PROJEKT STERNENKARTE

Projekt Sternenkarte: Enis Projekt Sternenkarte: Timon
Enis, Fritz Studer AG, Steffisburg Timon, Fritz Studer AG, Steffisburg

Als wir im sechsten Semester an der IDM Thun die Aufgabenstellung für das BüP (bereichsübergreifendes Projekt) erhielten, begannen wir getrennt voneinander mit einem Brainstorming. Als wir uns dann zusammensetzten und austauschten, fanden wir nicht auf Anhieb einen gemeinsamen Nenner.

Also begannen wir das ganze aufzurollen und machten uns Gedanken, wo wir gemeinsame Interessen pflegen.
Von Enis seiner Seite kam das Thema Motorrad in der ersten Priorität. Timon hatte Vorstellungen eines Outdoorgadgets. Doch eines stand im Vordergrund: das Produkt soll einen praktischen Nutzen haben.
Motorräder weckten Interessen beider Parteien. Timon hätte jedoch keine Verwendung eines Produkts gehabt, da er kein Motorrad besitzt.
Outdoorgadgets kamen weniger in Frage, da Enis kein Fan von Wandern ist.

Wir standen also wieder am selben Punkt wie zu Beginn und fanden wieder keinen gemeinsamen Nenner.
Eine weitere Vorgehensweise, die wir ausprobierten, war dass wir in unserem Alltag nach Accessoires suchten, welche einen allgemeinen Nutzen erbringen. Schon bekannte Gegenstände wie Uhren oder Taschenmesser erschienen uns zu filigran, und wir sagten zueinander, dass wird grösser denken wollen. Timon nahm sich dies zu Herzen und kam mit einem Gedanken über Weltraum und Sterne hervor. Dies wirkte zuerst zielverfehlend. Doch bei weiterem Überlegen kamen Sterne immer zentraler in den Fokus. Timon erinnerte sich an ein grosses Wandposter, welche Sternbilder aufzeigte. Wir stellten fest, dass man dies noch viel kompakter und nutzerbarer umsetzen könnte. Wir haben beide Feuer für dieses Thema gefangen, und so stand unser Produkt dann fest:
Der Titel unserer Arbeit sollte Sternenkarte heissen.

Projekt Sternenkarte: Vorlage

Planung

Pflichtenheft

Als wir das Pflichtenheft erstellt haben, haben wir uns Gedanken dazu gemacht, zu was unsere Sternenkarte fähig sein sollte. Unten seht ihr unseren Wunsch- und Pflichtziele.
Die Wunschziele sind diese, welche es schön wäre, sie zu beachten aber nicht zwingend notwendig sind, die Pflichtziele hingegen sind notwendig und müssen berücksichtigt werden.

Projekt Sternenkarte: Pflichtenheft

Terminplanung

Am Anfang haben wir versucht, uns eine Terminplanung zu erstellen, welche wir möglichst gut einhalten können. Diese hat am Anfang auch sehr gut funktioniert, jedoch haben wir das Fertigen sehr unterschätzt und die Zeit für die Fertigungszeit ohne Probleme berechnet. Im Grossen und Ganzen hatten wir gegen Ende einen grossen Zeitdruck.

Projekt Sternenkarte: Terminplan

Auf der Zeitplanung sieht man auch sehr gut, dass wir für die Fertigung um einiges mehr Zeit benötigten, als gedacht war. Die Fertigung hat sich deshalb verzögert, weil einige Probleme bei der Herstellung entstanden sind, die wir nicht vorhersehen konnten.

Die ersten Skizzen und Ideen

Wir begannen mit den Skizzen der gesamten Baugruppe. Pro und Kontras wurden daraus gezogen. Teils mündlich besprochen oder auch niedergeschrieben hielten wir fest, welch Änderungen wir noch vornehmen wollten. Damit ein gutes Produkt entsteht, muss es mehrmals überarbeitet und neu konzipiert werden. Trotzdem will man die bestmögliche Startform wählen, an der man auf am wenigsten Fehler stossen wird.

