Alles um Antriebe und Zubehör

Etwa 80% meiner Druckarbeiten drehen sich um Motoren, Getriebe und Zubehör.

Ausgangspunkt war meine allererste Druckarbeit, der Merlin Packard.. Ein paar Bilder zur Demonstration wo die Latte hängt.





Der Motor besteht aus über 100 Einzelteilen und ist weitgehend aus PLA gedruckt. Eine Ausnahme sind die Auspuffe, die aus Prothesenmaterial gegossen sind.

In diesem Motor ist ein Getriebe 1:2,2 und eine Ansteuerung für den Verstellpropeller enthalten. Die Propellernabe ist aus Aluminium gefräst, die Propellerblätter selbst aus CFK laminiert. Der rote Wartungsbock ist aus Stahl geschweißt.

Es fehlen noch einige kleinere Teile, sowie die "Verkabelung", also Ölleitungen, Spritleitungen und Zündkalbel.

In der Folgezeit habe ich mehrere Getriebe gebaut. Das erste war ein Zahnriemengetriebe. Es sollte ursprünglich in den Merlin, war dann aber bautechnisch nicht ohne große Kompromisse integrierbar. Es tut heute in einer Piper J3 klaglos seinen Dienst.

Dieses Getriebe war vollständig aus Aluminium, nur das Chassis aus GFK Platten, so wie man es aus den Helis kennt.



Ich habe als nächstes ein Dualgetriebe gebaut. Über Kegelräder werden damit 4KW Leistung an den Propeller gebracht. Baumaterial Stahl und Aluminium. Aber die Deckel waren gedruckt




Eines Tages dachte ich mir dann, daß es eigentlich ja auch ohne Aluminum gehen müsste. Für einen Tandem Falken habe ich das erste voll gedruckte Getriebe gebaut. Die Zahnräder allerdings sind gekauft.





Ich bringe hier bis zu 2 KW auf die Welle. Eine 20% Übersetzung erlaubt den Einsatz niedriger KV Motoren mit kleineren Propellern. Bitte hierüber keine Diskussionen losbrechen, es funktioniert.

Der Antrieb hat auf Anhieb überzeugt, inzwischen sind 2 davon verbaut.

Es ist ja völlig egal was ich anfange zu Bauen, am Ende lande ich wieder beim Drucken. Da war eine DR1 .. wirklich total aus Holz. Aber sie brauchte einen Umlaufmotor. Angestachelt durch einige Mitleser habe ich den dann auch konstruiert.



Nach der Vorstellung hagelte es Anfragen, die ich meistens abgewimmelt habe. Mein Interesse an Arbeit für Dritte hält sich sehr in Grenzen. Es gab aber einen Leser, der sich nicht abwimmeln lies... Für den drucke ich den Motor aus und konstruiere ihn sogar um.

Das Original ist nämlich starr auf der Motorglocke befestigt, setzt also einen sehr niedrig drehenden Motor voraus. In der DR1 kommt ein 280 KV Motor zum Einsatz der mit 5 Zellen eine 17x14 Fiala Latte auf 4500 RPM "hochjubelt". Solch extreme Auslegung ist nicht jedermanns Sache, daher kam der Wunsch auf, den Motor drehend zu befestigen um so auf 7000 RPM gehen zu können.

Nun daran sitze ich gerade, wollte darüber etwas berichten und die Treue meiner Leser mit einem kompletten Satz STL Files des Motors in beiden Varianten belohnen... also am Ende.. dauert noch etwas..

PeterKa

Hallo Peter.
Absolut beneidenswerte Leistung, was Du da zeigst.
Eine Frage zum Getriebe hätte ich: ist das aus PLA gedruckt?

Gruß
Juri

Danke Dir Juri

Ich drucke das Meiste aus PLA. Ist einfach zu handeln und relativ maßhaltig. ABS benutzt ich nur für figürliche Drucke ohne scharfe Kanten, die beim Azetonieren sowieso verrunden würden.

PLA ist ok, man muß halt mit ewas größeren Wandstärken arbeiten wenn es etwas härter Zur Sache geht. Allerdings, wenn Du genau hinschaust, da wo Schrauben sitzen ist besondere Aufmerksamkeit erforderlich. Die Bohrungen für die Hauptstehbolzen sind mit Edelstahl ausgebuchst, sonst würde die Schraubkraft das PLA zerdrücken. Aber wenn man das beachtet gibt es kaum Probleme.

Noch eine Besonderheit bei dem Getriebe sind die geklebten Naben. Da gibt es von Loctite einen Spezialkleber. Ist toll zu handhaben und bis 80 Nm belastbar. POM kann man damit allerdings nicht kleben,

PeterKa

Etwas Bammel hatte ich ja doch vor der Umkonstruktion des Motors. Bekanntlich entwickeln solch komplexe Zeichnungen in 3D ein sehr dynamisches Eigenleben, will nix anderes heiße, als daß man sich mit leichter Hand alles innerhalb von Sekunden total zerschießen kann. Es war dann aber doch an einem Tag geschafft. So sieht der Körper des Motors jetzt von innen aus.



