Zukunft Windkraft

Die Druckteile kannst du zB. aus PLA in einer Schichthöhe von 0,3mm und Infill 10% drucken. Die Teile sind schon so positioniert, wie du sie optimal drucken kannst. Für die Flügelklemme müssen Stützen mitgedruckt werden. Manche Teile brauchst du in höherer Stückzahl. Hier eine Auflistung der Objekte und Stückzahlen:

Dart_Knopf.stl _   3Stk
Flügelklemme.stl _ 3Stk
Kontakt_Federn.stl _ 1Stk
Motor_Pulley_10mm.stl _ 1Stk
Motor_Welle_Aufnahme.stl _ 1Stk
Pin-Heber.stl _ 1Stk
Riemenscheibe_tiefe_Kerbe.stl _ 1Stk
Rotor_Groß.stl _ 3Stk
Rotor_Nabe.stl _ 1Stk
Spacer.stl _ 2Stk

Wenn du alle Teile erfolgreich gedruckt hast, kannst du die ersten Teile schon zusammen bauen. Presse die Rotorblätter (auch Flügel gennant) in die Flügelklemmen. Nimm dir ein Stück PLA-Filament, stecke es durch das kleine Loch und verschmelze etwas überstehendes Filament mit dem Lötkolben. Nur so viel, dass der Flügel gesichert ist und das Filamentstück nicht mehr raus kann. Wiederhole diesen Schritt auf der gegenüberliegenden Seite und bei den anderen Rotorblättern.
Du kannst auch schon drei weitere Sicherungspins vorbereiten, dafür drehst du einfach eine Dartspitze in den entsprechenden Ring.Wenn du keine passende Dartspitze findest, komm doch zu uns ins techLAB, wir haben noch welche für dich.
Jetzt kannst du die Flügel mit Klemme in den Rotorkopf rein drücken. Anfangs geht es noch etwas streng, drehe ein wenig hin und her bis sich alles gut bewegen lässt. Die Kerbe in der Klemme muss mit dem Loch im Rotorkopf fluchten. Die Sicherungspins haben einen Kreuzform und passen genau in dieser Position in das jeweilige Loch.
Wie du erkennen kannst, gibt es viele Möglichkeiten um die Flügel zu montieren, da kannst du später dann selber experimentieren. Beginnen wir aber erst einmal mit drei Flügeln um je 120 ° versetzt. Achte auch darauf, dass alle Flügel gleich schräg gedreht sind. Dieser Winkel ist für den Wirkungsgrad des Windrades essenziell wichtig. Mehr dazu aber später.

Hierzu hast du die Vektorgrafiken (.svg Dateien) bereits herunter geladen. Eine Datei für die 3mm Holzplatte, die andere Datei für die 6mm Holzplatte. Wenn du alle Teile geschnitten hast, kannst du schon beginnen zu verleimen. Fang mit dem Sockel an, lege dir alle Teile zuerst so auf, wie du sie später verleimen willst. Achte auf die Seitenteile, es gibt Bohrungen für Schalter und Buchse. Leime die Box zusammen und verwende das Kreppband, damit dir die Box nicht zerfällt, bis der Leim getrocknet ist.
Jetzt kannst du auch gleich den Mast zusammen leimen. Beginne damit, die beiden Kugellager (MF 4x7x2,5) bündig und flach in die Bohrungen einzupressen. Einmal in die Scheibe (Lagerscheibe), einmal in den Mast.
Jetzt ein paar Tropfen Leim auf die „Nicht-Kugellager-Seite“ der Scheibe. Schiebe nun die Welle durch das Kugellager im Mast und weiter durch die Lagerscheibe. Drücke die beiden Teile leicht zusammen, drehe dabei immer wieder die Metallwelle mit zwei Fingern und beobachte, wie leicht die Welle dreht. Die beiden Kugellager müssen „fluchten“, damit der Rollwiderstand gering ist und dein Windrad schön dreht. So lange der Leim noch weich ist, kannst du die die Lager gut zueinander ausrichten.
Voila, die Welle sitzt und dreht butterweich. Jetzt wo der Leim trocken ist, kannst du die Sockelplatte noch verleinmen. Achte auf die Richtung der kleinen Nase, diese muss nach hinten schauen, die zusätzliche Stütze ebenso. Die Lagerplatte am Mast muss allerdings nach vorne schauen, damit die Flügel später nicht gegen den Mast schlagen.
Nun kannst du auch den Deckel für die Box vorbereiten. Die Beschriftung zeigt dir an, wo z.B. der Schalter für die LED und die Strombuchse hin schauen. Ausserdem ist es ganz wichtig, dass die diversen Löcher in der Sockelplatte und dem Boxdeckel überein stimmen. Du kannst die diversen Teile vor dem Verleimen mit Schrauben locker zusammen schrauben. Nach dem Verleimen kannst du diese Verschraubungen wieder lösen.
 
Alles richtig gemacht bis jetzt?
 
