Hexakopter MK500Y6

Im September 2009 erblickte der MK460 das Licht der Welt und seit dieser Zeit habe ich viel um die Multikopter gelernt.
Nach einem bösen Crash, bei dem mir im Flug ein Motor ausgefallen war reifte in mir der Wunsch nach einem Hexa- oder Oktokopter.

Warum? Weil ganz einfach mal ein Motor oder Regler ausfallen kann ohne das der Kopter gleich vom Himmel fällt. Bei einem Hexa können es bis zu zwei sein und bei einem Okto sogar vier.

Also habe ich mich im Netz umgeschaut und diesen Rahmen in Y-Form gefunden. Im dazugehörigen Forum fand ich noch die Konstruktionsdaten und so konnte ich beginnen.

Hier die geplanten Eckdaten zum Kopter:

Material - 2 mm Karbonplatten von diese Quelle
Größe - ca. 450 mm von Motor zu Motor also ca. 500 mm x 500 mm x 200 mm (LxBxH)
Gewicht - Flugfertig ca. 1600g
Landegestell mit ca. 120 mm Bodenfreiheit
Kamerahalterung mit Nick-und Rollausgleich

die Flugsteuerung übernimmt eine NAZA V2 von DJI
Motoren und Regler kommen komplett von DJI
Empfänger - 16 Kanal von FrSky
Video Down Link mit OSD über 5,8 GHz
später mal FPV per Video-Brille

Soweit die Idee, nun sollte die Umsetzung erfolgen. Der nächste Schritt war die Konstruktion am PC, das so genannte CAD.

Ich arbeite mit einer uralten Version von Autodesk Inventor, die jedoch für mich privat völlig ausreichend ist.
Die Rohdaten aus dem Internet wurden zunächst in 3D-Modelle verwandelt um den Kopter am Bildschirm mal zusammen zusetzen. Dabei habe ich die Modelle gleich so verändert, dass ich alles unter bekomme.

Nach dem ich den Kopter mal so grob am Bildschirm zusammengesetzt hatte, konnten nun noch Landegestell und Kamerahalterung gezeichnet werden.
Auch diese Komponenten wurden im 3D-Modell verbaut. Selbst erstellte Modelle von Kamera, Elektronik und Akku helfen das Modell anzupassen. Es hat ein paar Tage gedauert bis alles gepasst hat.

Der nächste Schritt war nun aus allen Einzelteilen 2D-Zeichnungen zu erstellen die in DXF-Dateien umgewandelt werden können. Diese DXF-Dateien werden im Schritt 3 weiter verarbeitet.
Dazu aber später, denn zunächst galt es die Einzelteile so in der Zeichnung zu platzieren, dass ich wenig Verschnitt hatte und wenig Rohmaterial brauchte.
Nach einem nervenaufreibenden Puzzlespiel hatte ich endlich die Zeichnungen, die DXF-Dateien und konnte somit zu Schritt 3 übergehen, dem so genannten CAM.

Benötigt wird nun zuerst ein Programm welches aus den DXF-Dateien ein Fräsprogramm macht. Dieser Schritt ist notwendig, da die Maschine nur Befehle versteht und keine Zeichnung lesen kann.
Ich benutze CamBam, um nun aus meinen Zeichnungen solche Programme erstellen zu lassen. Anschließend werden noch Angaben zum verwendeten Werkzeug, der Frästiefe (Z-Koordinate), Vorschubgeschwindigkeit und Drehzahl der Spindel eingegeben. Dabei macht das Programm nichts weiter als das es alle in der Zeichnung vorhandenen Linien, Bögen und Kreise in X-Y-Koordinaten umwandelt.

Ebenso benötigt das Programm Angaben darüber ob an der Innen- oder an der Außenkontur gefräst werden soll. Sind alle Angaben komplett wird das Programm für die Maschine erzeugt und abgespeichert.
Nun kann endlich gefräst werden. Dazu das Material möglichst gerade auf den Maschinentisch spannen, das ausgewählte Werkzeug in die Maschine und die Steuersoftware für die Fräse starten.
Ich verwende dafür Mach3 mit einer deutschen Oberfläche. Per manueller Steuerung (PC-Tastatur) die Maschine nun in die Ausgansposition (bei mir war es immer die linke untere Ecke vom Material) fahren.

Das in CamBam erstelle Programm laden und Start drücken. Wie von Geisterhand frisst sich nun der Fräser durch das Karbon.
Ach ja, wenn ihr auch mal Karbon fräst, vergesst bitte die Absaugung nicht sonnst hustet ihr am Abend Grillkohle.
Nicht ganz 4 Stunden und 10 Fräser (Karbon ist ein Werkzeug fressendes Material) später lagen alle Einzelteile vor mir und ich hatte die ehrenvolle Aufgabe meine Maschine zu putzen.

Ja da lagen sie nun, die Einzelteile für Rahmen, Landegestell und Kamerahalterung. Alles noch reichlich verschmutzt und mit Grat behaftet. Also erst einmal putzen und von Grat befreien.
Beim Entgraten bitte darauf achten das eine normale Feile sehr schnell verschleißt, besser ist es eine Diamantfeile zu benutzen. Wenn einmal die Feile zur Hand, gleich noch die Ecken die scharfkantig werden sollen mit bearbeiten. Das wird sich nicht vermeiden lassen, da ja der Fräser einen Radius hinterlässt, auch wenn er klein ist.

