3D-Drucker im Modellbau:

Maker fertigt mit 3D-Drucker funktionsfähiges Miniaturmodell einer Achterbahn

 29. Dezember 2017  Susann Heinze-Wallmeyer  

Gerade Hobby-Makers nutzen den 3D-Druck für die Realisierung immer eindrucksvollerer Projekte. Manche lassen Figuren aus der Virtuellen Realität (VR) entstehen, andere wiederum orientieren sich an bereits bestehenden Objekten oder entwickeln gänzlich neue. Mark Schmotzer ist es nun gelungen, mittels 3D-Drucker eine Miniatur-Achterbahn herzustellen, die voll funktionstüchtig ist.

Mark Schmotzer ist nicht nur Diplom-Ingenieur und Achterbahn-Enthusiast, sondern auch bei Ford beschäftigt und an der Purdue University als Student eingeschrieben, wo er seinen Master in Engineering erreichen möchte. Dies hinderte ihn aber nicht daran, in seiner Freizeit ebenfalls noch an technischen Projekten zu tüfteln.

Vor etwa vier Jahren begann er, sich für den 3D-Druck zu interessieren. So kam er auf die Idee, eine Achterbahn als 3D-gedrucktes Modell anzufertigen. Als Vorbild diente ihm die Achterbahn Invertigo, die im Themenpark „King’s Island“ unweit von Cincinnati aufgebaut war. Maßgabe für das Projekt seiner Wahl war, dass dieses in der eigenen Garage realisiert werden konnte. Natürlich konnte er aber auf die Unterstützung der Universität zurückgreifen.

Modell der Achterbahn.
Hier sehen Sie die graphische Darstellung der Achterbahn (Bild © fabbaloo.com)

Zuerst erstellte er mit der Simulationssoftware NoLimits Coaster Simulator 2 ein virtuelles Replikat der Invertigo Achterbahn und übertrug die 3D-Koordinaten in eine EXCEL-Datei. Diese nutzte er dazu, um das Design auf die physikalisch realisierbare Größe zu verkleinern. Im nächsten Schritt übertrug er die Koordinaten in die 3D-Software Programm Solidworks.

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Die besondere Schwierigkeit lag hier darin, das Gleisprofil sowie die Tragstruktur zu entwickeln und dann Modelle für die Züge, für die verschiedenen Mechanismen und die Bahnhöfe hinzuzufügen. Das 3D-Modell wurde dann in verschiedene Ebenen geschnitten und die Daten an FDM-3D-Drucker übermittelt. Zum Einsatz kamen ein Lulzbot Taz 5 und 6 für das Streckenprofil der Achterbahn sowie ein Flashforge Finder und ein Mendle-Max 1.5 3D-Drucker, mit denen die Stützstrukturen und die Züge hergestellt wurden. Nachdem das Modell fertig war, entschied sich Schmotzer, die Strecken neu zu gestalten, damit die Achterbahn funktioneller würde. So nahm er auch Änderungen am Layout der Strecke vor.

Erfinder mit 3d-gedruckter Modellachterbahn.
Der Erfinder Mark Schmotzer mit seiner 3D-gedruckten Modellachterbahn (Bild © fabbaloo.com).

Für den Antrieb wird eine Arduino Mega-Platine eingesetzt. Schmotzer entwickelte hier ein elektrisches System, welches aus 13 Tasteneingängen, 9 Servomotoren (davon 6 auf der Schiene und 3 in der Station), 2 DC-Motoren sowie 12 LED-Leuchten besteht. Die Errichtung und die Funktion des Aufzugs- und Kettensystems gestaltete sich etwas schwieriger. Hier kommt ein Magnetsystem zum Einsatz, das ein Ein- und Auskuppeln zum richtigen Zeitpunkt ermöglicht. Dieses System unterscheidet sich von der Hebelarmkonfiguration der echten Inverto-Achterbahn. Für die Programmierung des Systems wurden insgesamt 650 Codezeilen benötigt. Ein Kinderspielzeugauto nutzt ebenfalls die Arduino-Technologie und wurde zudem mit einem 3D-Drucker gepimpt, worüber wir ebenfalls berichtet haben.

Schmotzer wurde mittlerweile von einigen Unternehmen angesprochen, die ihn um Hilfe beim Bau von eigenen Modellreihen baten. Er ist nun optimistisch, etwa aller vier Monate ein neues 3D-gedrucktes Modell einer Achterbahn fertigstellen zu können.

Ein ausführliches Interview mit Mark Schmotzer können Sie in englischer Sprache im fabbaloo-Blog nachlesen.

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