- Drone VTOL buatan printer 3D berhasil terbang sejauh 130 mil (sekitar 210 km) selama 3 jam dengan sekali pengisian daya, menjadikannya salah satu VTOL cetak 3D dengan jarak tempuh dan waktu melayang terlama di dunia
- Dimulai tanpa pengalaman sama sekali dalam CAD, 3D printing, maupun desain aerodinamika, lalu dalam waktu hanya 90 hari berhasil menyelesaikan sendiri desain, pencetakan, perakitan, hingga penerbangan
- Menggunakan printer 3D Bambu A1 dan material foaming PLA untuk pertama kalinya, sambil melewati banyak trial and error seperti tuning berbagai parameter, peningkatan kualitas material, sourcing komponen, dan troubleshooting kehilangan daya
- Detail proses desain/build proyek belum sempat diungkap seluruhnya karena isu editing video dan besarnya beban kerja, namun ada rencana untuk membagikan know-how lebih rinci jika diminta
- Menjadi perbincangan besar setelah mendapat quote tweet dari influencer industri seperti Reid Hoffman, dan menjadi pengalaman yang sangat berarti dalam proses menantang diri mengembangkan eVTOL pribadi
Gambaran proyek dan motivasi
- Drone VTOL (vertical take-off and landing) yang dirancang dan dicetak sendiri dengan printer 3D berhasil terbang 130 mil selama 3 jam nonstop dengan sekali pengisian daya
- Tantangan ini dimulai dalam kondisi benar-benar pemula tanpa pengalaman terkait seperti CAD, 3D printing, atau analisis aerodinamika
- Dalam waktu hanya 90 hari, seluruh proses dari desain, pengadaan komponen, perakitan, hingga penerbangan berhasil diselesaikan secara mandiri
Trial and error serta proses berkembang
- Penggunaan printer 3D Bambu A1 dan material foaming PLA serta sebagian besar alat dan bahan lainnya adalah pengalaman pertama dalam proyek ini
- Kemampuan CAD juga berkembang dari sekadar bisa membuat sketsa dasar dan extrude sederhana, hingga akhirnya mempelajari sendiri desain badan VTOL dan simulasi aerodinamika
- Di setiap tahap, banyak tantangan yang harus dihadapi, seperti sourcing komponen, peningkatan kualitas hasil cetak, dan troubleshooting kehilangan daya, sambil memperoleh know-how praktis dari lapangan
Proses desain dan pembuatan lanjutan yang belum dipublikasikan
- Karena masalah editing video dan panjangnya konten, proses mendalam seperti pemilihan parameter desain badan pesawat, desain CAD airframe, pengadaan komponen, peningkatan kualitas cetak, dan analisis kehilangan daya belum semuanya dibahas
- Ada niat untuk membagikan know-how desain/pembuatan tambahan bila diinginkan
Respons komunitas dan target berikutnya
- Reid Hoffman sampai mengutip tweet dengan komentar, “Dulu mungkin dibutuhkan pabrik sepeda milik kakakmu, sekarang yang dibutuhkan hanya toolchain yang tepat,” sehingga mendapat perhatian besar dari industri dan komunitas
- Berdasarkan pengalaman ini, penulis berencana untuk terus menantang diri mengembangkan pesawat eVTOL pribadi
- Ini membuktikan bahwa bahkan nonprofesional pun kini bisa mengembangkan drone/pesawat canggih hanya dengan printer 3D, pengetahuan open source, dan semangat eksperimen
3 komentar
Hmm, printer Bambu saya cuma dipakai untuk mencetak komponen board game..
foaming PLA adalah filamen khusus yang oleh Bambu diberi nama PLA Aero.
