Initial commit: Feldbett Design-Dokumentation und FreeCAD-Scripts
Modulares Schwergewicht-Feldbett aus Alu-Rohren (25×1.5) mit Stahl-Konnektoren (33.7×2.5). Design-Docs, Materialrecherche, Gewichtsberechnung, Korrosionsschutz-Analyse, und zwei getestete FreeCAD-Makros (Struktur + Konnektoren-Detail). Co-Authored-By: Claude Opus 4.6 (1M context) <noreply@anthropic.com>
This commit is contained in:
105
docs/01-designuebersicht.md
Normal file
105
docs/01-designuebersicht.md
Normal file
@@ -0,0 +1,105 @@
|
||||
# Feldbett — Designübersicht
|
||||
|
||||
## Projektziel
|
||||
|
||||
Konstruktion eines **Schwergewicht-Feldbetts** aus modularen Stahlrohren (bzw. Aluminiumrohren) mit zwei Sorten von Konnektoren. Alle Strukturrohre haben die **gleiche Länge** (~35 cm) und werden durch Zusammenstecken verbunden.
|
||||
|
||||
- **Ziel-Liegelänge**: ~2 Meter
|
||||
- **Ziel-Breite**: ~70 cm (Abstand A–A)
|
||||
- **Tragfähigkeit**: 200 kg Personenlast, Sicherheitsfaktor 2
|
||||
- **Designprinzip**: Vollständig modular, zerlegbar, alle Rohre austauschbar
|
||||
|
||||
## Strukturprinzip
|
||||
|
||||
Das Bett besteht aus sich wiederholenden **Modulen** in X-Form:
|
||||
|
||||
```
|
||||
Draufsicht (X = Längs, Z = Quer):
|
||||
|
||||
A ════════╤══════════╤══════════╤═══════ A ← Längsstange (oben)
|
||||
│╲ ╱│╲ ╱│
|
||||
│ D D │ D D │ ← Diagonalen
|
||||
│ ╲╱ │ ╲╱ │
|
||||
Q────┼─────Q────┼─────Q ← Querstreben (mitte)
|
||||
│ ╱╲ │ ╱╲ │
|
||||
│ B B │ B B │ ← Beine
|
||||
│╱ ╲│╱ ╲│
|
||||
F──────────F──────────F ← Fußpunkte (unten)
|
||||
|
||||
A ════════╤══════════╤══════════╤═══════ A ← zweite Längsstange
|
||||
```
|
||||
|
||||
### Koordinatensystem
|
||||
|
||||
| Achse | Richtung | Beschreibung |
|
||||
|-------|----------|-------------|
|
||||
| X | Längs | Liegeachse |
|
||||
| Y | Vertikal | Höhe |
|
||||
| Z | Quer | Breite |
|
||||
|
||||
### Bauteile
|
||||
|
||||
| Typ | Beschreibung | Richtung | Anzahl (3 Module) |
|
||||
|-----|-------------|----------|-------------------|
|
||||
| **A** | Längsstangen | X (horizontal, oben) | 10 Stück (5 pro Seite, segmentiert) |
|
||||
| **Q** | Querstreben | Z (horizontal, mitte) | 3 Stück (1 pro Modul) |
|
||||
| **D** | Diagonalen | 3D (oben→mitte) | 12 Stück (4 pro Modul) |
|
||||
| **B** | Beine | 3D (mitte→unten) | 12 Stück (4 pro Modul) |
|
||||
|
||||
### Knotenpunkte
|
||||
|
||||
Jedes Modul erzeugt diese Knotenpunkte:
|
||||
|
||||
- **Oben** (Y=totalH): 4 A-Knoten (xAL/xAR × ±hwA) — hier treffen A und D
|
||||
- **Mitte** (Y=legH): 2 Q-Enden (xQ × ±hwQ) — hier treffen Q, D und B
|
||||
- **Unten** (Y=0): 4 Fußknoten (xAL/xAR × ±hwA) — hier enden B
|
||||
|
||||
## Konnektoren
|
||||
|
||||
### Connector 1 — A↔D / Fuß (24 Stück)
|
||||
|
||||
Verbindet Längsstange (A) mit Diagonale (D) an den oberen Knotenpunkten. **Identisches Teil, um 180° gedreht**, dient auch als Fußkonnektor (B↔Boden).
|
||||
|
||||
- 2 Hülsen pro Connector: eine für A-Richtung, eine für D-Richtung
|
||||
- Hülsen werden auf Gehrung gesägt und zusammengeschweißt
|
||||
- 12× oben (A↔D) + 12× unten (B↔Fuß) = **24 Stück**
|
||||
|
||||
### Connector 2 — Q↔D↔B Kreuzknoten (6 Stück)
|
||||
|
||||
Verbindet Querstrebe (Q, durchlaufend) mit Diagonale (D, von oben) und Bein (B, nach unten) an den Q-Enden.
