Mein erstes Treibrad

  • ... wenn auch noch im Rohzustand :)



    Hallo,


    nach Bitte melden Sie sich an, um diesen Link zu sehen. und Bitte melden Sie sich an, um diesen Link zu sehen. für meine Herzensdame kam endlich das Treibrad an die Reihe:


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    Man möchte nicht glauben, wie schwierig es ist, ein vor mehr als 90 Jahren auf dem Reißbrett entworfenes und als Holzmodell wohl mittels einfacher Handwerkzeuge hergestelltes Rad in einem heutigen exakt “denkenden” 3D-CAD nachzubilden.


    Erste Herausforderung waren die Aussteifungen (“Schwimmhäute”), die damals einfach “so irgendwie” abgerundet wurden, das CAD jedoch an die Grenzen seiner Fähigkeiten brachten. Im Gegensatz zu jüngeren, vor allem deutschen Lokomotiven sind sie keine klar abgegrenzte “Platten”, sondern gehen fließend in die Rundung zwischen Speiche und Radsternkranz über:


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    Gelöst habe ich dieses Problem letztendlich durch einen fließenden Übergang (Loft) zwischen Schwimmhaut- und Rundungsprofil entlang der Leitkante und der gewünschten Mittellinie. Was im Versuch entlang einer geraden rechtwinkligen Kante klappte...


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    ... erwies sich am Rad als gar nicht so einfach, da der Radsternkranz eine Innenkegelfläche bildet und die Speiche auch keilförmig ist, und es kostete mich einige Stunden, bis ich eine für das CAD akzeptable Anordnung der einzelnen Leitprofile zu Stande brachte. Ursache des Problems ist (nicht nur hier), dass wenn gebogene Flächen in geringem Winkel aneinander stoßen, es zu nicht klar definierten Überschneidungen kommen kann, mit denen das Programm nicht fertig wird. Also sitzt man am Rechner und schiebt versuchsweise Punkte und Linien so lange hin und her, bis es endlich klappt.


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    Ähnliches spielte sich an der Nabe ab, wo die Speichen zur Nabe hin ab einem gewissen Punkt im Bogen breiter werden und zugleich abgeflacht sind. Erneut viel Experimentieren mit Loft, Cut, Rundungen usw. Die in die Kurbelnabe mündenden Speichen habe ich aus Zeitgründen (wollte das Rad noch vor Weihnachten gegossen bekommen) nur mit Rundungen “abgespeist”. Der Rest war schon relativ einfach, wenn auch die Rundungsradien zum Gegengewicht aufgrund der Schrägstellung der Speichen ebenfalls experimentell ermittelt werden mussten. In Summe waren fast einhundert einzelne Schritte notwendig (Ikonen in der Timeline des Fusion 360), um das Treibrad zu konstruieren.


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    Angesichts des beträchtlichen Arbeitsaufwands für Konstruktion und Herstellung einer Form für ein Wachsmodell, nur um am ersten Testrad Schrumpfung und etwaige Verformungen zu testen, beschloss ich, das Bitte melden Sie sich an, um diesen Link zu sehen. zu drucken. Da man vom ebenen Drucktisch aufwärts druckt und die Druckfläche mein Druckers (210 x 250 mm) kleiner ist als das Rad, besteht das Modell aus vier Vierteln...


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    ... plus separatem Spurkranz aus 3 Teilen – insgesamt 45 Stunden Druck. Nach geschätzt 12-15 Stunden Glätten und Zusammenkleben war das Modell endlich fertig...


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    ... und 2 Wochen später auch das Gussteil:


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    Größte Überraschung war für mich, dass das Rad gegenüber dem Modell größtenteils gar nicht geschrumpft ist (ich hatte 1,2 % eingeplant), was wohl den dünnen Speichen zu verdanken ist, die beim Schrumpfen die viel massivere Keramik nicht kleinkriegen. Auch sind die ebenen und zylindrischen Flächen nicht nach innen gebogen, was auf langsames, gleichmäßiges Abkühlen hinweist (meine Wachsmodelle sind immer eingedellt). Am Gegengewicht ist das Rad um rund 1 mm abgeflacht - das Gegengewicht wird zwar an seiner Innenseite durch die Keramikform festgehalten, kann aber am Außenradius ungehindert in Richtung Radmittelpunkt schrumpfen. Da muss ich später größere Aufmaße einplanen und auch den Spalt zum Radring weglassen - in den ist sowieso stellenweise Stahl eingetreten, die Keramik kann da nicht richtig austrocknen. Außerdem ist der Radreifen an den Angüssen um ca. 0.8 mm aus der Planebene herausgebogen: Der Gussstamm erkaltet langsamer als das Rad und verbiegt beim späteren Schrumpfen das bereits verfestigte Teil. Das wird brutal an den Speichen zu erkennen sein, da diese bis zur Kante des Radsternkranzes reichen. Ob ich das Rad unter einer Presse richten kann oder eine Gegenverformung des Modells vorsehe, wird sich noch zeigen.