Gelembung terbentuk di dalamnya sehingga memungkinkan kepadatan rendah/bobot ringan. Pada volume yang sama, beratnya sekitar 50%
Wah.. kalau dikurung selama 90 hari, bisa-bisa keluar senjata juga ya haha
Komentar Hacker News
Saya penasaran dengan perbandingannya terhadap desain rangka foam. Kemampuan kustomisasi dan struktur infill non-padat pada komponen hasil 3D printing jelas merupakan kelebihan. Dari sisi kekakuan, rangka 3D print memang tidak seefektif serat karbon untuk quadcopter, tetapi untuk fixed-wing tampaknya cukup layak sebagai alternatif foam. Pada quad, masalah kekakuan menjadi sangat besar, tetapi jika perangkat ini hanya melakukan lepas landas dan pendaratan sederhana seperti ini, hal itu tidak terlalu penting (selama bukan akselerasi/manuver ekstrem seperti drone performa tinggi). Kalau ingin mencoba, komponen yang dipakai kemungkinan besar adalah COTS umum buatan Tiongkok yang bisa dibeli di Amazon dan sejenisnya. ArduPilot yang dipakai sebagai firmware sangat bagus dari sisi fleksibilitas dan stabilitas, tetapi UX saat setup termasuk yang paling buruk. Hampir semua UAS komersial menggunakan PX4
Saya memakai single wall foaming PLA, tetapi ketahanan benturnya lemah dan jelas sangat rapuh. Bahkan lebih lemah daripada foamcore termurah, EPP, atau EPO. Ini benar-benar menjadi masalah saat tabrakan atau pemulihan. VTOL pertama yang dulu saya buat memakai foamcore Readyboard, dan meski jatuh ke aspal dari ketinggian 12 kaki, hanya mengalami kompresi ringan dan tidak perlu diganti. Kalau nanti saya mencetak lagi, saya ingin menambahkan dovetail atau klip untuk memperkuat daya tahannya. Avionik dan komponen propulsi memakai COTS demi pengadaan cepat. Baterai Amprius dibuat di AS, tetapi sisanya semua buatan Tiongkok. Secara komersial penggunaan Ardupilot juga makin meningkat, tetapi UX-nya memang jelas sulit dipahami
Material PLA berat dan rapuh, jadi untuk penerbangan drone ini pilihan yang jauh lebih buruk daripada foam. Pendaratan yang agak keras saja bisa membuat komponennya mudah patah. Kalau pesawatnya lebih berat, performa terbangnya juga memburuk. Meski begitu, kelebihannya adalah komponen yang rusak bisa langsung dicetak ulang. Itu saja sudah cukup membuat PLA terasa layak. ABS lebih tahan lama dan lebih ringan, tetapi dibanding foam tetap lebih berat. Selain itu, mencetak ABS juga punya tantangan tersendiri
Dalam sistem komersial, yang dibeli adalah hasil integrasi dan penyempurnaan dari pabrikan, jadi UX setup yang kurang ramah bukan isu besar. Alasan utama kebanyakan UAS komersial memakai PX4 adalah perbedaan lisensi dan kebijakan pemeliharaan. ArduPilot memakai GPLv3 sehingga lebih cocok untuk komunitas dan hobi, sedangkan PX4 memakai BSD. Produsen komersial ingin menghindari membuka source code kustomisasi milik mereka sendiri, meski sebenarnya tidak ada hal istimewa di dalamnya dan mereka hanya enggan membukanya
Saya terkejut melihat sel baterai terbaru seperti Amprius SA08 digunakan. Harga battery pack-nya sekitar 1.300 dolar, tetapi seperti terlihat di Batemo Cell Explorer, saat ini ini memiliki kepadatan energi per berat tertinggi di pasar
Saya menerbangkan misi pemetaan dengan drone di lahan 200 acre. Saat ini saya menerbangkannya dengan dronelink dan drone DJI. Total waktu terbangnya sekitar 3 jam, dan tiap baterai bisa terbang sekitar 35 menit. Saya punya 4 baterai, tetapi untuk terbang terus-menerus saya harus mengisi ulang secepat laju pemakaiannya (bahkan dengan charger quad pun pengisiannya tidak cukup). Kalau ada drone fixed-wing yang bisa terbang di area luas sambil terus mengambil foto, saya akan sangat tertarik. Tetapi self-build/pemrogramannya tampak jauh lebih rumit daripada memakai drone DJI off-the-shelf. Selain itu, kontur lahannya juga cukup bergelombang dan memasuki ruang udara di sekitar tidak memungkinkan, jadi berbelok pun tidak mudah. Untuk penulis atau yang berpengalaman, saya ingin saran apakah fixed-wing layak untuk misi ini, atau apakah secara ekonomi lebih masuk akal untuk sekadar membeli lebih banyak baterai quadcopter
Pertanyaan yang sangat bagus! Tidak banyak produk VTOL komersial di bawah 5.000 dolar yang bisa terbang terus-menerus selama 3 jam. Yang sesederhana DJI juga sulit ditemukan. Jika Anda memang berniat mencoba DIY dan siap mempelajari cara memakai Ardupilot atau PX4 (yang ini lebih mudah), Anda bisa mencoba merakit kit seperti Heewing T2 VTOL. Tetapi meski memakai baterai dengan kepadatan energi tinggi serupa, tampaknya tetap sulit terbang lebih dari 2 jam
Jangan coba menyelesaikan semuanya dengan satu unit, lebih baik terbangkan sepuluh drone sekaligus untuk operasi paralel dan pengisian paralel
