Projektarbeit im 2.Lehrjahr
Im Sommer 2018 fing das vermeintlich nicht sehr grosse Projekt an. Wir gliederten die einzelnen Arbeitsschritte in Teilabschnitte nach der IPERKA-Methode.
Informieren
Die Baupläne für den Flammenfresser „NICK“ bestellten wir im Internet. Einige Zeit später hielten wir diese in den Händen. Das Problem: Die Zeichnungen waren relativ rudimentär gehalten. Die meisten der Abmasse und Toleranzen mussten interpretiert werden, was die Vorbereitungsphase in die Länge zog. Im Internet fanden sich einige Videos und Bilder, wie der fertige Flammenfresser im besten Fall in Zukunft aussehen soll.
Planen
Da die Zeichnungen bereits vorhanden waren, mussten wir uns vorerst über die Konstruktion keine Gedanken machen. Da die Bemassung allerdings mangelhaft oder gar nicht vorhanden war, mussten wir diese ergänzen und die nötigen Toleranzen setzen.Ziel des Projektes war es, zwei Flammenfresser mit Hilfe der Baupläne zu bauen. Anschliessend sollten einige Details, welche bei den Prototypen nicht funktionierten, mit den gewonnen Erkenntnissen neu konstruiert werden.
Entscheiden
Nach dem Abschluss der Planungsphase mussten wir entscheiden, welche Teile auf konventionellen Maschinen oder auf CNC Maschinen hergestellt werden.
Realisieren
Nach dem Abschluss der Entscheidungsphase konnten wir mit dem Herstellen der einzelnen Teile beginnen. Dabei konnte ein Grossteil der Teile konventionell hergestellt werden.
Schwierige Teile:
Es gab einige Teile, die besondere Sorgfalt in der Fertigung verlangten. Der Zylinder und der dazu passende Kolben mussten genau aufeinander angepasst werden. Die Passform dieser beiden Teile ist entscheidend für die Funktion des Motors. Die Kurbelwelle, welche verlötet wurde, musste exakt ausgerichtet werden, um einen guten Rundlauf zu gewährleisten.
Einige Bauteile mussten auf einer CNC-Maschine hergestellt werden. So zum Beispiel die Schwungräder oder die beiden Lagerböcke. Diese Teile wurden von den Polymechanikern im 3. Lehrjahr hergestellt. Diese CNC- Teile wurden teilweise später umkonstruiert, dass sie ebenfalls konventionell hergestellt werden können.
Montieren
Nach der Fertigung der Teile erfolgte nun die Montage, wobei sich erste Probleme zeigten.
Der Brenner:
Als erstes bauten wir die Teile des Brenners zusammen. Die Seitenwände des Tanks wurden angelötet. Durch die dabei entstandene Hitze verformte sich dieser. Ausserdem waren die Lötstellen grösstenteils sehr unsauber. Nach einigen erfolgslosen Versuchen, durch Sandstrahlen das Aussehen des Tanks zu retten, kamen wir zum Schluss, dass die Teile des Brenners nicht durch Löten zusammengefügt werden können. Also mussten die Teile erneut gefertigt werden, mit dem Ziel diese zu kleben. Eine saubere Lösung, welche optisch schön aussieht und dazu auch noch praktisch ist.
Der Motor:
Die Montage des Motors gestaltete sich ähnlich wie die des Brenners. Einige Teile, wie etwa der Schornstein oder die Halterung des Zylinders, die nach Bauplan eigentlich gelötet werden müssten, wurden geklebt, da sich Löten bereits beim Brenner nicht als vorteilhaft erwiesen hat. Das kleben dieser Teile war allerdings ein Fehler, wie wir bald feststellen mussten…
Alle anderen Teile konnten ohne grössere Probleme montiert werden. Obwohl durch die doch sehr kleinen Bauteile oftmals besonderes Fingerspitzengefühl gefordert war.
