Phase 2 2021/22

Projekt VW Bulli TYP T1     

Im Rahmen unserer Weiterbildung zum staatlich geprüften Techniker im Maschinenbau an der BBS2 Wolfsburg , haben wir die Aufgabe bekommen ein Fahrzeugmodell VW Bulli Typ T1 als Stiftebox per Additiver Fertigung sowie Digitalisierung zu erweitern.

Die Realisierung des Projekts findet in den Fächern M1PR und M1PRM statt, zur Teambildung wurden idealerweise zwei Techniker aus der Fachrichtung Elektronik und ein Techniker aus der Fachrichtung Mechanik zusammengelegt.

Bei dem IST-Zustand handelt es sich um eine Stiftebox im Original Zustand.

Wir haben uns bei dem Projekt dafür entschieden die Heckklappe und den Motordeckel mit einer Automatischen Öffnung und Schließung zu versehen, sowie das Fahrwerk samt Bereifung additive zu Fertigen.

Die Umsetzung für die Steuerung der Automatischen Öffnung u. Schließung erfolgt über einen ESP32 sowie Programmierung via Arduino.

Ein Teil der zu druckenden Konstruktionsteile beziehen wir von der Seite Explore-DNA.de, der andere Teile wird via CATIA V5 konstruktiv erstellt und anschließend mit der Slicer Software CURA in einen für den 3D-Druck lesbaren G-CODE umgewandelt.

 

Additive Fertigung (3D Druck u. Montage)

Hier beschäftigen wir uns mit der additiven Fertigung und Montage des Models.

Von dem VW Bulli T1 l wird es drei verschiedene Ausführungen geben, da verschiede Filamente zum Einsatz kommen. Hergestellt werden Fahrwerk, Heckklappe inkl. Heckscheibe und Motordeckel. die Fertigung des Fahrwerks wird auf bestehende STL. Dateien von der Internet Seite Explore-DNA.de zurückgegriffen. Das VW Bulli T1 Modell hat bereits alle notwendigen Aussparungen für das Fahrwerk, die Öffnungen für Heckklappe und Motordeckel werden mit einem Lasercutter mm genau ausgeschnitten. Das Fahrwerk bestehend aus: 1 Halter Lenkung, 2 Lenkungsträger, 2 Lenkungsstifte inkl. Kappe, 4 Felgen + Reifen, 2 Achse Lenkung, 2 Achse Motor, Motorhalter, sowie 2 Lenkverbinder Servo werden dafür verwendet. Die Heckklappe inkl. Heckscheibe und Motordeckel werden mit dem Konstruktionsprogram Shapr 3D erstellt. Nachdem alle benötigten Bauteile bereitstehen, werden die Dateien mit dem Slicer Programm CURA für den 3D-Drucker in ein Lesbares Format Umgewandelt.

Bei der additiven Fertigung des Fahrwerks, Heckklappe u. Motordeckel wird auf folgende Filamente mit entsprechenden Slicer Einstellungen zurückgegriffen, da wäre zuerst das Standardfilament PLA in Schwarz mit den Einstellung  Drucktemperatur 200 C°, Druckplatten 60 C° und Druckgeschwindigkeit 80mm/s als zweites ein Holz Filament  mit den Einstellung Drucktemperatur von 180 C°, Druckplatten Temperatur von  55 C° und in einer Druckgeschwindigkeit von 100mm/s   und als letztes ein Carbon Filament mit 15% Kohlefaseranteil mit den Slicer Einstellung Drucktemperatur von 200 C°, Druckplatten Temperatur von  60 C° und in einer Druckgeschwindigkeit von 80mm/s. Bei der additiven Fertigung der Heckschreibe wird auf ein Transparents PLA Filament zurückgegriffen, hier werden die Einstellung  Drucktemperatur von 220 C°, Druckplatten Temperatur von  66 C° und in einer Druckgeschwindigkeit von 60mm/s. verwendet. Die Fertigung der Reifen wird durch ein TPU Filament umgesetzt, es besitzt eine gummiartige Elastizität, hohe Reiß- und Abriebfestigkeit. Hier liegen die Slicer Einstellungen bei einer Drucktemperatur 210 C°, Druckplatten Temperatur  60 C° und einer Druckgeschwindigkeit von 60mm/s. Nach dem Druck aller  Teile mit dem  Creality CR-10S Pro V2 Drucker abgeschlossen ist, wird der Lenkungshalter für die Vorderachse an der Unterseite des Modells verschraub, anschließend werden die beiden Lenkungsträger links und rechts eingesetzt und mit Lenkungsstiften und Abschlussdeckel gesichert. Als nächstes werden die Achsen für die Lenkung mit den Achsträgern und den Felgen verbunden und die Reifen auf die Felge gezogen. Für die Hinterachse wird erst die Motorhalterung am Boden verschraubt und der Motor eingesetzt, jetzt werden die 2 Achsen für den Motor am Motor und Felgen montiert. Als letztes folgt die Montage der Heckklappe und des Motordeckels, hierzu wird die hergestellte Heckscheibe passgenau in die Öffnung der Heckklappe hineingedrückt. Die Hecklappe und der Motordeckel werden jetzt auf die Aussparung des Hecks gelegt und die Scharniere werden mit Sekundenkleber an der Karosse des Models befestig.

 

Programmierung

Wir haben uns dafür entschieden die Heck und Motorklappen über Servomotoren mit Schaltern zu öffnen und außerdem eine Alarmanlage einzubauen. Wir haben mehrere Möglichkeiten dies zu realisieren. Zum einen können wir einen Halter für die Servomotoren Drucken und diesen über eine Stange mit der Heckklappe zu verbinden. Die Zweite Möglichkeit ist den Servomotor an den Bus zu kleben und mit dem Gestänge des Motors die Klappen betätigen. Wir haben uns für die zweite Variante entschieden da es einfacher aufzubauen ist und wir weniger Materialien benötigen. Anschließend haben wir uns überlegt welche Bauteile wir Benutzen. Für die LEDs benötigen wir noch passende Vorwiderstände, diese haben wir berechnet. Danach haben wir eine Schaltplan in Fritzing (Programm für Schaltpläne) erstellt.  Als nächstes Folgt die Programmierung des ESP in Arduino.  Für die Alarmanlage haben wir Inspirationen aus Xplore-DNA genommen.  Da wir uns mit dem Servomotor noch nicht auseinander gesetzt haben besorgen wir uns Informationen über die Programmierung. Zuerst haben wir die Alarmanlage programmiert und getestet.. nach der erfolgreichen Prüfung beginnen wir mit den Motoren. Hier war die Besonderheit das der Motor sich nur maximal 90 Grad bewegen darf. Nach dem ersten Test ist uns aufgefallen das die Geschwindigkeit des Motors so schnell ist dass die Gefahr besteht das die Heckklappe abreißt. Anschließend haben wir ein Programm geschrieben mit dem die Geschwindigkeit des Motors runtersetzt.  Nach Erfolgreichem Test muss alles nur noch in den T1-Bus eingebaut werden.  Nun haben wir das ESP32 auf die Steckplatine gesetzt, und  die LEDs mit passenden Vorwiderständen in den T1-Stiftehalter eingebaut. Danach  haben wir die Servomotoren positioniert und Angeklebt. Nachdem alles angeschlossen war wurden die 3D-Gedruckten Teile (Achsen Vorne + Hinten Motor/Heckklappe) angebaut. Zuletzt testen wir nochmal die Funktion.