Variante 1:

Projekt Sternenkarte: Variante 1

Variante 2

Projekt Sternenkarte: Variante 2

Variante 3

Projekt Sternenkarte: Variante 3

Entscheidung

Die Entscheidung zur Variante 1 wurde vom Morphologischen Kasten wie auch vom Pflichtenheft und Intention gestützt. Uns gefiel das Modell optisch am besten und war auch fertigungstechnisch gut umzusetzen. Deshalb haben wir uns auch viele Gedanken dazu gemacht, welche wir nehmen wollten, da alle ihre Vor- und Nachteile hatten.

Konstruktion

Als wir festgelegt hatten, welche Skizzen wir ins Auge fassen wollten, begannen wir mit der Erstellung der ersten CAD-Modelle. Dazu aber später noch mehr. Des Weiteren haben wir uns mit bestimmten Funktionen auseinandersetzen müssen. Den Antrieb zur Einstellung des Datums haben wir uns zuerst vorgenommen. Dazu kam dann noch die Lagerung der Sternenscheibe, da der Antrieb einen wesentlichen Einfluss darauf nahm. Diese Anpassung setzten wir aber direkt im CAD um.

CAD-Modell und Fertigungszeichnungen

So sieht unser fertiges Produkt aus:

Projekt Sternenkarte: CAD-Modell Baugruppe

Angefangen haben wir mit der Grundplatte, da diese sehr einfach aufgebaut war. Wir mussten also den Durchmesser unserer Sternenkarte festlegen, um sicher zu gehen, dass sie nicht zu schwer wird, aber auch lesbar ist. Wir haben die Grösse auf 300 Millimeter festgelegt.
Da wir nun die Grösse festgelegt hatten, konnten wir recht zügig die Sternenhimmelplatte konstruieren. Dazu haben wir ein Bild aus dem Internet kopiert und im CAD über die Platte gelegt, um dann die Sternen manuell zu punktieren und dort die Bohrungen zu erstellen. 323 Punktierungen später hatten wir die Platte fertig modelliert.

Nun war noch der Deckel zu machen, auch dieser war relativ einfach aufgebaut. Das schwierigste war die exzentrische Ausfräsung oben, die musste nämlich den richtigen Durchmesser haben. Da diese den Ausschnitt des Himmels zeigt, den man wirklich am richtigen Himmel sehen sollte.

Wir hatten uns zu Beginn noch keine Gedanken über einen Handradantrieb für die Sternenhimmelplatte gemacht. Beim Handantrieb kommen drei Teile dazu. Das Handrad, Zylinderstift und Gewindestift. Dies waren relativ einfache Teile, welche wir schnell herstellen konnten.

Wir haben uns Gedanken gemacht, wie wir es machen können, damit man die Sternenkarte gut drehen kann und sind auf folgende Lösung gestossen:

Projekt Sternenkarte: Antrieb

Mit einer Übersetzung wollen wir einen Antrieb machen, den man mit dem Finger drehen konnte.
Mit dem Druck auf den Gummi (Schwarz) sollte Schlupf vermieden werden, und somit sollte man über das kleine Rad die grosse Platte (Sternenkarte in dunkelgrau) antreiben. Durch den Gewindestift ist der Bolzen mit dem Gummirad gesichert. Um den Gummi (falls spröde) zu wechseln, kann man den Gewindestift lösen und den Bolzen herausziehen.

Fertigung

Wir haben im Pflichtenheft festgehalten, dass die selbst gefertigten Teile aus Aluminium oder Edelstahl gefertigt werden sollen. Unser Gegenstand soll portabel sein und somit auch gegen Feuchtigkeit und Korrosion geschützt sein. Da Aluminium leicht und zugleich rostfrei ist, haben wir uns sofort für dieses Material entschieden. Zunächst mussten wir herausfinden, auf welchen Maschinen wir fähig sind, unsere Komponenten herzustellen. Wir waren uns sicher, dass wir die NC-Drehbank Weiler E40 benötigen werden und dazu eine unserer CNC-Fräsmaschinen. Wir haben uns dann für die Mikron entschieden, da diese die Mittel erfüllt, die wir benötigen, um unsere Einfräsung und Bohrungen zu fertigen.

Angefangen haben wir mit der Grundplatte. Sie war eines der einfacheren Teile, und wir dachten, es wäre am besten, damit zu starten. Die Platte mussten wir schlussendlich dicker machen als geplant. Die Grundplatte war das einfachste Stück zum Fertigen, da diese nicht viele Details besass. Das einzige, was wir später noch machen mussten, waren die vier Bohrungen aussen. Direkt nach der Grundplatte haben wir den Sternenhimmel gemacht, auch der sollte eigentlich nicht so schwierig zum Fertigen sein. Jedoch haben wir dies unterschätzt. Es war nur mit Mängeln zu erreichen, die Dünnwandigkeit des Sternenhimmels zu erreichen.

