[A]Mawis 2.0 Alex baut/druckt/laminiert sich neue Fahrräder (Update: Vorerst fertig)

Hi,

ich lese hier schon eine Weile interessiert mit und bin erstaunt, was man mit dem Zugriff auf die richtigen Tools so zustande bringen kann. Erst einmal vorweg ein Dankeschön für die lesenswerten Einblicke!

Aber andererseits kratze ich mich auch so manches Mal am Kopf. Zunächst wird eine FEM Berechnung gestartet, woraufhin ein 3D Drucker in tagelangen Prozessen ein Formwerkzeug erstellt ... Am Ende wird dann aber ein geharztes Faserbündel mit ordentlich Kraft durch einen Gartenschlauch gezogen... Eine doch sehr handwerkliche Umsetzung dieses zunächst hochtrabenden Ansatzes. Hm. Was für ein Alarm, um ein 4fach gewinkeltes Gestell mit konstantem Querschnitt zu erzeugen.

Die Muffen selbst sind vollgestopft mit cleveren Lösung bzgl. lattizen Strukturen, topologieoptimierten Strukturen, interner Zugverlegung etc.
...In einer idealen Welt würde dann da noch ein FEM Solver drüberrutschen und man könnte die Dinger direkt...

Muffen clever auszugestalten ist super! Da gibt es zu viele unschöne Lösungen...
Topologieoptimierung immer eine gute Idee, sofern die Fertigungstechnik dies umzusetzen vermag. Und wenn man um jedes Gramm kämpfen möchte/kann/sollte.
Aber wie willst du denn die Lattice-Strukturen denn in einer Strukturanalyse berücksichtigen? Kann der Abaqus Solver das wirklich? Oder ist das die Limitierung, die du mit „einer idealen Welt“ meinst?!

Na ja, und am Ende hast da einen tollen Rahmen, der aber nichts von dem kann, von dem du gesprochen hast... Theorie und Wirklichkeit?! Kommt ja vielleicht noch... Mir würde auch der jetzige wirklich genügen; sieht wirklich klasse aus!

Und wenn du da von Wirtschaftlichkeit redest... Ein riesigen Aufwand zu betreiben, um einen Zentrierständer selbst zu bauen? ... Ich staune. Meine ersten Laufräder baute ich in einer ausrangierten Gabel auf; eingespannt im Schraubstock. Waren dann aber auch scheisse... Aber man muss ja auch nicht alles selbst erfinden, oder?

Ich bleibe hier auf jeden Fall dabei, finde ich alles sehr spannend. Ich an deiner Stelle hätte meine Kraft mal z. Bsp. auf einen coolen topologie-optimierten Vorbau gelegt. Spart Gewicht, sieht auch vor der Eisdiele gut aus, und wäre bestimmt ein top verkaufsfähiges Produkt. Lasse ich mir gleich mal patentieren... ;)

Edit: Sind wohl beide ein wenig spät dran. Hier, aus 2017: https://xon.cerevo.com/en/orbitrec/
 
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ich lese hier schon eine Weile interessiert mit und bin erstaunt, was man mit dem Zugriff auf die richtigen Tools so zustande bringen kann. Erst einmal vorweg ein Dankeschön für die lesenswerten Einblicke!
Danke ebenso für das Feedback natürlich!

Aber andererseits kratze ich mich auch so manches Mal am Kopf. Zunächst wird eine FEM Berechnung gestartet, woraufhin ein 3D Drucker in tagelangen Prozessen ein Formwerkzeug erstellt ... Am Ende wird dann aber ein geharztes Faserbündel mit ordentlich Kraft durch einen Gartenschlauch gezogen... Eine doch sehr handwerkliche Umsetzung dieses zunächst hochtrabenden Ansatzes. Hm. Was für ein Alarm, um ein 4fach gewinkeltes Gestell mit konstantem Querschnitt zu erzeugen.

Ich habe das vielleicht mißverständlich geschrieben. Am Sattel ist gar nichts FEM berechnet. Ich hab das Design des Sattels damals nur gemacht als ich auf die Topologieoptimierungen gewartet habe. Die dauerte im Schnitt 6-8h. Viel Zeit also.

Der Lagenaufbau wird einfach von meinem ersten übernommen. Die Streben sind auch nicht berechnet.