|
||||
|
||||
- 4 Hülsen pro Connector: Q-links, Q-rechts, D, B
|
||||
- Alle auf Gehrung gesägt und sternförmig zusammengeschweißt
|
||||
- 3 Module × 2 Q-Enden = **6 Stück**
|
||||
|
||||
### Inline-Verbinder (Stift) für A-Stangen (8 Stück)
|
||||
|
||||
Die Längsstangen bestehen aus 5 Segmenten pro Seite. Zwischen je zwei Segmenten sitzt ein **dünnerer Stift** (Rohr mit kleinerem Durchmesser), der von innen in beide Standardrohre eingeführt wird und dort durch **Federbolzen** gehalten wird.
|
||||
|
||||
- 4 Verbindungen pro Seite × 2 Seiten = **8 Stück**
|
||||
- Stiftlänge: ~100 mm (50 mm Einstecktiefe pro Seite)
|
||||
|
||||
## Geometrie (berechnete Werte bei L=350mm, Breite=700mm, 3 Module)
|
||||
|
||||
| Parameter | Wert | Beschreibung |
|
||||
|-----------|------|-------------|
|
||||
| L | 350 mm | Einheitliche Stangenlänge |
|
||||
| BREITE_AA | 700 mm | Abstand zwischen Längsstangen |
|
||||
| hwA | 350 mm | Halbe Breite (A–A) |
|
||||
| hwQ | 175 mm | Halbe Q-Länge |
|
||||
| dZ | 175 mm | Z-Einzug von A nach Q |
|
||||
| legH | 247.5 mm | Höhe einer Ebene (A→Q oder Q→Boden) |
|
||||
| totalH | 495 mm | Gesamthöhe (~49.5 cm) |
|
||||
| aEnd | 1750 mm | Liegelänge (175 cm) |
|
||||
| step | 700 mm | Modulabstand |
|
||||
|
||||
**Hinweis**: 175 cm Liegelänge ist kürzer als das 2m-Ziel. Optionen:
|
||||
- L auf 400 mm erhöhen → 2.0 m
|
||||
- 4. Modul hinzufügen → 2.45 m (zu lang)
|
||||
- Halbes Modul am Ende
|
||||
|
||||
## Nächste Schritte
|
||||
|
||||
→ Siehe [02-materialauswahl.md](02-materialauswahl.md) für Rohrauswahl
|
||||
→ Siehe [03-kontaktkorrosion.md](03-kontaktkorrosion.md) für Korrosionsschutz
|
||||
→ Siehe [04-gewichtsberechnung.md](04-gewichtsberechnung.md) für Stückliste und Gewichte
|
||||
147
docs/02-materialauswahl.md
Normal file
147
docs/02-materialauswahl.md
Normal file
@@ -0,0 +1,147 @@
|
||||
# Feldbett — Materialauswahl Rohre
|
||||
|
||||
## Anforderungen an die Rohrauswahl
|
||||
|
||||
Das Design erfordert **drei Rohrtypen**, die ineinander passen (Triplet):
|
||||
|
||||
1. **Standardrohr** — Hauptstruktur (alle 37 Stangen)
|
||||
2. **Hülsenrohr** — passt außen über das Standardrohr (für Konnektoren, Stahl)
|
||||
3. **Stiftrohr** — passt innen in das Standardrohr (für Inline-Verbinder)
|
||||
|
||||
### Spielvorgaben
|
||||
|
||||
| Verbindung | Minimum | Maximum | Begründung |
|
||||
|-----------|---------|---------|-----------|
|
||||
| Hülse ID – Standard OD | 1.5 mm | 4.0 mm | Blog stahlshop.de: mind. 2-3mm empfohlen wg. Toleranzen/Schweißnähte |
|
||||
| Standard ID – Stift OD | 1.0 mm | 4.0 mm | Muss steckbar sein, aber nicht zu viel Wackeln |
|
||||
|
||||
## Materialentscheidung: Aluminium Standard + Stahl Hülsen
|
||||
