Vorgeschichte
Mein Vater hat das Ding irgendwann auf dem Trödelmarkt gekauft. Der Preis von 5 Rubeln (Ц. 5Р.) ist im Griff eingearbeitet, weil es in der Sowjetunion damals die Planwirtschaft gab und man in dem großen ganzen Land eine Packung Butter für den gleichen Preis bekam.
Problem
Die Bohrmaschine tat immer ihren Dienst. Sie ist besonders für kleine Arbeiten sehr gut geeignet und man kann das Drehmoment schön manuell dosieren. Nur irgendwann blieb der Bohrer irgendwo stecken und mein Vater hat zu viel Moment auf das große Kegelrad ausgeübt, bis ein paar Kunststoffzähne abscherten und das Ding damit unbrauchbar wurde. Das alte Kegelrad bestand aus zwei Teilen: Die Vorderseite mit den Zähnen bestand aus einem Kunststoffguss und die Rückseite war aus irgendeinem Metall, welches irgendwie mit dem Kunststoff verbunden war (leider kein Foto). Es musste also ein neues Kegelrad her.
Lösung
Zunächst mussten die Zähne des Kegelrades gezählt werden. Es sind 60 Zähne. Das getriebene Kegelrad hat 15 Zähne, so dass es eine Übersetzung von 1:4 gibt. Außerdem mussten alle Abmessungen, wie die Höhe der Zähne, ihre Breite und der Bohrungsdurchmesser des Kegelrades mit einem Messschieber gemessen werden. Das Problem: Die Zähne sind nicht einfach gerade angeordnet und ihr „Brennpunkt“ befindet sich irgendwo in der Luft. Außerdem sind sie am äußersten Durchmesser breiter als am inneren Durchmesser des Kegelrades. Die Geometrie hat es also in sich und man kann das Ding nicht einfach eben mal mit einem CAD-Programm nachbauen, wenn man kein Profi ist.
Was tun? Zum Glück bin ich zufällig auf eine Solidworks-Anleitung im Internet gestoßen. Dort wird gezeigt, wie man mit Hilfe von der Konstruktionsbibliothek von Solidworks (SW) konfigurierbare Normteile herstellen kann. Und das hat gut funktioniert!
Vorgehensweise
Solidworks öffnen, irgendeine Baugruppe öffnen und alle Teile rausschmeißen. Anders hat es bei mir irgendwie nicht geklappt. Dann auf der rechten Bildschirmseite die Konstruktionsbibliothek öffnen und sich durch den Baum hangeln. Toolbox, ISO, Kraftübertragung, Zahnräder, Gradkegelrad (treibend).
Bei mir hat die ISO-Norm gut mit meinem sowjetischen Teil übereingestimmt. Dann muss das „Gradkegelrad (treibend)“ per Drag & Drop in das Baugruppenfenster gezogen werden. Jetzt öffnet sich links der Dialog „Komponente konfigurieren“ Es können der Modul, die Zähnezahl, der Eingriffswinkel usw. eingestellt werden. Hier muss man experimentieren, das Kegelrad mit dem grünen Häkchen immer wieder bauen lassen und nachmessen. (Tipp: Wenn man auf eine Bauteilkante klickt, steht in der unteren Infoleiste von SW praktischerweise direkt die gemessene Länge.)
Man kann jedoch nicht alle Abmessungen und Geometrieeigenschaften im Konfigurator festlegen. Und hier wird es etwas knifflig. Wenn die Zahngeometrie von dem erstellten Rohling soweit passt, muss der Rest nun manuell dazugebaut werden. Ich habe die Funktion „Aufsatz/Basis rotiert“ benutzt, um eine erstellte Skizze als Rotationskörper an den Rohling zu bauen (siehe Screenshot). Auch hier musste ich das alte Kegelrad immer wieder vermessen.
Sobald man mit dem Bauteil zufrieden ist, muss es für den 3D-Druck ins *.STL Format exportiert werden. Und schon kann es losgehen zum Fab Lab Siegen! Hier hat mir Fabian unter die Arme gegriffen, mir die 3D-Drucker gezeigt und den Druck gestartet. Vielen Dank! 😊
Ergebnis
Der erste Druck verlief erfolglos (is’ ja klar). Beim 3D-Druck fallen z. B. die Bohrungen im Vergleich zum Modell immer etwas kleiner aus. Auch waren die Zähne zu klein, so dass sie nicht tief genug in die gegenüberliegenden Zähne eingreifen konnten. Auch diese Zähne sind bei ersten Versuchen abgeschert. Außerdem war die Halterung für die Kurbel etwas zu dünn geraten und ist deshalb abgebrochen.
Jetzt konnte man aber das gedruckte Kegelrad vermessen und die Abmessungen in SW verbessern und schließlich einen zweiten Versuch starten. Beim zweiten Mal lief es jedoch besser als erwartet und das Kegelrad ließ sich wunderbar einbauen. Die Handbohrmaschine läuft sehr geschmeidig und falls in ein paar Jahren irgendwelche Probleme auftreten sollten, drucke ich das Kegelrad eben nochmal aus. 😉
Einer der ersten Probedrucke für das interaktive Stadtmodell
Papierprototyp für das Interaktionskonzept des Stadtmodells
Test der Sensorik, die in dem Stadtmodell verbaut werden soll
