Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Redesign of 3D printed UAVs wing for changed design constraints

Szymon Szyszko

Abstract

Bachelor’s diploma thesis entitled “Redesign of 3D printed UAVs wing for changed design constraints” focuses on the aspects of CAD modelling, 3D printing, structural analysis and aerodynamic analysis. Main objective of the thesis is to redesign a wing of PW-Ważka 3D printed UAV to meet design constraints set after wings initial iteration. • Geometry should be possible to be printed accurately without structural supports • Divided wing sections need to fit into workspace of Zortrax z200 ( 200mm x 200mm x 180mm) • Structure needs to be capable of lifting UAV PW-Ważka within established load envelope (points A and D) Previous wings geometry was not feasible to manufacture with available resources, therefore new design must allow the wing to be within PW-Ważka project capabilities, both from hardware and financial perspective. Solution for design objectives has been obtained with two iterations of the geometry. Initial validation and optimisation of the geometry based on the 3D printability aspect of the design. In the further design steps The geometry has been proven to be structurally strong and reliable enough to meet PW-Ważka’s load envelope requirements for points A and D. Structural and aerodynamic analysis have been evaluated in ANSYS software and initial aerodynamic analysis for result validation purposes has been performed in PANUKL. The results have been analysed carefully, taking into account different structural and material features of the design. Structural analysis has yield that designed wing is capable of withstanding aerodynamic loads for both A and D points of load envelope. All the design objectives have been met for all assumptions made over the design process. Designed wing will be manufactured and tested in flight. Recommendations for further iterations and improvements of the design have been presented basing on the gathered experience and knowledge.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Szymon Szyszko (FPAE) Szymon Szyszko,, Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Title in Polish
Przeprojektowanie skrzydła samolotu UAV drukowanego 3D dla zmienionych warunków brzegowych projektu
Supervisor
Jacek Mieloszyk (FPAE/IAAM) Jacek Mieloszyk,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Certifying unit
Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Affiliation unit
The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)
Study subject / specialization
, Lotnictwo i Kosmonautyka (Aerospace Engineering)
Language
(en) English
Status
Finished
Defense Date
06-02-2019
Issue date (year)
2019
Pages
67
Internal identifier
MEL; PD-5028
Reviewers
Jacek Mieloszyk (FPAE/IAAM) Jacek Mieloszyk,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE) Tomasz Goetzendorf-Grabowski (FPAE/IAAM) Tomasz Goetzendorf-Grabowski,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Keywords in Polish
Skrzydło, Druk 3D, Osadzanie topionego materiału, Obliczeniowa mechanika płynów, Metoda elementów skończonych, Aerodynamika, Analiza wytrzymałościowa, Bezzałogowe statki powietrzne
Keywords in English
Wing, 3D printing, Fused deposition modelling , Computational fluid dynamics, Finite element method, Aerodynamics, Structural Analysis, Unmanned aerial vehicle
Abstract in Polish
Praca inżynierska pod tytułem (tytuł przetłumaczony) „Przeprojektowanie skrzydła samolotu UAV drukowanego 3D dla zmienionych warunków brzegowych projektu” skupia się na aspektach modelowania przestrzennego CAD, druku 3D, analizie wytrzymałościowej i analizie aerodynamicznej. Głównym celem pracy inżynierskiej jest przeprojektowanie skrzydła samolotu bezzałogowego drukowanego 3D PW-Ważka tak, aby spełnić zadane projektowe warunki brzegowe ustalone po pierwotnej iteracji skrzydła. • Geometria musi być możliwa do wydrukowania bez użycia podpór • Podzielone sekcje skrzydła muszę zmieścić się w przestrzeni roboczej drukarki Zortrax z200 (200mm x 200mm x 180mm) • Struktura musi być w stanie unieść samolot bezzałogowy PW-Ważka w określonej obwiedni obciążeń (punkty A i D) Poprzednia geometria skrzydła nie była możliwa do wytworzenia z dostępnymi środkami, w związku z czym nowy projekt musi być w zakresie możliwości sprzętowych i finansowych projektu samolotu bezzałogowego PW-Ważka. Rozwiązanie projektowe spełniające postawione cele zostało osiągnięte w dwóch iteracjach geometrii. Wstępna weryfikacja i optymalizacja geometrii skupiała się na aspekcie drukowalności struktury. Struktura ta została przebadana strukturalnie i wyniki potwierdzają jej wystarczającą wytrzymałość i niezawodność w kontekście obciążeń ustalonych dla punktów A i D obwiedni obciążeń. Analiza wytrzymałościowa i aerodynamiczna zostały przeprowadzone w programie ANSYS i wstępna analiza aerodynamiczna została przeprowadzona w programie PANUKL. Wyniki zostały przeanalizowane z uwagą, biorąc pod uwagę różne strukturalne i materiałowe cechy zaprojektowanego skrzydła. Analiza wytrzymałościowa pokazała, że zaprojektowane skrzydło jest w stanie wytrzymać obciążenia wynikające z punktów A i D obwiedni obciązeń samolotu. Wszystkie cele projektowe zostały osiągnięte dla założeń projektowych opisanych w pracy. Zaprojektowane skrzydło zostanie wyprodukowane i zostanie poddane testom w locie. Rekomendacje dla przyszłych iteracji i udoskonaleń projektu zostały zawarte w pracy, bazując na zebranym doświadczeniu i wiedzy.
File
  • File: 1
    Redesign_of_3D_printed_UAVs_wing_for_changed_design_constraints.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 31424

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUTf949b50d59ae4b15b8579c32a0e1cfc4/
URN
urn:pw-repo:WUTf949b50d59ae4b15b8579c32a0e1cfc4

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page