Gleich danach haben wir den Deckel gemacht. Bei diesem hatten wir am wenigsten Probleme, und wir waren erstaunt, wie gut wir diesen fertigen konnten, obwohl wir erwarteten, dass dieser am schwierigsten zu fertigen wäre. Zum Schluss haben wir den Deckel auch noch gebohrt und die exzentrische Einfräsung sowie den Spalt für das Handrad gefräst. Damit war auch dieser Auftrag abgeschlossen. Nun konnten wir noch den Bolzen fertigen, der uns sehr gut gelungen ist, die Zylindrizität betrug zwei Mikrometer.

Projekt Sternenkarte: Bolzen mit Kugellager
Bolzen

Am Ende das Handrad, welches auch nicht besonders schwierig war. Ein Rad mit einer Reibung in der Mitte und einem Einstich liessen sich gut NC-drehen.

Probleme

Fertigungsprobleme

Wir hatten beim Fertigen einige Probleme und mussten einige Positionen anpassen. Bei Deckel und Sternenhimmel haben wir einfach unterschätzt, wie schnell Vibrationen entstehen. Wenn das Werkstück nur noch fünf Millimeter dick ist, kann man dies kaum verhindern auf diese Grösse. Beide Male haben wir enorme Spuren gehabt und mussten diese beim Sternenhimmel herausschleifen, welches uns einen zusätzlichen Aufwand bereitete. Die Grundplatte haben wir dicker gemacht, da wir bei der Dicke nicht ein bestimmtes Mass einhalten mussten, damit die Höhe vom Sternenhimmel passt.

Projekt Sternenkarte: Rohteil

Hier sieht man die Kratzspuren vor dem Schleifen. Zudem kam noch dazu, dass wir das Handrad am Ende dicker machen mussten als geplant. Wir hatten keinen Fräser mit dem Durchmesser drei Millimeter. Dies hatte aber keinen Einfluss auf die Funktion, und deshalb war es für uns nicht schwierig, das Problem zu lösen. Zum Schluss beim Montieren haben wir bemerkt, dass wir uns bei der Länge des Bolzens verrechnet hatten. Wir mussten diesen noch um einen Millimeter kürzen. Nachdem wir dies getan hatten, mussten wir das ganze nur noch zusammenbauen.

Montageprobleme

Beim Zusammenbau haben wir realisiert, dass wir die LED nicht schon als erstes verbauen können, da sonst der Sternenhimmel nicht mehr eingebaut werden kann.

Projekt Sternenkarte: Montage

Projekt Sternenkarte: Montage mit Elektrik

Projekt Sternenkarte: Montage mit Kompass

Funktion

Unsere Sternenkarte soll dir helfen, die Sternzeichen am Himmel erkennen zu können. Aber wie genau funktioniert unsere Sternenkarte? Als erstes schaltet man das Licht in der Sternenkarte an, damit man auch im dunkeln die Sterne sieht. Danach kann man mit der Skala auf der Scheibe das Datum des heutigen Tag einstellen. Nun ist man in der Lage, einige Sternbilder am Himmel benennen zu können.

Projekt Sternenkarte: Fertiges Produkt

Schlusswort

Wir haben uns zum Schluss die Frage gestellt, was würden wir bei einem nächsten Projekt besser machen. Wir haben beide sofort die Zeitplanung erwähnt. Die Zeitplanung war bei uns zu knapp eingeplant, und wir hatten gegen Ende viel Stress. Zudem haben wir unser Projekt ohne Probleme eingeplant, was uns dann massiv Zeit gekostet hat. Wir haben auch das Fertigen der Teile sehr unterschätzt. Dadurch, dass unsere Teile oft sehr dünnwandig waren, kam es beim Fertigen schnell zu Schwingungen, und wir mussten den Vorschub reduzieren, um das beste Ergebnis zu erzielen. Dies kostete uns mehr Zeit. Wir würden beim nächsten mal mehr Zeit für die Fertigung einberechnen.