Untuk 200 acre, bukan 4 jam melainkan 20~25 menit sudah cukup, dengan ketinggian terbang 120 m dan overlap 75–65%. Dengan Mavic 3 Anda juga bisa mendapatkan GSD 3,5 cm/px. Saya sarankan fokus pada optimasi overlap dan ketinggian terbang
Drone fixed-wing eBee X tampaknya cocok untuk kebutuhan Anda
Kalau punya waktu luang, Anda bisa mulai masuk ke dunia DIY drone FPV. Rangka, motor, ESC, kontroler, semuanya bisa diganti sendiri. Dibanding DJI, Anda bisa mendapatkan kontrol yang jauh lebih besar sekaligus kepuasan lebih tinggi. Tetapi investasi waktu dan nilai ekonominya tetap perlu dipertimbangkan
Saya penasaran apakah keempat motor quadcopter bisa dipakai untuk mengendalikan yaw/pitch/roll semuanya tanpa control surface. Kalau servo yang tidak diperlukan bisa dihilangkan untuk mengurangi bobot, saya ingin tahu apakah itu bisa mengimbangi konsumsi baterai tambahan
Pertanyaan yang bagus. Memutar motor pengangkat terus-menerus saat fase jelajah itu merugikan dari sisi efisiensi. Jika ada beberapa motor jelajah di ujung sayap relatif terhadap CG, mungkin ada cara menginduksi roll dengan differential thrust, tetapi itu jarang dipakai karena masalah efisiensi. Bobot servo adalah porsi yang sangat kecil dari keseluruhan pesawat
Saya penasaran bagaimana kontrol yaw-nya akan dilakukan
Proyek ini benar-benar mengagumkan. Saya penasaran bagaimana Anda mulai mempelajari pengetahuan dan skill yang dibutuhkan untuk proyek seperti ini, serta di bagian mana perlu pembelajaran baru. Saya juga penasaran seberapa banyak kustomisasi Ardupilot yang dilakukan, dan apakah metode kontrol dronenya unik
Terima kasih! Hover, transisi, dan jelajah semuanya memakai kontrol standar Ardupilot. Pada firmware, yang saya kustomisasi hanya parameter dan tuning
Ardupilot benar-benar software yang matang. HUD di banyak video drone dari Ukraina juga hampir selalu berbasis Ardupilot. Hampir semua yang Anda pikir bisa dilakukan, didukung olehnya. Pesawat, helikopter, VTOL, speedboat, yacht, semuanya bisa
Tampaknya VTOL bisa dilakukan dengan Ardupilot standar tanpa kustomisasi khusus
Ini sangat mengesankan sampai sulit dipercaya dibuat oleh seorang amatir. Memisahkan motor untuk terbang vertikal dan horizontal memang menyederhanakan desain, tetapi ada masalah inefisiensi karena motor vertikal menimbulkan banyak drag saat terbang horizontal. Jika ukurannya besar itu bisa jadi masalah, tetapi di sisi lain jika motornya diputar agar ikut berubah arah, bobotnya akan bertambah dan justru bisa mengurangi jarak tempuh
Sebenarnya inefisiensi pada konfigurasi ini tidak terlalu besar. Motor dan baling-baling untuk jelajah bisa di-sizing secara optimal, sehingga ada keuntungan efisiensi yang nontrivial. Pada tilt-rotor/wing/body, motor jelajah juga harus ikut menangani lift, sehingga saat jelajah motor tidak berada pada rpm optimal. Hover mengonsumsi daya 4 sampai 7 kali lebih besar daripada jelajah, dan dalam kasus seperti ini motor bekerja di rentang yang tidak optimal. CTO Archer, Munoz, juga pernah menyebut hal ini secara terbuka
Wing sudah memakai desain yang nyaris sama. Bisa diduga optimasi melalui analisis dan simulasi telah dilakukan dari berbagai sisi seperti biaya, jarak tempuh, kompleksitas, dan keselamatan
[Referensi desain Wing Aviation](https://en.wikipedia.org/wiki/Wing_Aviation#/media/File:Wing_delivery_Vuosaari_3.jpg)
Desain DIY tilt-rotor VTOL memang sangat beragam. Sebagai referensi, saya bagikan contoh tilt-rotor VTOL di Hackaday
Menambahkan mekanisme tilt-rotor tidak terlalu sepadan untuk skala dan tujuan proyek ini dibanding peningkatan kompleksitas dan bobotnya. Memang benar ada tambahan bobot/drag dari motor dan baling-baling terpisah
Sedikit promosi pribadi: Aliptera menggabungkan keempat motor sebagai tilt-rotor dengan struktur sayap unik sehingga dalam mode terbang vertikal, sayap juga ikut menghasilkan lift. Ini memungkinkan ukuran motor diperkecil lagi dan meningkatkan efisiensi saat terbang horizontal
Keren sekali. Saya harap banyak orang terinspirasi untuk membuat hal yang mereka sukai sendiri. "Tinggal lakukan saja dan Anda bisa belajar." Tidak perlu izin, kelas, gelar, atau mentor
Kalimat "100 tahun lalu, untuk menjadi pelopor penerbangan Anda membutuhkan saudara laki-laki dan toko sepeda. Hari ini, Anda hanya butuh toolchain yang tepat" sangat berkesan. Dalam kategori yang loop realisasinya (imajinasi→kenyataan) sudah ada, prosesnya terjadi paling cepat
Benar-benar mengesankan. Saya penasaran seberapa penting control surface dalam desain multimotor
Saya sudah lama tertarik membuat sesuatu, tetapi belum pernah mencoba. Andai ada rencana pembuatan yang detail dan tutorial yang ramah pemula. Saya juga bersedia berdonasi untuk proyek ini atau ikut Patreon