Mechatronik trifft 3D-Druck

Niklas Strommer, Schüler des 4. Jahrgangs der HTL-Karlstein entwickelte im vergangenen Sommersemester ein dynamisches Modell einer Motorsäge.

Auch in der Fachrichtung Mechatronik kommt das Additive Fertigungsverfahren nicht zu kurz. Immer häufiger überzeugt der 3D-Druck durch seine Kosteneffizienz und Flexibilität in den Bereichen Modellbau, Prototyping oder Kleinserienbau.

Für das Modell wurde eine Motorsäge der Marke Stihl detailnahe nachkonstruiert und für den 3D-Druck optimiert. Als Antrieb für das Motormodell und der Kette wurde ein Elektromotor verwendet. Dieser wird mithilfe einer elektrischen Schaltung und einem Mikrocontroller gesteuert.
Zusätzlich werden Messdaten, wie Temperatur, Akkustand und die über einen Wippschalter einstellbare Drehzahl ausgewertet und an einem LC-Display dargestellt. Besondere Aufgaben wie ein 3D-druckbares Kugellager oder ein Ketten-Stecksystem wurden durch ausgeklügelte Designs gemeistert.
Nach der Fertigung, dem Löten der Hauptplatine und der Verdrahtung, sowie der Programmierung des Mikrocontrollers, wurde das Projekt mit Unterstützung von Lehrer David Müllner beim jährlichen Young Austrian Engineers Contest eingereicht.

Smartcycle

Die beiden HTL Schüler, Dominik Helmreich und Alexander Gruber entwickelten im Rahmen ihrer Diplomarbeit an der HTL Karlstein eine automatische Gangschaltung für herkömmliche Fahrräder.

Nach knapp zweijähriger Entwicklung war die Automatik einsatzbereit und in vollem Umfang funktionstüchtig.

Um die Schaltautomatik auf verschiedenen Fahrrädern verwenden zu können, ersetzt eine elektronisch gesteuerte Mechanik die manuelle Betätigung der Gangschaltung an der Hinterachse.

Eine am Pedal angebrachte Sensorik misst die Pedaldrehzahl und die Tretkraft. Weitere Sensoren ermitteln die Fahrgeschwindigkeit und den eingelegten Gang an der Pedalachse. Alle erfassten Daten werden über Funk und den CAN-Bus an eine zentrale Steuereinheit übermittelt. Der darin verbaute Mikrocontroller verarbeitet diese Informationen, berechnet den idealen Gang und legt ihn ein, um die Pedaldrehzahl möglichst konstant zu halten.

Ein Display auf der Lenkstange zeigt die Fahrgeschwindigkeit, den Akkustand, den aktuellen Gang an der Pedal- und Hinterachse sowie die zurückgelegte Wegstrecke an. Die gewünschte Pedaldrehzahl und die maximale Tretkraft, welche auf den Benutzer wirken soll, kann ebenfalls über das Display eingestellt werden.

Der verbaute Akku ermöglicht eine durchschnittliche Betriebsdauer von ca. 18 Stunden, was einer Reichweite von rund 330 km entspricht.

Die beiden Diplomanden bedanken sich für die Präsentationsmöglichkeit und die Unterstützung bei ihrem Smartcycle Projekt bei der Firma Bike Altmann aus Horn.

Foto v.l. Kurt Altmann, Dominik Helmreich, Alexander Gruber

Werkstücksortieranlage

Die drei angehenden Ingenieurinnen Theresa Kitzler, Bianca Zimmerl und Claudia Jordan (v.l.) haben sich bei ihrem Maturaprojekt als Aufgabenstellung die Planung, 3D Konstruktion und Programmierung einer automatisierten Werkstücksortieranlage gesetzt. Das theoretische Wissen und die praktischen Fähigkeiten, welche sich die drei Schülerinnen in den 5 Jahren an der HTL Karlstein angeeignet haben, wurden dabei im vollen Ausmaß ausgeschöpft.

Das 3D Modell der Anlage wurde mit CREO konstruiert und die Einzelteile daraus für die Fertigung erstellt. Zur Werkstückzuführung wurde eine elektropneumatische Steuerung entwickelt und mit einer SPS (Speicher programmierten Steuerung) angesteuert. Zur Sortierung der Materialien dient
ein programmierter Cobot Roboter, welcher die Werkstücke in induktive und kapazitive Eigenschaften unterteilt und in dafür bereit gestellte Boxen ablegt.

Wie man an diesem Projekt sieht, ist Mechatronik ein vielfältiger Beruf mit absoluten Zukunftschancen für die Waldviertler Industrie. Für Interessierte besteht ab sofort wieder die Möglichkeit an Schnuppertagen in Karlstein teilzunehmen. Anmeldungen für das kommende Schuljahr sind ebenfalls noch möglich.