Fabricación y caracterización morfológica, mecánica y dinámica de un cuadricóptero elaborado con material compuesto de fibra de fique

Abstract

Resumen El presente estudio describe la fabricación de un dron cuadricóptero elaborado en material compuesto reforzado con fibra de fique, el cual fue caracterizado morfológica, mecánica y dinámicamente. El marco del cuadricóptero se fabricó utilizando 6 capas de fique (35.4% del peso) y una matriz de poliéster. La electrónica y el sistema de control se basaron en el uso de la arquitectura Arduino Nano. El análisis morfológico por microscopia electrónica mostró delaminación de la matriz y una adhesión media resina-fibra. La caracterización mecánica se realizó en dirección longitudinal y transversal obteniéndose un esfuerzo máximo de tensión de 32.20 MPa y 25.72 MPa respectivamente. La mayor amplitud de vibración se da a la frecuencia de operación de los motores, siendo esta 89 Hz. En conclusión, el dron puede entrar en resonancia ya que para llegar a la frecuencia de operación de los motores se debe excitar la primera frecuencia natural del marco. Palabras clave: caracterización dinámica; cuadricóptero; fibra de fique; material compuesto; resonancia Manufacture and morphological, mechanical, and dynamic characterization of a quadcopter built with fique fiber composite material Abstract This study describes the manufacture of a quadcopter made of composite material reinforced with fique fiber, which was characterized morphologically, mechanically, and dynamically. The quadcopter's frame was manufactured using six fique layers (35.4% of the weight) and a polyester matrix. The quadcopter's electronics and control system was based on Arduino Nano architecture. Morphological electron microscopy showed matrix delamination and relatively low resin-fiber adhesion. Mechanical characterization in longitudinal and transverse directions revealed a maximum tensile stress of 32.20 MPa and 25.72 MPa respectively. The greatest vibration amplitude was at a frequency of 89 Hz during the operation of the motors. In conclusion, the quadcopter is able to enter in resonance since the first natural frame frequency must be excited to reach the motors' operating frequency.