|
||||
### Begründung
|
||||
|
||||
- **Standardrohre aus Alu**: Gewichtsersparnis ~50% gegenüber Vollstahl
|
||||
- **Hülsen (Konnektoren) aus Stahl**: werden zusammengeschweißt (MIG/MAG), einfacher als Alu-WIG
|
||||
- **Stifte aus Alu**: verbinden Alu-Rohre inline, kein Schweißen nötig (Federbolzen)
|
||||
- **Kontaktkorrosion Alu↔Stahl**: muss durch Isolierung/Beschichtung gelöst werden (→ siehe [03-kontaktkorrosion.md](03-kontaktkorrosion.md))
|
||||
|
||||
### Alternative: Alles Stahl
|
||||
|
||||
| Variante | Gewicht | Bemerkung |
|
||||
|----------|---------|-----------|
|
||||
| Alles Stahl (33.7×2.0) | ~27 kg | Robust, kein Korrosionsproblem, schwer |
|
||||
| Alu Standard + Stahl Hülsen (33.7×2.0) | ~14 kg | Überdimensioniert |
|
||||
| Alu Standard + Stahl Hülsen (optimiert) | ~8-10 kg | Richtig dimensioniert |
|
||||
|
||||
## Verfügbare Rohre — Katalog Metallparadies
|
||||
|
||||
### Aluminium Rundrohr (AlMgSi 0.5 / EN AW-6060 T6)
|
||||
|
||||
Quelle: [metallparadies.de/alurohr.html](https://www.metallparadies.de/alurohr.html)
|
||||
|
||||
| OD [mm] | Verfügbare Wandstärken [mm] |
|
||||
|---------|---------------------------|
|
||||
| 15 | 1, 1.5, 2 |
|
||||
| 16 | 1, 1.5, 2, 2.5, 3 |
|
||||
| 18 | 1, 1.5, 2 |
|
||||
| 20 | 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 5 |
|
||||
| 22 | 1, 1.5, 2 |
|
||||
| 25 | 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 5 |
|
||||
| 28 | 1.5, 2, 2.5, 4 |
|
||||
| 30 | 1.5, 2, 2.5, 3, 4, 5 |
|
||||
| 35 | 1.5, 2, 2.5, 3, 4, 5 |
|
||||
| 40 | 1.5, 2, 2.5, 3, 4, 5, 8, 10 |
|
||||
| 45 | 1.5, 2, 2.5, 3, 4, 5, 10 |
|
||||
|
||||
Material: AlMgSi 0.5 (EN AW-6060), Zustand T6:
|
||||
- Streckgrenze Rp0.2 = 150 MPa
|
||||
- Zugfestigkeit Rm = 195 MPa
|
||||
- E-Modul = 69.000 MPa
|
||||
- Dichte = 2.700 kg/m³
|
||||
|
||||
### Stahl Rundrohr (S235JR)
|
||||
|
||||
Quelle: [metallparadies.de/stahl-rundrohr-s235jr.html](https://www.metallparadies.de/stahl-rundrohr-s235jr.html)
|
||||
|
||||
| OD [mm] | Verfügbare Wandstärken [mm] |
|
||||
|---------|---------------------------|
|
||||
| 20 | 2.0 |
|
||||
| 21.3 | 2.0, 2.65, 3.25 |
|
||||
| 25 | 2.0 |
|
||||
| 26.9 | 2.0, 2.6, 3.25 |
|
||||
| 30 | 2.0 |
|
||||
| 33.7 | 2.0, 2.5, 3.25, 4.05 |
|
||||
| 38 | 2.6 |
|
||||
| 40 | 2.0 |
|
||||
| 42.4 | 2.0, 2.5, 3.25, 4.05 |
|
||||
| 44.5 | 2.6 |
|
||||
|
||||
Material: S235JR (Baustahl):
|
||||
- Streckgrenze Rp0.2 = 235 MPa
|
||||
- E-Modul = 210.000 MPa
|
||||
- Dichte = 7.850 kg/m³
|
||||
|
||||
## Triplet-Analyse — Gültige Kombinationen
|
||||
|
||||
Systematische Suche über alle Alu-Standard × Alu-Stift × Stahl-Hülse Kombinationen.
|
||||
Filterkriterien: Biegeauslastung 10-60%, Knick-SF > 5, Spiel in Grenzen.
