje, daarom ben ik alvast begonnen aan een F5K vleugel die hier op gebaseerd is:
Het wordt een 4 flappen vleugel, dat voorkomt problemen met torderende stuurvlakken. Dit het ik gewoon afgekeken van de HyperFlight Maverick F5K (ook een 4 flappen vleugel), die hebben met een houten ribbenvleugel hetzelfde probleem (geen torsie stijfheid in je stuurvlakken).
Een elliptische 'planform' (NL: bovenaanzicht?) is aerodynamisch optimaal en structureel ook het handigst, dus dat moet het worden.
Een elliptische planform met 4 rechte scharnierlijnen en een passende torsie buis is een geometrisch rekenwerkje, daarbij kan Fusion 360 gelukkig helpen:
Bekijk bijlage 606663
Als 3D object ziet het er zo uit:
Bekijk bijlage 606668
XFLR5 is positief over de aerodynamische prestatie (bij vliegend gewicht 300 gram):
Bekijk bijlage 606669
Bij 0 flaps heeft de vleugel alleen een beste L/D van 21 bij een snelheid van 7.2m/s (26km/h). Hij kan dus behoorlijk vlot efficient steken, zoals verwacht met een relatief hoog gewicht.
Met 5 graden flaps is de beste L/D 19 bij een snelheid van 5.1m/s (18km/h), dat is een daalsnelheid van 0.26m/s.
Tot zover de mooie plaatjes. Daar kun je natuurlijk geen wedstrijd mee vliegen.
Er is nog wat werk te doen:
De 0.2mm PETG onderdelen werken wel mooi, maar zijn nog niet echt heel licht. Misschien moet ik toch naar PLA-aero.
Dus hetzelfe AG14 15x15cm teststukje aangepast om te printen in PLA-aero (wanddikte 0.44mm).
De eerste print heb ik na 10minuten gestopt omdat hij erg over extrudeerde. De eerste afgeronde print is net klaar terwijl ik dit zit te tikken:
Bekijk bijlage 606670
Lijkt dat die alsnog over ge-extrudeerd is. De temperaturen / flow-rate combinaties die worden geadviseerd op de Bambu website werken totaal niet. En het is ook niet bepaald lichtgewicht.
Ik experimenteer nog even verder, het PLA-aero moet wel een eerlijke kans krijgen. Of misschien moet ik concluderen dat dun printen met PETG gewoon beter is. Mooi resultaat, redelijk licht en betaalbaar (PETG=€23/kg, PLA-aero= €49/kg).
Ik houd jullie op de hoogte.
), dat zou nog beter / sterker moeten zijn. Gezien de problemen met schuimend filament vrees ik dat het weggegooid geld is.