Die Topologieoptimierungen habe ich in der 3D Experience bzw. Catia gemacht. Aus dem Topologieoptimierer Tosca strickt die Software dann ein Flächenmodell und dann einen Volumenkörper und der sieht oft ziemlich mies aus. Einer der Hauptziele meiner BA war das Flächenmodell bearbeitbar zu machen. Um die Workbench die dazu nötig ist besser zu verstehen habe ich mich in selbiger verlustiert und dabei ist der Sattel entstanden. Die Workbench ist dabei nur ein Flächentool und hat mit der Topologieoptimierung nur dahingehend was zu tun, dass das Flächending auf die Netzgeometrie eine glatte Fläche draufknetet. Ich könnte hier weites Detail gehen, aber lieber per PN.

Die gedruckten Formen sind einfach nur billigere Werkzeuge als sie Fräsen zu lassen. Da liegt imho für meinen ganzen Krams den ich so im Kopf habe der riesen Vorteil. Fräsen lassen ist für mich für Losgröße 1 unwirtschaftlich. Würde ich auch nie machen. Und nur vier mal gewinkelt ist es ja auch nicht. Da ist immerhin ein Wechsel der Ovalität drin wenn ich bitten darf :lol:

Topologieoptimierung immer eine gute Idee, sofern die Fertigungstechnik dies umzusetzen vermag
Die einzige Restriktion beim Laserschmelzverfahren welches mir jetzt einfallen würde wäre der Durchmesser des Lasers und Abführung der Wärme. Also hauchdünne Wände gehen nicht so gut.

Aber wie willst du denn die Lattice-Strukturen denn in einer Strukturanalyse berücksichtigen? Kann der Abaqus Solver das wirklich? Oder ist das die Limitierung, die du mit „einer idealen Welt“ meinst?!

Ich habe das mal mit einer Gyroidstruktur versucht. Man muss das halt widerlich fein meshen, dann geht das, dauert aber wirklich ewig. Ich hatte während meiner BA Zugriff auf die Cloud von Dassault Systèmes weil die kurz vor Abgabe meine Daten zerschossen hatten. Selbst auf einem 64 Kerner hat ein Gyroid mit 1 cm Kantenlänge grob 12h gedauert. Da nimmt man also eher Vergleichswerte. Die gibt es unter Anderem in Ntopology Elements (Startup aus New York). Letzten Endes ist das in meinen Augen aber besser im Thema Sicherheitsfaktor aufgehoben. Ich würde nie ein Bauteil auf 0.9 Sicherheit auslegen und den Rest die lattize Struktur machen lassen. Sondern eher mit der Struktur die Sicherheit etwas erhöhen ohne wahnsinniges Gewicht draufzupacken. Die Dimensionierung kriegt man ja rel. gut mit der Topologieoptimierung hin.


Na ja, und am Ende hast da einen tollen Rahmen, der aber nichts von dem kann, von dem du gesprochen hast... Theorie und Wirklichkeit?! Kommt ja vielleicht noch... Mir würde auch der jetzige wirklich genügen; sieht wirklich klasse aus!

Den Rahmen wird es wohl nie zu kaufen geben. Er ist eher als Demonstrator zu verstehen. Schon gar nicht mit Naturfaserhalbzeugen. Das ist "nur" eine Projektarbeit. An der Hochschule wird ja auch ein Elektrofahrzeug aus diesem Werkstoff entwickelt und ein Kumpel promoviert im Thema smart fibre. Der Technikbereich möchte also das Thema Naturfaser ausbauen und im 3D Druck Labor wird das Thema Smart Factory etc immer mehr ein Thema. Der Fahrradrahmen soll da einfach in diesem Kontext als Langzeitprojekt dienen, an dem Projekte und Abschlussarbeiten gemacht werden.

Das einzige was ich hier mitnehme ist das Know How für die Muffen und die Tatsache dass ich nicht irgendein scheißlangweiliges Hydraulik- oder Messtechniklabor mitmachen muss. Bei uns ist der klassische Maschinenbau auch als eben solcher zu verstehen und neues innovatives Zeug sucht man vergeblich. Da ist der Wahlpflichtkatalog gerade im Master echt dürftig und "VerbrennungsmotorenII" oder sowas finde ich nicht spannend. Da bin ich froh was halbwegs innovatives machen zu können.

Das kommerziell zu machen isn bisschen spät. Gibt es ja von Bastion Cycles schon. Außerdem kann ich mir den Schritt in eine "Selbstständigkeit" damit gar nicht leisten. Weder zeitlich noch finanziell. Ein mehrjähriges Tal der Schande geht nicht.

Und wenn du da von Wirtschaftlichkeit redest... Ein riesigen Aufwand zu betreiben, um einen Zentrierständer selbst zu bauen?