|
||||
|
||||
**Ergebnis: 230 gültige Triplets gefunden.**
|
||||
|
||||
### Top 20 nach Gewicht
|
||||
|
||||
| # | Standard (Alu) | Stift (Alu) | Hülse (Stahl) | Sp.H [mm] | Sp.S [mm] | σ [MPa] | Ausl. | Knick-SF | Gewicht |
|
||||
|---|---------------|------------|--------------|----------|----------|---------|-------|---------|---------|
|
||||
| 1 | 22×1.0 | 16×1.0 | 30×2.0 | 4.0 | 4.0 | 86.3 | 58% | 124× | 6.9 kg |
|
||||
| 2 | 20×1.5 | 15×1.0 | 26.9×2.0 | 2.9 | 2.0 | 76.2 | 51% | 128× | 7.2 kg |
|
||||
| 3 | **22×1.5** | **15×1.0** | **30×2.0** | **4.0** | **4.0** | **61.7** | **41%** | **173×** | **8.0 kg** |
|
||||
| 4 | 20×2.0 | 15×1.0 | 26.9×2.0 | 2.9 | 1.0 | 61.7 | 41% | 158× | 8.1 kg |
|
||||
| 5 | 20×1.5 | 15×1.0 | 26.9×2.6 | 1.7 | 2.0 | 76.2 | 51% | 128× | 8.1 kg |
|
||||
| 6 | 25×1.0 | 20×1.0 | 33.7×2.5 | 3.7 | 3.0 | 65.8 | 44% | 185× | 8.8 kg |
|
||||
| 7 | 22×2.0 | 15×1.0 | 30×2.0 | 4.0 | 3.0 | 49.6 | 33% | 216× | 9.0 kg |
|
||||
| 8 | 20×2.0 | 15×1.0 | 26.9×2.6 | 1.7 | 1.0 | 61.7 | 41% | 158× | 9.0 kg |
|
||||
| 9 | 28×1.5 | 22×1.0 | 33.7×2.0 | 1.7 | 3.0 | 36.4 | 24% | 374× | 9.5 kg |
|
||||
| 10 | **25×1.5** | **18×1.0** | **33.7×2.5** | **3.7** | **4.0** | **46.6** | **31%** | **261×** | **10.0 kg** |
|
||||
| 11 | 25×1.0 | 20×1.0 | 33.7×3.25 | 2.2 | 3.0 | 65.8 | 44% | 185× | 10.3 kg |
|
||||
| 12 | 28×2.0 | 20×1.0 | 33.7×2.0 | 1.7 | 4.0 | 28.8 | 19% | 472× | 10.8 kg |
|
||||
| 13 | 25×2.0 | 18×1.0 | 33.7×2.5 | 3.7 | 3.0 | 37.1 | 25% | 327× | 11.2 kg |
|
||||
| 14 | 25×1.5 | 18×1.0 | 33.7×3.25 | 2.2 | 4.0 | 46.6 | 31% | 261× | 11.5 kg |
|
||||
| 15 | 30×1.5 | 25×1.0 | 38×2.6 | 2.8 | 2.0 | 31.4 | 21% | 465× | 11.9 kg |
|
||||
|
||||
### Empfohlene Triplets
|
||||
|
||||
#### Sweet Spot: 22×1.5 / 15×1.0 / 30×2.0
|
||||
|
||||
- 41% Auslastung, 173× Knick-Sicherheit, 0.83 mm Durchbiegung
|
||||
- **8.0 kg** Gesamtgewicht
|
||||
- Bedenken: Dünne Wände (1.5mm Standard, 1.0mm Stift) → empfindlich bei Federbolzen-Bohrungen
|
||||
|
||||
#### Robuster Prototyp: 25×1.5 / 18×1.0 / 33.7×2.5
|
||||
|
||||
- 31% Auslastung, 261× Knick-Sicherheit, 0.50 mm Durchbiegung
|
||||
- **10.0 kg** Gesamtgewicht
|
||||
- Genug Wandstärke für Bohrungen, haptisch robuster
|
||||
- 33.7mm Hülse ist DIN-Rohrgröße (häufig verfügbar)
|
||||
|
||||
#### Ursprüngliches Triplet (überdimensioniert): 33.7×2.0 / 26.9×2.0 / 40×2.0
|
||||
|
||||
- 13% Auslastung — stark überdimensioniert
|
||||
- **13.8 kg** (Alu) / **27.1 kg** (Stahl)
|
||||
|
||||
## Festigkeitsvergleich Alu vs. Stahl
|
||||
|
||||
Lastannahmen: 200 kg Personenlast, 6 A-Stangen tragen gleichzeitig, Einzellast mittig auf 350 mm Spannweite.
|
||||
|
||||
| Material | E [GPa] | Rp0.2 [MPa] | σ_biege [MPa] | Auslastung | Durchbiegung | Euler-Knick-SF |
|
||||
|----------|---------|-------------|---------------|-----------|-------------|---------------|
|
||||
| Stahl S235 | 210 | 235 | 19.2 | 8% | 0.06 mm | 2599× |
|
||||
| Alu 6060-T6 | 69 | 150 | 19.2 | 13% | 0.17 mm | 854× |
|
||||
| Alu 6082-T6 | 70 | 260 | 19.2 | 7% | 0.17 mm | 866× |
|
||||
|
||||
**Fazit**: Bei gleichen Querschnitten (33.7×2.0) ist die Biegespannung identisch — nur das Verhältnis zur Streckgrenze ändert sich. Alu biegt sich 3× so viel durch wie Stahl (E-Modul-Verhältnis), aber bei 350 mm Spannweite ist die absolute Durchbiegung <1 mm und irrelevant.