Es sollte jeder Motor mit einem Außendurchmesser von 50 mm hereinpassen. Hier wurde um einen Turnigy S46 herumgebastelt. Der Innendurchmesser des Druckteiles beträgt 52 mm, es bleibt also ein umlaufender Spalt von 1 mm offen. Das erscheint wenig, aber soviel ist klar, wenn da dann irgendetwas schrappt darf der Antrieb nicht in Betrieb genommen werden, denn Eiern ist absolut tödlich. Genau deshalb arbeit ich mit relativ engen Spaltmaßen.

Nicht zu sehen ist der Innenauschnitt für die beiden SKF Normkugellager (626-2Z) (19x6x6 doppelter Metallkäfig), denn davor sitzt ein massiver Ring, der dafür sorgt, daß die Lager sich nicht herausarbeiten können.

Die Einheit wird von vorne auf die Welle geschoben und mit einem Stellring axial fixiert.

Unscheinbar sind die Bohrungen für die Stifte, mit denen die Zylinder zusätzlich fixiert werden müssen, damit sie auch bei nicht ganz perfekter Klebung sicher halten. Die Zylinderwandung wurde dafür im unteren Bereich von 1mm auf 2 mm verstärkt. Das sollte genügen.

Die Zeichnung ruht jetzt 2 Tage, dann beginne ich mit dem Druck. Das mache ich immer so, schon sehr oft sind auf diese Weise Fehler ausgemerzt worden.

PeterKa

Ooo, das gefällt mir! Und wie gefällt mir das!
Wie hoch wäre das zu erwartende Gewicht dieses Umlaufmotors?

Danke, Peter.
Jetzt stehe ich auf dem Schlauch: ich dachte, Du baust einen Umlaufmotor als "Verkleidung" für einen Outrunner. Welche Funktion hat der Kugellager?

Gruß
Juri

Der mit der festen Verkledung ist fertig und wartet auf den Erstflug. Das mit dem Kugellager ist eine Auftragsarbeit für einen Forumskollegen. Da er den Motor mit 7000 RPM laufen lassen will, schied eine starre Befestigung aus. Wir haben uns dann auf ein Doppelkugellager geeinigt, also das was ich hier gerade vorstelle. Für die hohe Drehzahl musste eine Vielzahl von Änderungen und Verfestigungen eingebaut werden. Obs am Ende klappt weiß ich noch nicht genau. Mir ist jenseits der 6000 RPM eigentlich nicht sehr wohl. Über die Reibung des Lagers wird der Motor mitgeschleppt, schnelle Drehzahländerungen wirken sich nicht so fatal aus. Also insgesamt ein durchaus gangbarer Weg. Der Preis ist ein etw 20 Gramm höheres Gewicht und 20 mm mehr Einbaulänge.

PeterKa

Lese gerade die Frage nach dem Gewicht. Maßstab ist 1:6 und die starre Version wiegt mit allem drum und dran knapp 100 Gramm. Die freilaufende Version schätze ich auf 130-140 Gramm. Gewichtsangaben ohn den Outrunner versteht sich.

Ah, jetzt ja. Ein frei drehender also.

Das größte Teil war in 9 Stunden gedruckt. Layerhöhe 0,1mm Düse 0,4.



Auf der Aufnahme kann man die Problemstellen sehr gut erkennen. Überall da wo Support stehen müsste werden die Kanten unsauber. Hier hilft nur Nacharbeit. Überhaupt das Problem mit dem Support.....



Dieses Teil benötigt eine gigantische Supportstruktur. Mehr als die Hälfte des Materials geht in den Support. Damit haben die meisten Slicer einige Probleme, je nach Berechnungsverfahren. Hier bei dem Gehäuse mit den vielen Bohrungen und Überständen wird das zur Tortur. Mathematisch wird nämlich ein deutlich größere Anzahl an Supportelementen benötigt.

Es hat sich aber gezeigt, daß die Entfernung von Supports deutlich mehr Wunden hinterläßt als manche freitragende Konstruktion. Ein Beispiel sind die Bohrungen für die Kolben der Stößelstangen. Angangs war da auch Support drin, aber dadurch war dann sowohl die Unterseite also auch die Oberseite der Bohrung versaut.

Ganz ohne geht es nicht, aber soviel ist klar, ich muß eingreifen können und die Supports anpassen und verändern können, jedenfalls bei bestimmten Druckvorgängen. Dies war einer der Hauptgründe, warum ich viel Geld für den Simplify 3D Slicer in die Hand genommen habe.

PeterKa

Es ging wirklich fix diesmal und die Innenseite sieht aus wie geleckt.



Die Passungen für die beiden Kugellager habe ich einmal kurz mit dem Dremel übergeschliffen. Die Kugellager wurden dann mit einer Hebelpresse an ihren Platz gedrückt. Sie sitzen sehr stramm und können nur mit geeignetem Werkzeug entfernt werden. Trotzdem sichere ich sie noch mit einer Scheibe. Dafür ist die Nut gut erkennbar.