Naja riesiger Aufwand? 3 Teile sägen. Die Teile in CAD haben eine std gedauert. Der Druck dann 20h aber da muss ich ja nicht daneben sitzen. Filament kostet praktisch nichts. War ja eher dem Umstand geschuldet dass ich dieses Riesenprofil hier hatte.
Meine ersten Laufräder habe ich auch so gebaut, aber meine Dame und ich haben insgesamt 6 Fahrräder und es hat sich im Bekanntenkreis rumgesprochen, dass ich was mit Fahrrädern zu tun habe. Ergo hab ich öfter mal was im Keller stehen. Da lohnt ein vernünftiger Zentrierständer ja schon und mir ist ein Park Tool einfach zu teuer. Mein "Montageständer" im Keller sind auch nur zwei 10er Stahldübel in der Decke mit Haken, Ketten und Gurten dran.
Over all hat der jetzt keine 40€ gekostet und wird mich wohl überleben. Sehe da jetzt weniger ein Problem.

Achja Thema Vorbau. Hab ich ja mal einen gemacht.

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Ich hab bisher keinen Dienstleister gefunden der den unter 1000€ macht und in 90mm was ich jetzt ans Mawis schraube würde der auch nicht viel weniger wiegen als der, den ich da dranschraube. Da ist der Intend und der Newmen einfach sinnvoller.

Das Ding war ja auch eher eine Spielerei und ein Demobauteil für meine Untersuchungen zum TOSCA Solver. Insgesamt hab ich damit 96 verschiedene Parameterkombinationen ausprobiert.

Mein Ex Arbeitgeber nutzt den für Schulungen, die aus den Erkenntnissen meiner Arbeit entstanden sind. Ursprünglich wollte ich eine Kurbel machen. Die sah aber nicht so fancy topologieoptimiert aus und deswegen ist es das Ding geworden. Und OneClickMetal nutzt den auf der Homepage.

Anwendungen - One Click Metal
 
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Selbst auf einem 64 Kerner hat ein Gyroid mit 1 cm Kantenlänge grob 12h gedauert
Bitte was? Was hast du da eingestellt? 10 Millionen quadratische Tetras mit 1μm Kantenlänge? Das geht auch wesentlich effizienter. Ich hantiere ja auch mit nTop, so fein muss das Netz auch mit Gyroids gar nicht sein. Meine Kurbel mit lokal angepasstem Gyroidgitter hat mit 3 Millionen quad. Tetras gerade mal ein Stündchen lang 32 Kerne belegt und ~170GB RAM belegt, das war schon ausreichend fein vernetzt.

Gibt es ja von Bastion Cycles schon.
Bastion nutzt lediglich ein homogenes 3D-Gitter ohne sonstige Anpassungen, abgesehen von der variablen Wanddicke. Das ist eher fancy Infill denn durchkalkulierte Raketenwissenschaft.
 
Bitte was? Was hast du da eingestellt? 10 Millionen quadratische Tetras mit 1μm Kantenlänge? Das geht auch wesentlich effizienter. Ich hantiere ja auch mit nTop, so fein muss das Netz auch mit Gyroids gar nicht sein. Meine Kurbel mit lokal angepasstem Gyroidgitter hat mit 3 Millionen quad. Tetras gerade mal ein Stündchen lang 32 Kerne belegt und ~170GB RAM belegt, das war schon ausreichend fein vernetzt.

weiß ich aus dem Kopf nicht mehr genau. Ich meine es waren 1.3 Millionen Elemente. Dadrunter gab es immer Fehlermeldungen beim Vernetzen. Auch quadratische Tetraeder.
Der Abaqus Solver ist aber manchmal wirklich flott, aber hin und wieder unerklärlich langsam. Habe den Versuch dann mit der Begründung, dass das Problem vor dem Rechner sitzt, halbwegs flott beendet.

Bastion nutzt lediglich ein homogenes 3D-Gitter ohne sonstige Anpassungen, abgesehen von der variablen Wanddicke. Das ist eher fancy Infill denn durchkalkulierte Raketenwissenschaft.

Ich mein auch eher gedruckte Muffen und Gedöns um damit Fahrradrahmen zu bauen.

PS: Dir muss ich noch schreiben. Ich vergess das immer :heul:
 
Danke dir für deine sehr ausführliche Antwort!

Wir haben ja auch schon seit 2-3 Jahren die Tosca-Technologieoptimierung im SOLIDWORKS Simulation zur Verfügung; zuvor hatten wir da ein anderes Tool. Mit der 3DExperience Plattform bin ich noch ein wenig auf Kriegsfuß, arbeite mich dort gerade ein...

