Studi Numerik Desain Geometri Frame Drone Quadcopter Hasil Desain Generatif Dengan Material PLA 3D Printing
Numerical Study of Geometry Design Quadcopter Drone Frame from Generative Design with 3D Printing PLA Material
Salah satu jenis frame yang banyak digunakan di kalangan umum dan hobby adalah frame DJI F450. Frame ini menggunakan material 30 %glass fibre reinforced Polyamide 66 sebagai material rangka utama frame. Material ini memiliki kelebihan dalam sifat mekanik yang baik namun sulit diproduksi terutama dalam skala kecil. oleh karena itu diperlukan alternatif material lain yang cukup ringan dan mudah diproduksi salah satunya polylactid acid (PLA).
Penelitian ini berfokus pada pembahasan dan perancangan frame drone quadcopter yang diproduksi menggunakan material PLA. Geometri frame dirancang menggunakan fitur generative design pada perangkat lunak fusion 360. Tiga variasi geometri model dihasilkan sebagai output desain. selanjutnya model disimulasikan pada perangkat lunak ANSYS untuk membandingkan tegangan ekuivalen, dan deformasi pada geometri frame
Hasil simulasi menunjukkan pada variasi model 1,2 dan 3 berturut-turut mendapatkan hasil equivalent stress sebesar 10,492MPa, 21,521MPa dan 22,082MPa dan deformasi maksimum yang terjadi pada sumbu vertikal frame berturut-turut sebesar 0,67163mm, 0,8776mm serta 2,2193mm. Dari hasil penelitian dapat disimpulkan, seluruh variasi model frame yang diujikan dinilai cukup baik untuk digunakan sebagai solusi alternatif dari frame konvensional meski kekakuan struktur frame dinilai masih dapat ditingkatkan kembali.
One type of frame that is widely used in general and hobby circles is the DJI F450 frame. This frameuses 30% glass fiber reinforced Polyamide 66 as the main frame material. This material has advantages in good mechanical properties but is difficult to produce, especially on a small scale. Therefore, alternative materials are needed that are quite lightweight and easy to produce, one of which is polylactid acid (PLA).
This research focuses on the discussion and design of quadcopter drone frames produced using PLA material. The frame geometry was designed using the generative designfeature in fusion 360 software. Three variations of model geometry were generated as design output. Furthermore, the model was simulated in ANSYS software to compare the Equivalent stress, and deformation in the frame geometry The simulation results show that model variations 1, 2 and 3 respectively get equivalent stress results of 10.492MPa, 1.521MPa and 22.082MPa and the maximum deformation that occurs in the vertical axis of the frame is 0.67163mm, 0.8776mm and 2.2193mm respectively.
From the results of the study, it can be concluded that all variations of frame models tested are considered good enough to be used as an alternative solution to conventional frames, although the stiffness of the frame structure can still be improved.