Und dann die Probe aufs Exempel....



Passt wie für den Motor gebaut.. Es geht alles eng zu, aber es schleift nix und es eiert nix, genau wie es sein muß. Das war bereits der kritische Teil, der Rest ist Routine für mich.



Es befindet sich noch die Original Achse im Motor, daher ragt nur ein kleiner Stummel aus den Lagern heraus. Die Bohrungen dient dazu, mit einem Imbusschlüssel an den Stellring kommen zu können, mit dem die Atrappe axial gesichert wird. Ich habe es so bemessen, daß der Stellring 5mm breit sein sollte. Bei schmaleren Ringen muß mit Paßscheiben aufgefüttert werden.

Der Luftschrauben Mitnehmer sollte genau auf den Stellrung zu liegen kommen, das verringert das Risiko bei Bodenkontakt die Achse zu verbiegen. Um alles optimal auszurichten empfieht es sich daher, den Mitnehmer satt auf die Achse zu setzen, und dann die Achse durch den Motor zu schieben. Damit lässt sich die Länge der Achse genau einstellen.

Da ich kein Risiko eingehen will, werde ich das bei diesem Prototyp selbst vornehmen bervor er versendet wird.

Jetzt drucke ich erstmal die Zylinder, das dauert.........

PeterKa

Der Druck der Zylinder ist äußerst heikel, wegen der Rippen. Obwohl die Struktur relativ grob ist bekommt man nicht ganz so leicht ein befriedigendes Ergebnis. Zum Glück hat der Slicer einige nette Spielereien, mit denen ich das Ergebnis verbessern kann.



Das Feature heißt Oooze Shield. Ich benutze es bei feinen Strukturen um den Druckkopf zu Umwegen zu zwingen, damit das Material genügend Zeit bekommt auszukühlen, bevor die nächste Schicht aufgebracht wird. Das vergrößert die Maßhaltigkeit und verringert den Verzug.

Der Preis ist hoch. Diese 5 Zylinder benötigen 10 Stunden zum Druck.

PeterKa

So druckt er dann vor sich hin.



Das Gehäuse ist auch fertig.



So sitzen die Kugellager bombenfest und gesichert. Als Schrauben habe ich kleine Holzschrauben verwendet. Wichtig ist es, den richtigen Durchmesser vorzubohren. Wenn mann zu klein vorbohrt, wölbt sich das Plastik auf, wenn man zu groß bohrt hält die Schraube nicht. Also bitte an Probestücken üben. Hier waren es 1,5 mm.

Nachzutragen wäre noch das Gewicht. 51 Gramm zeigt die Waage wie das Gehäuse hier abgebildet ist, also inkl. den 2 Kugellagern. Damit ist der Motor unter 110 Gramm zu bauen. Ich denke das ist ok

PeterKa

So sieht die versandfertige Einheit aus. Ein Aggregat und 2 Beutel Kleinteile.



Der Motor ist von der Mechanik vollständig und lauffähig. Ich hoffe der Kollege berichtet im RCN was er davon macht und ob es funktioniert wie gehofft.

PeterKa

Hier noch wie versprochen die STL Files für die Freiläuferversion.

Anhang anzeigen Ring.stl
Anhang anzeigen UMLZylinderB.stl
Anhang anzeigen UMLZylinderA.stl
Anhang anzeigen UMLNippel.stl
Anhang anzeigen UMLKipphebel.stl
Anhang anzeigen UMLGabel.stl
Anhang anzeigen ULMFree.stl

PeterKa

Du bist ja verrückt ( im positive Sinne )

Wenn die Zeichnungen bis zu meinem Ableben in der Schublade liegen ist auch nichts gewonnen Und Geld damit verdienen,pah, alles viel zu exotisch. So muß ich mir keinen Kopf machen und meine Arbeit nicht gegen notorische Nörgler verteidigen, oder mich über die ärgern, denen der kleinste Betrag für die Arbeit noch zu hoch ist. Und der Eine oder andere freut sich. Was kann schöner sein.

Nachzutragen ist noch daß der Motor 1:6 ist. Wer andere Maßstäbe braucht kann ihn zwar umskalieren, aber die Bohrungen passen dann nicht mehr. Ich beiße niemanden, der freundlich nachfragt, ob ich das mal fix anpassen könnte.

PeterKa

Hallo Zusammen,
dann "oute" ich mich mal als zukünftigen Besitzer des von Peter extra für mich umkonstruierten ULM. Er soll in einer Airco DH 2 seinen Arbeitsplatz finden, die rein zufällig auch im Maßstab 1:6 gebaut wird.

An dieser Stelle nochmals vielen Dank an dich Peter für diese super Arbeit. Werde natürlich darüber berichten wie und ob das Ganze so funktioniert wie es gedacht ist.

Grüße Sven