Na ja, mit dem Zugriff auf 3D Drucker und Filament "ohne Ende" etc., kann an sich schon mal austoben; würde ich vielleicht auch so machen.

Aber einen kEUR für einen Vorbau finde ich ja wirklich stramm! Schön, wie du die optimierte Form geglättet hast ... händisch wahrscheinlich mit Drüber-Modellieren? Die in SOLIDWORKS verfügbaren Tools bekommen das so leider nicht hin; da muss man immer wieder manuell ran, was nervt.

Was die Lattice-Sache anbelangt, kenne ich das nur so, dass die kurz vorm eigentlichen Fertigungsprozess ergänzt werden; z. Bsp. im 3DXpert ... und von da ab durch den Slicer und Drucken. Im CAD möchte ich diese Strukturen kaum händeln, in der Simulation noch weniger. Der Weg über den Sicherheitsfaktor scheint mir schlüssig. Danke für die Info auch an dieser Stelle.

Aber echt komisch, das du deine Zukunft nicht in "Verbrennungsmotoren II" siehst! Herrlich :)
 
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weiß ich aus dem Kopf nicht mehr genau. Ich meine es waren 1.3 Millionen Elemente. Dadrunter gab es immer Fehlermeldungen beim Vernetzen. Auch quadratische Tetraeder.
Der Abaqus Solver ist aber manchmal wirklich flott, aber hin und wieder unerklärlich langsam. Habe den Versuch dann mit der Begründung, dass das Problem vor dem Rechner sitzt, halbwegs flott beendet.
Abaqus ist meistens geil, manchmal aber auch nicht :lol:

Ich mein auch eher gedruckte Muffen und Gedöns um damit Fahrradrahmen zu bauen.
Gut, damit ist man nicht mehr der erste. Aber ganz ehrlich, das dicke Geld ist nicht im Fahrradbereich zu scheffeln. Die Themen AM und FGLS sind auch woanders ganz groß ;)

PS: Dir muss ich noch schreiben. Ich vergess das immer :heul:
Na dann aber hurtig ☝️
 
Wir haben ja auch schon seit 2-3 Jahren die Tosca-Technologieoptimierung im SOLIDWORKS Simulation zur Verfügung; zuvor hatten wir da ein anderes Tool. Mit der 3DExperience Plattform bin ich noch ein wenig auf Kriegsfuß, arbeite mich dort gerade ein...
Nicht nur du. Gelernt hab ich im Studium noch auf der V6. Die Experience ist hier und da ganz cool, aber seitdem wir auf Cloud umgestiegen sind haben wir mehr Sorgen als Benefits :crash: Was ich aber wirklich nett finde ist das Action Pad. Ich habe da einfach alle meine Standardbefehle drin und muss nie die Workbenches wechseln.

Schöne, wie du die optimierte Form geglättet hast ... händisch wahrscheinlich mit Drüber-Modellieren?

Das untere Bild zeigt rechts oben das Ergebnis aus Tosca. Der Rest ist der fertige Vorbau. Zwischen beiden liegt grob ein halber Arbeitstag. Vieles davon ist automatisch. Dann noch ein halber für eine fem assoziierte Formoptimierung. Das war einer der Kniffe, die mein Betreuer und ich zusammen "entwickelt" haben. Davor musste man das ja sinnlos nach konstruieren.

Wie man das macht kann man bei einem Softwareberatungsunternehmen aus Stuttgart für einen schmalen Taler kaufen :D

Meine Lieblingsapp dafür ist imagine&shape. Ich glaube Solidworks kann das auch.
Gut, damit ist man nicht mehr der erste. Aber ganz ehrlich, das dicke Geld ist nicht im Fahrradbereich zu scheffeln. Die Themen AM und FGLS sind auch woanders ganz groß ;)

Och ich glaube mit Fahrradkram im Bereich eines Mawis kann man schon gut auskommen. Reich werden will ich eh nicht. Nur ich muss nun langsam mal wieder Geld reinholen. Da ist die derartige Lage wahrlich keine Premiumaussicht. Da wo ich die MA schreibe war auch eher ein verhaltenes Drucksen angesagt als ich fragte wie es danach aussieht. Aus meinem irre guten Elternhaus gabs außer Schulden nix zu erben und so wahnsinnig weit weg ist der Tag an dem meine einzige und ich zu zweit das Haus verlassen und zu dritt wiederkommen auch nicht mehr.
Mit Hinblick auf Corona war der Master dumm³, aber das weiß man halt vorher nicht
 
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Ach, das hast du mit einer SubD Modellierung gemacht. Das macht im SWX entweder ein AddIn von nPowersystems oder aber das XShape in der Plattform.
 