Kontrollieren
Erstes Anlassen
Nach der Montage der einzelnen Baugruppen konnte der Motor das erste Mal angeworfen werden. Die Spannung war natürlich gross, aber wir mussten bald feststellen, dass der Motor wohl noch einige Zeit in Anspruch nehmen sollte. Da der Motor relativ heiss wird, schmolz der Kleber der die Zylinderhalterung sowie den Schornstein zusammen hielt. Deshalb haben wir uns dazu entschieden, den Schornstein zu löten und die Zylinderhalterung zu verschrauben.
Zweites Anlassen
Nach dem gescheiterten 1. Versuch und einigen Optimierungen, konnten wir den Motor erneut anwerfen. Auch hier lief noch nicht alles, wie wir uns das vorstellten. Die folgende Zeit verbrachten wir also mit analysieren, ausprobieren, neu machen und wieder ausprobieren.
Mal liefen die zwei Motoren ohne Probleme, dann lief mal nur der eine und nicht selten verweigerten gar beide den Dienst.
Auswerten
Kleine Ursache, grosse Probleme
Die doch sehr unzuverlässig laufenden Motoren stellten uns nicht zufrieden. Wir suchten an allen möglichen Stellen nach Fehlern. Wir verbesserten kleinste Details, um ein optimales Ergebnis zu erzielen. Doch die Motoren liefen noch immer eher bescheiden.
Es stellte sich heraus, dass der Kolben sehr passgenau sein muss, um genügend dicht zu sein. Der verbaute Kolben war also nicht dicht genug, weshalb wir einen passgenaueren Kolben aus Titan sowie aus Grauguss herstellten.
Daraufhin lief zumindest einer der beiden Motoren nahezu perfekt. Beim anderen Motor stellte sich heraus, dass der Kolben im Zylinder noch zu viel Reibung hat, weshalb der Motor nicht lief. Einen Einstich in der Mitte des Kolbens behob dieses Problem.
Nach vielen Stunden optimieren und etlichen ratlosen Momente bekamen wir die Motoren schliesslich zum Laufen.
Tuning und Finish:
Um die Tourenzahl des Motors zu steigern, kann mittels der Einstellschraube für das Rückschlagventil einiges gemacht werden. Der Schieber sollte leichtgängig laufen, die Einstellungen am Exzenter sind allerdings nicht ganz so relevant, wie wir zunächst angenommen haben.
Zum Schluss bekamen alle Aluminium Teile eine individuelle Eloxalschicht, die Schwungräder lackierten wir in einem klassischen ROT.
Tipps und Tricks:
Zum Schluss noch einige Details, die uns während dem Bauprozess aufgefallen sind.
- Passgenauer, dichter Kolben mit möglichst geringer Reibung.
- Kolben darf zunächst ruhig etwas schwergängig laufen. Mit einem mittigen Einstich kann die Reibung vermindert werden, was zu einem optimalen Ergebnis führt.
- Reibungsfreier Schieber, gute Dichtigkeit des Schiebers.
- Guter Rundlauf der Achsen, damit die Schwungräder rund laufen.
- Öl ist meistens zu viel und kann zu Misserfolg führen!
- Sollte die Ventilkugel, bzw. die Einstellschraube magnetisch sein, ist die Funktion beeinträchtigt!
Die Erkenntnisse unseres Prototyps, haben wir mit neuen Werkstattzeichnungen dokumentiert. Somit kann zukünftig der Flammenfresser »SPACE « genau nach Zeichnung herstellen werden.
FAZIT
Nie aufgeben, gut analysieren und die Erkenntnisse gezielt umsetzten. Wir haben trotz vielen Umwegen unser Ziel erreicht, nach dem Motto:
«der Weg ist das Ziel «.
Durch diverse Konstruktionsänderungen und Feineinstellungen haben wir zwei funktionierende Flammenfresser hergestellt.
Gian Baumann / Jan Heidegger