Hier siehst du wie die drei Riegel montiert gehören. Der Reihe nach von Oben nach Unten:
Je eine lange Schraube > Beilagscheibe > Riegel > Deckplatte > Scheibe > Sicherungsmutter
Schraube die Mutter vorsichtig fest, so dass die Riegel sich nich drehen lassen aber nicht blockieren.

Jetzt braucht es etwas Feingefühl. 3D-Druck ist je nach Drucker immer etwas mit Toleranzen behaftet. Leg dir aber jetzt erst einmal folgende Sachen zurecht.

4mm Metallwelle
Welle-Aufnahme (3D-Druckteil)
Riemenscheibe (3D-Druckteil)
Spacer (3D-Druckteil)
Anlaufscheiben (4x6x0,3mm)
Superkleber
kleine Rundfeile
Hammer
Spitzzange

Probiere erst einmal, wie leicht du die 4mm Metallwelle in die 3D-Druckteile einschieben kannst, ohne sie fest rein zu pressen. Sollten die Löcher in den 3D-Druckteilen zu eng sein, musst du sie vorsichtig gleichmäßig größer feilen, das ganze Windrad soll ja am Ende auch „rund“ laufen.
Sollten die Teile aber super auf die Welle rauf flutsche, kannst du sie nach der Montage mit einem kleinen Tropfen Superkleber fixieren. Dies aber erst, wenn du die Welle wieder durch die Kugellager im Mast geschoben hast, eh klar ; ) Trotz Superkleber, kannst du die Druckteile mit etwas Kraft wieder losbrechen, wenn du noch mal neu justieren musst.
Der Aufbau sieht es so vor, von Links nach Rechts beschrieben: Welle-Aufnahme > Spacer > Fischerklemme > Anlaufscheibe > Lagerscheibe mit Kugellager > Mast mit Kugellager > Anlaufscheibe > Fischerklemme > Spacer > Riemenscheibe
Jetzt ist der Rotor mit Welle und Riemenscheibe montiert. Presse nun den Motor/Generator in den Mast, so dass er auf der Vorderseite bündig abschließt. Am Schaft des Motors wird nun der Pulley (3D-Druckteil) aufgeschoben. Sollte er zu locker sein, hilft ein kleiner Tropfen Superkleber. Ist er zu fest, dann musst du das kleine Loch etwas „ausputzen“. Ein kleiner Bohrer kann da hilfreich sein, aber vorsicht, nicht gleich zu groß aufreiben.
Wenn du nun den Riemen (O-Ring) montierst, muss dieser ganz gerade laufen. Hier auf dem Foto könnte der Pulley am Motor noch ein klein wenig nach rechts. Du wirst später im betrieb sehen, wie sich der Riemen in Bewegung verhält. Wenn der Riemen von selber runter springt, musst du den Pulley oder die große Riemenscheibe noch etwas zueinander verschieben. Das Alles ist etwas spielerei, dennoch ist es wichtig, damit dein Windrad am Ende super läuft und auch schnell drehen kann.
Wenn du den Rotorkopf wiede demontieren willst, hier gibt es ein eigenes Werkzeug, das ist ziemlich hilfreich um den Rotor runter zu hebeln.
 

Nun beginnen wir mit der Verkabelung, um später den erzeugten Strom in seine Bahnen zu lenken. Der Strom wird durch das Antreiben des Motor/Generator erzeugt. Über den Kupferdraht, Schwarz und Rot isoliert, wird der Strom nun zur LED oder zur Ausgangsbuchse geleitet. Mit dem kleinen Schalter kannst du die LED weg schalten und den gesamten Strom an der Ausgangsbuchse abnehmen.
Hier hast du erst einmal einen Schaltplan für die Verdrahtung:
< Schaltplan zeichnen und einfügen>
So sieht die Verkabelung nun bei uns aus. Wichtig ist, dass du an den Draht-Enden welche mit Schrauben fixiert werden, schöne Ösen biegst und diese dann mit der Lötstation „verzinnst“. Du kannst ja mit einem Stück Draht einmal üben, bis dir die Ösen gut gelingen. Dort wo mehrere Drähte verbunden sind, wird der planke verlötete Draht isoliert. Entweder mit Schrumpfschlauch oder mit Isolierband, beides geht gut. Die LED ist noch mit etwas Heißkleber fixiert, du kannst aber auch anderen Kleber nehmen, zB. einen Tropfen Superkleber.
Die gefederten Klemmen haben die Aufgabe, den Kontakt zu den Schraubenköpfen in der Sockelplatte vom Mast herzustellen. Hier wird der Strom vom Windrad kommend abgenommen. Die beiden Federkontakte werden in das 3D-Druckteil eingeschoben und dann so mit der Holzplatte verschraubt, dass die Federn sich gut zusammen drücken lassen und nicht festklemmen. Nimm die beiden kurzen Holzschrauben, um das gesamte Klemmteil zu verschrauben. Bei Bedarf lege noch eine Scheibe zwischen, damit der Schraube nicht durch die Holzplatte schauen.