Och ich glaube mit Fahrradkram im Bereich eines Mawis kann man schon gut auskommen. Reich werden will ich eh nicht. Nur ich muss nun langsam mal wieder Geld reinholen. Da ist die derartige Lage wahrlich keine Premiumaussicht. Da wo ich die MA schreibe war auch eher ein verhaltenes Drucksen angesagt als ich fragte wie es danach aussieht. Aus meinem irre guten Elternhaus gabs außer Schulden nix zu erben und so wahnsinnig weit weg ist der Tag an dem meine einzige und ich zu zweit das Haus verlassen und zu dritt wiederkommen auch nicht mehr.
Mit Hinblick auf Corona war der Master dumm³, aber das weiß man halt vorher nicht
Naja der Industrie gehts - abgesehen von Pharmaverwandtschaft hust B-Medical hust - allgemein gerade recht Scheisse, dein zukünftiger AG ist leider keine Ausnahme. Mach eine (para-)staatliche Stelle ausfindig, wenn Sicherheit ohne Stress gesucht ist :lol:.

Der Master ist so doof nicht, kann er doch später eventuell als Türöffner dienen und den Einkommensverlust während der Studienzeit vis-à-vis eines Bachelors und direktem Berufseinstieg mglicherweise wieder wettmachen.
 
Wenn er sich auf Additive Manufacturing spezialisiert, sind die Chancen u.U. nicht so schlecht. Die großen Softwarebuden gehen mit dem Thema hausieren, als gäbe es nicht anderes mehr.
Das man dann um normgerechte Schweisssymbole betteln muss oder das PMI vernünftig mitgespiegelt werden....

Zum Thema "wem gehören Druckdaten": sofern es sich nicht um maschinenspezifische Daten handelt (keine Festlegung auf Maschine XY), sollten sie dem Entwickler bzw. der Firma/Arbeitgeber des Entwicklers gehören. Das regelt i.d.R. eine Lieferantenvereinbarung. Wir machen das z.B. so: 3D und Zeichnung gehören uns, aber Bleche wickeln wir nicht bemaßt ab wg. Maschinenparameter.
Gedruckt wird bei uns nur im Musterbau, da bin ich nicht so nah dran.
 
Was heißt spezialisieren. Ich weiß worums da geht ja. :lol: Da gibt es schon noch ganz andere Kaliber.
Das Problem wird eher sein ein Unternehmen um Trier, idealerweise in Lux zu finden, welches das braucht. Ich denke aber, dass Additive Fertigung und Alles was damit zu tun hat durchaus eine gute Zukunft hat. Die Zeit der "Technologie sucht Anwender" ist wohl vorbei wie man hier ja sieht. Wenn ich mir überlege wie schnell ich damit von der Idee zu einer fertigen Form komme ist das schon echt krass.

Meine Dame wartet gerade auf ne Planstelle. Wenn die da ist sind wir hier erstmal fix. So wahninnig gerne wollen wir hier auch nicht weg. Alle Freunde sind hier, die Gegend ist gut. Nur eine Wirtschaftsmacht ist Trier nicht
 
Und nachdem man - „dank“ COVID-19 und der 3DExperience Plattform - gelernt hat, mobil zu arbeiten ... und auch Arbeitgeber da ein wenig mehr begriffen haben ... kann man das noch viel eher regeln, als je zuvor! Sogar bei uns in der Firma ...
 
Mobiles Arbeiten im Bereich der Additiven Fertigung macht aber auf Dauer auch keinen Sinn, wenn der Drucker woanders steht! Konstruieren kann ich daheim, aber der Rest?

Das mit dem Wohnort ist natürlich ein Punkt. Aber ich pendele (ohne Covid) auch 85 km einfach von Wiesbaden nach Mannheim. Das ist halt so!
 
und auf die soll man sich verlassen? :eek:
gutes Argument.
kleine Anekdote: Ich beim Blick in's Technikum "Jürgen, benutz für das AlSi10Mg-Pulver den Nassabscheider. Der kleine silberne Staubsauger fliegt dir um dir Ohren"

Jürgen, 53 Jahre, IM, benutzt den kleinen silbernen. Ihm ist zum Glück nix passiert...
 
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