Wir drucken jetzt auch dreidimensional (Teil 4)

In den vergangenen Teilen haben wir gezeigt, warum wir uns für einen 3D-Drucker entschieden haben und wie wir diesen dann erfolgreich in Betrieb genommen haben. Der Meilenstein war damit erreicht, wir können fertige Modelle drucken und uns somit Gehäusemuster o. ä. erstellen.

In den zwei nächsten Teilen wollen wir nun zeigen, wie wir den 3D-Druck auch für andere Zwecke nutzen. Denn wir wollen den 3D-Druck nicht nur für den Aufbau von Prototypen nutzen.

Anforderung: aufgewickeltes Anschlusskabel

Bei einem kundenspezifischen Projekt liefern wir das Produkt inklusive Verpackung an unseren Kunden. Hieraus ergibt sich die Anforderung, dass ein 2,5 m langes Anschlusskabel (Telefonkabel) aufgerollt mit in die Verpackung gelegt wird.

Das Kabel wird von uns abgelängt und verarbeitet. Deswegen nutzen wir Rollenmaterial. Wir müssen also nach Verarbeitung der Kabel diese für die Verpackung ertüchtigen, daher aufwickeln. Für ein paar Kabel kein Problem, aber bei Fertigungslosen von 1000 Stück ist das dann kein Spaß mehr.

Die Forderung war daher schnell da: wir brauchen eine Wickelhilfe zur Unterstützung in der Fertigung. Als Ingenieure erkannten wir schnell die Lösung in einem eigenen 3D-Druck. Also ab ans Werk!

Kabel aufwickeln, aber wie?

Das Grundprinzip des Kabelaufwickelns ist klar. Man benötigt im Wesentlichen nur eine Spule, auf die man das Kabel aufwickelt. Aber was benötigt man noch? Eine Kabelführung ist definitiv wichtig, um das Kabel gleichmäßig zuzuführen. Die Spule muss zudem so gestaltet sein, dass das Kabel flach aufgewickelt wird und dass man es hinterher entnehmen kann. Eine Halterung bzw. Fixierung ist wichtig. Und eine Kurbel oder etwas ähnliches als Antrieb wäre gut.

So könnte es also aussehen:

Skizze Kabelwickel

Umsetzung für den 3D-Druck

Das wesentliche Element ist die eigentliche Spule bzw. der Drehteller. Drehteller daher, weil die Spule ja zu einer Seite offen oder öffenbar sein muss, damit man das aufgewickelte Kabel entnehmen kann.

Folgende Gedanken dazu: Der Drehteller sollte flach sein, damit das Kabel sauber von innen nach außen aufgewickelt wird. Außerdem muss er zentral einen Zylinder aufweisen, um den das Kabel gewickelt werden muss. Im speziellen Fall ist das Kabel mit einem RJ12-Stecker versehen, daher muss dieser auch noch im Zylinder eingelegt werden, um das Wickeln gleichmäßig zu gestalten. Also im Prinzip so ähnlich wie ein Plattenspieler für die 45er-Platten, nur die mittlere Aufnahme – der Zylinder – muss etwas anders aussehen und etwas höher sein.

Der Drehteller muss drehbar an einem Halter gelagert sein. Das lässt sich sicher einfach umsetzen. Eine Schraube wäre ein Beispiel für die Lagerung, aber sicher kein Optimum. Dazu kann am Halter noch eine Kabelführung angebracht sein. Diese soll das Kabel zuführen und auch für gleichmäßiges Aufwickeln sorgen.

Dann haben wir noch eine Kurbel, die irgendwie in den Drehteller greifen muss, um diesen anzutreiben. Es bietet sich an, diese an dem zentralen Zylinder zu arretieren. Ein Stecksystem erlaubt es die Kurbel schnell wieder zu lösen, um das Kabel zu entnehmen.

Dann machen wir uns an die Konstruktion

Als – nennen wir es semiprofessionelle – Anwender ist für uns die Nutzung eines mächtigen, professionellen CAD-Systems eher nicht sinnvoll. Wir nutzen für unsere gelegentlichen Konstruktionsarbeiten oder zu Visualisierungszwecken das freie Tool FreeCAD.

Für unsere Zwecke bzw. Ansprüche reicht das Tool definitiv. Wir können es aber auch nicht mit großen Lösungen vergleichen.

Zunächst galt es den Drehteller zu gestalten. Wie oben schon geschildert, ähnelt dieser einem Teller eines Plattenspielers. Das wesentliche Merkmal ist hier aber die Kabelaufnahme bzw. die Wickelspule. Das ließ sich aber schnell umsetzen:

Zeichnung Kabelwickel Drehteller

Hier dient ein Zylinder als Aufwickelung für das Kabel. Dieses wird so eingelegt, dass der RJ12-Steckverbinder in den Zylinder gelegt wird und so auch nicht rausrutschen kann. Eine Bohrung ermöglicht dazu das Aufstecken auf eine Drehachse bzw. einen Halter/Träger.

Dieser ist etwas aufwändiger in seiner Konstruktion. Dieser muss den Drehteller führen und auch das Kabel geordnet zuführen. Mit diesen Anforderungen kamen wir zu dieser Lösung:

Zeichnung Kabelwickel Halter

Der Drehteller wird durch einen Rastmechanismus gehalten und geführt. Die Auflagefläche ist leicht erhaben, um eine relativ freie Drehbewegung zu ermöglichen. Für die Kabelführung haben wir Niederhalter und Kabelbremse aus drei versetzten Zylindern integriert. Ob das in der Realität dann auch so funktioniert, war hier die große Frage. Abstände bzw. Spaltmaße haben wir nach Gefühl gewählt. Das wird dann spannend.

Bevor wir jetzt die Konstruktion um eine Kurbel erweitern, wagen wir einen ersten Druck, um zu sehen, ob und wie die bisherige Konstruktion funktioniert.

Im nächsten Teil zeigen wir dann, wie unsere Wickelhilfe aus dem 3D-Drucker aussieht und funktioniert.

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