    Nicht zu vermeiden sind kleine Gussfehler durch eingedrungene Keramiksplitter oder im Metall eingeschlossene und später implodierte Luftbläschen, vor allem an den Enden der schräg ins Gegengewicht mündenden Speichen. Die kann man dann zukitten, bzw. an zu bearbeitenden Flächen durch stärkere Aufmaße berücksichtigen.


    Ein Kapitel für sich ist der Werkstoff für Räder: Meinen Kleinkram hängt die Gießerei immer an andere Aufträge an, am meisten wird ST 37 und 1.4301 gegossen, beides nicht gerade abriebfest. Das Treibrad jetzt ist zufälligerweise aus C45, der gerade für jemanden anderen gekocht wurde. Befürchtungen, dass der Stahl angehärtet sein könnte, haben sich nicht bewahrheitet, er lässt sich problemlos feilen, also wohl auch zerspanen. Inwieweit ungehärteter C45 besser ist als gängiger Konstruktionsstahl, habe ich noch nicht ausgekundschaftet. Sollte ich die Räder aus einem "besseren" Stahl haben wollen, muss ich entweder auf einen Zufall hoffen oder einen ganzen Pott bestellen – 100 kg Gussteile netto (wobei - auch bei der weiteren Bearbeitung - kein Fehler entstehen darf, da ich für Ersatzteile in gleicher Stahlqualität auf einen Zufall angewiesen wäre). Oder aber ich lasse die Radsterne aus “Lehm” gießen und ziehe separate Reifen auf. Das lasse ich mir noch durch den Kopf gehen.


    So, jetzt habe ich je ein Rad von jeder Größe, jedes hergestellt mittels einer anderen Modelltechnologie:


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    Ich hoffe nun, eine ausreichend gute Vorstellung zu haben, wie der Hase läuft, um mich an die definitiven Radmodelle machen zu können. Ob ich allerdings für die großen Treib- und Kuppelräder 3D-gedruckte Formen herstelle und darin Wachsmodelle gieße oder die Modelle direkt drucke (da schreckt mich ein wenig der Finanz- und Arbeitsaufwand ab), wird sich erst noch ergeben.



    Schöne Grüße


    Kristian



    PS: Die weit gestreute Breite der Bilder ist dadurch verursacht, dass die Foren-SW alle auf die gleiche Höhe skaliert, das kann ich leider nicht beeinflussen.

  • Hallo Uli,


    ich weiß nicht, wie Du, aber in der Zeit, die ich mit dem Glätten des gedruckten Modells verbrach habe, hätte ich (ohne CNC) so ein Holzmodell bestimmt nicht hingekriegt (der Drucker arbeitet ja selbstständig), und wie ich schon schrieb, für die "Produktion" wird der Weg 3D-Form -> Wachsmodell zeitlich wohl günstiger sein (so gangbar, weiß ich noch nicht).


    Und Zeit ist nicht alles: Wie lange braucht man noch, um ein in Sand gegossenes Rad auf ein Aussehen zu bringen, wie ich es direkt aus der Gießerei erhalte? Siehe Bitte melden Sie sich an, um diesen Link zu sehen....


    Gruß

    Kristian

  • Hallo Kristian und die Anderen hier im Thread,


    was den Zeitaufwand für den Feinguss nach Deinem Verfahren im Vergleich zu Sandguss mit Holzmodell angeht, sehe ich persönlich das etwa folgendermaßen:


    Wenn ich Deinen Zeitbedarf für die Forschung&Entwicklung Deiner Wachsmodelle abschätze, dann hättest Du in der Zeit sicher mehrere Holzmodelle herstellen können.