Bei der nun folgenden Montage habe ich dickflüssigen Sekundenkleber benutzt um die Teile zu fixieren. Später werden dann wichtige Verbindungen noch verschraubt.
Ganz wichtig ist es bei diesem Modell darauf zu achten, dass die Motorträger für die unteren Motoren noch nicht endgültig befestigt werden können. Eine Montage der Motoren würde sich sonst sehr schwierig gestalten oder gar unmöglich werden.
Wichtige Verbindungen, wie zum Beispiel zwischen Auslegern und Body oder zwischen den einzelnen Platten des Bodys werden zusätzlich zum Kleben noch verschraubt. Ich habe dazu M2 bzw. M3 Schrauben und Muttern verwendet.

Die Kufen für das Landegestell bestehen im Übrigen aus 5 mm Karbonrohr und 7 mm Plastikrohr aus dem Baumarkt. Die vorderen Enden habe ich mit einer Heißluftpistole leicht erwärmt und dann nach oben gebogen.
Ganz ehrlich, als er dann so vor mir stand... einfach ein schönes Gefühl.

Als nächstes habe ich die Motoren (2212), die Regler (30A OPTO) und die Propeller bestellt.
Bevor es an die Montage ging wurde die Fräsmaschine noch einmal aktiviert und eine Stromverteiler Platine gefräst. Dazu hab ich einfach wieder eine kleine Zeichnung gemacht und im 3D an den Kopter angepasst. Damit war die Außenkontur schon mal fertig. Die Leiterzüge und Lötpunkte wurden mit einem Elektronik CAD Programm erstellt und anschließend alles gefräst. Dabei werden Leiterbahnen und Lötpunkte im so genannten Isolationsfräsen hergestellt. Das bedeutet, es wird gezielt Kupfer entfernt um die Leiterbahnen entstehen zu lassen. Diese Platine habe ich dann noch mit einem schwarzen Schutzlack (bis auf die Lötpunkte) versehen und eingebaut.

Auf dieser Platine befindet sich auch noch ein elektronischer Lastschalter (BTS555). Das ist ein Bauteil welches mit einem normalen kleinen Schalter die Akkuspannung zur Elektronik durchschaltet. Ich mag es nicht wenn der Kopter sofort angeht wenn man den Akku ansteckt. Na ja so hat eben jeder seine Macken.
Nun konnte ich die Motoren und Regler verbauen. Zuerst die oberen Motoren mit je zwei kurzen M3 Schrauben auf die Ausleger montieren. Dazu habe ich Schraubensicherung (Loctite) verwendet.
ACHTUNG: Beim Anschrauben darauf achten, dass die Schrauben nicht zu lang sind denn sonst schrauben sie sich im inneren des Motors in die Wicklung. Das führt zu einem Kurzschluss und zum Ausfall des Motors. Danach habe ich die unteren Motoren auf die Motorträger geschraubt und komplett am Kopter montiert. Hier habe ich wieder mit Kleber fixiert und dann mit den oberen Motorträgern verschraubt.

Ach ja, Stichwort Macke. Ich hab noch eine, denn ich messe jeden Motor gegen Kurzschluss zwischen den Motoranschlüssen und dem Gehäuse. Das habe ich mal in einem Forum gelesen, es soll wohl schon vorgekommen sein.
Ok, nun die Regler an die Motoren angesteckt und in den Auslegern jeweils oben und unten mit Kabelbindern fixiert. Die Anschlussleitungen für den Strom einfach an die Stromverteilerplatine anlöten, fertig.
Als kleine Zusatzaufgabe habe ich noch Positions-LED am Ende der Ausleger angebracht und ebenfalls an die Verteilerplatine angelötet. Die Vorwiederstände für die LED befinden sich auch auf der Patine.

Der 16-Kanal Empfänger für mein FrSky-System wurde als erstes so platziert das ich einerseits an alle Anschlüsse herankomme, andererseits die beiden Antennen optimal in zwei Richtungen verlegt werden konnten.
Empfänger und NAZA-M wurden per S-Bus verkabelt.

Zum Einbau der NAZA-M V2 gibt es eigentlich nicht viel zu beschreiben denn in Videos und im Forum wird dieses Thema meiner Meinung nach ausreichend beschrieben. Zu dem kann man beim Zusammenstecken nicht viel falsch machen.
Der NAZA-M Chip oder auch die Steuereinheit sitzt nahezu im Schwerpunkt (bis auf 1 oder 2mm). Das BEC wurde in der Nähe platziert und an die Stromverteiler Platine angeschlossen.
Das GPS-Modul sitzt über dem Akku. Ich habe nicht die volle Länge des Montagefuß (wegen Transport) verwendet. Ich denke aber einen ausreichenden Abstand zu allen anderen Komponenten zu haben. Das LED-Modul habe ich nach hinten zeigend an das Landegestell montiert. Die LED ist auch bei hellem Tageslicht sehr gut zu sehen.

Nach dem ich meine Fernsteuerung nach meinen Wünschen programmiert hatte, ging es raus ins Freie.
Wen das interessiert kann sich diesen Bericht am Ende dieses Berichtes als PDF herunterladen.

Als erstes habe ich dann auf dem Feld zunächst den Kompass noch einmal kalibriert und bin danach ein wenig geflogen.
Ich bin total begeistert wie gut sich der Kopter fliegen lässt und wie gut die NAZA-M dabei hilft. Mit dem zweiten Akku habe ich dann die programmierten Funktionen getestet.
Die Flugzeit beträgt 10 Minuten bis sich zum ersten Mal die rote LED zeigt. Nach sofortiger Landung habe ich den Akku gemessen. Es waren noch 20% Reserve. Nicht schlecht, bei einem Abfluggewicht von ca. 1500g.