    Jetzt, wo Du das Knowhow hast, geht es natürlich viel schneller, ein Wachsmodell anzufertigen. Aber immerhin musst Du auch jetzt für jedes Exemplar Deiner Räder arbeiten (Wachsmodell machen). Bei einem Holzmodell bliebe Dir das erspart, da macht das alles die Giesserei.


    Kleine Zwischenfrage, berechnet die Giesserei für so einen Feinguss eigentlich mehr als für Sandguss mit Holzmodell?


    Dass Du bei einem in Sand gegossenen Rad viel mehr Nacharbeit hättest, ist klar, gerade bei Deinen hohen Qualitätsansprüchen. Im Endeffekt vermute ich, dass Du für einbaufertige Räder bei beiden Methoden etwa gleich viel Zeitaufwand gehabt hättest. Siehst Du dass jetzt wesentlich anders?


    Mike

  • Hallo Mike,


    ich schließe nicht aus, dass andere in der Zeit, die ich an den Rädern vertüftelt habe, die Lok schon halb fertig hätten. Und ich muss zugeben, dass die ganze Entwicklungsarbeit halb so lang oder noch weniger hätte dauern können, wenn ich es fertigbrächte, das Hobby wie Arbeit anzugehen, d.h. es als Pflicht anzusehen und in die Werkstatt zu fahren, ob ich nun Lust habe oder nicht, auch um sechs Uhr Abend, wenn es zur Zeit schon kalt und dunkel ist. Mal abgesehen davon, dass ich ja auch Brötchen verdienen muss und als Freischaffender nicht den Mumm habe, die Arbeit auch bei ausreichender Zeitreserve beiseite zu legen und das Hobby vorzuziehen, da ich nie weiß, ob mir am nächsten Tag nicht ein weiterer Auftrag hereinschneit und mich in Zeitprobleme bringt. Und wenn ich schon beim Outing bin: Ja, der langsame Fortschritt drückt mir mächtig aufs Gemüt und verleidet mir das Hobby. So sehr, dass ich mir manchmal alte Fotos ansehen muss, um mir die damalige Begeisterung in Erinnerung zu rufen und mich so wieder aus dem Seelentief zu hangeln.


    Natürlich habe ich mir, als ich mit den ersten Versuchen anfing (ganz zu Anfang erwog ich sogar noch Holzmodell -> Silikonform -> Wachsmodell), nicht vorstellen können,wie das ganze ausartet. Jetzt freue ich mich aber über das Erreichte und hoffe, dass der jetzige Auftrieb so lang anhält, bis ich wieder etwas in Fahrt komme.


    Zu Deiner Frage: Die Gießerei macht keinen Sandguss, und woanders habe ich nicht angefragt, da ich von Anfang an auf Feinguss aus war.


    Gruß

    Kristian

  • Hallo Mike,


    Zu Deiner Frage: Die Gießerei macht keinen Sandguss, und woanders habe ich nicht angefragt, da ich von Anfang an auf Feinguss aus war.

    Gruß

    Kristian

    Hallo Kristian,

    bedeutet dann ja wohl, daß 'Deine Giesserei' auf Kleinteile spezialisiert ist. Mein Kenntnisstand ist jedenfalls bisher, dass Feinguss und Wachsausschmelzverfahren auf Werkstücke von wenigen kg beschränkt ist.

    Ist aber sicher ein Vorteil für Dich, so sind die Giesser dort eher motiviert und routiniert im Giessen von Kleinteilen. Als es in meiner Nähe noch 2 Giessereien gab, wurde ich da immer ein bisschen komisch angeguckt, wenn ich mal wieder mit einem 1-2 kg Gussteil ankam. Nicht wirklich verwunderlich, die machten sonst so Teile wie ganze Strassenlaternen, Ölwannen, Getriebegehäuse....

    Wirklich hoch motiviert waren die Mitarbeiter bei sowas nicht.


    Mike

  • Hallo Mike,


    ja, bei ca. L = 420 ist Schluss, da die Beschichtungsmaschinen die Länge der Gussbäume begrenzen - siehe Bitte melden Sie sich an, um diesen Link zu sehen..


    Natürlich sind meine paar Kilo pro Auftrag auch etwas exotisch, sonst überwiegt eher Großproduktion, und ich bin sehr froh, dass da so ein freundlicher Chef ist.


    Gruß

    Kristian