|
||||
|
||||
## Quellen
|
||||
|
||||
- [Metallparadies — Alu Rundrohr Katalog](https://www.metallparadies.de/alurohr.html)
|
||||
- [Metallparadies — Stahl Rundrohr S235JR Katalog](https://www.metallparadies.de/stahl-rundrohr-s235jr.html)
|
||||
- [Metallparadies — Welche Rohre passen ineinander?](https://www.metallparadies.de/info/welche-rohre-passen.html)
|
||||
- [Stahlshop.de Blog — Rohre ineinander stecken](https://blog.stahlshop.de/rohre-ineinander-stecken-worauf-ist-zu-achten-was-muss-ich-bestellen/)
|
||||
139
docs/03-kontaktkorrosion.md
Normal file
139
docs/03-kontaktkorrosion.md
Normal file
@@ -0,0 +1,139 @@
|
||||
# Feldbett — Kontaktkorrosion Alu↔Stahl
|
||||
|
||||
## Das Problem
|
||||
|
||||
Wenn Aluminium (unedles Metall) und Stahl (edleres Metall) in Kontakt kommen und Feuchtigkeit vorhanden ist, entsteht eine **galvanische Zelle**. Das Aluminium wird als Anode angegriffen (Lochfraß).
|
||||
|
||||
Verschärfende Faktoren beim Feldbett:
|
||||
- **Reibung** beim Auf-/Abbau zerstört Schutzschichten (Fretting-Korrosion)
|
||||
- **Outdoor-Nutzung** → Regen, Tau, Schweiß
|
||||
- Alu-Rohre stecken in Stahl-Hülsen → große Kontaktfläche
|
||||
- Spaltkorrosion im Inneren der Verbindung (schwer zu inspizieren)
|
||||
|
||||
## Lösungsansätze
|
||||
|
||||
### A. Physische Trennung (Isolierung)
|
||||
|
||||
#### A1. Kunststoff-Buchsen / Gleitlager (POM/Delrin)
|
||||
|
||||
Nylon- oder POM-Buchse zwischen Alu-Rohr und Stahl-Hülse.
|
||||
|
||||
| | |
|
||||
|---|---|
|
||||
| **Vorteile** | Bester Schutz: kein Metallkontakt; POM ist verschleißfest, günstig, leicht zu drehen; als Presssitz in Stahl-Hülse einsetzbar; austauschbar bei Verschleiß |
|
||||
| **Nachteile** | Muss für jeden Durchmesser gefertigt werden (Drehbank nötig); nimmt Spiel weg (konstruktiv einplanen) |
|
||||
|
||||
#### A2. Schrumpfschlauch auf Alu-Rohrenden
|
||||
|
||||
Dickwandiger Schrumpfschlauch (3:1) über die Einsteckenden.
|
||||
|
||||
| | |
|
||||
|---|---|
|
||||
| **Vorteile** | Sehr günstig, schnell angebracht, nachträglich ersetzbar |
|
||||
| **Nachteile** | Verschleißt bei häufigem Stecken (50-200 Zyklen); erhöht OD um ~0.5-1 mm |
|
||||
|
||||
#### A3. PTFE-Band (Teflonband)
|
||||
|
||||
Einige Lagen Teflonband auf die Einsteckenden wickeln.
|
||||
|
||||
| | |
|
||||
|---|---|
|
||||
| **Vorteile** | Extrem günstig, überall erhältlich, gute Gleiteigenschaften |
|
||||
| **Nachteile** | Verschleißt schnell, muss regelmäßig erneuert werden |
|
||||
|
||||
#### A4. Gummitüllen / O-Ringe
|
||||
|
||||
| | |
|
||||
|---|---|
|
||||
| **Vorteile** | Dichten gegen Wasser ab, verhindern Klappern |
|
||||
| **Nachteile** | Werden bei Last gequetscht, Verfügbarkeit in Sondergrößen |
|
||||
|
||||
### B. Oberflächenbehandlung
|
||||
|
||||
#### B1. Alu eloxieren / hartanodisieren
|
||||
|
||||
Erzeugt harte Al₂O₃-Schicht (20-50 µm).
|
||||
|
||||
| | |
|
||||
|---|---|
|
||||
| **Vorteile** | Extrem verschleißfest, übersteht Reibung; elektrisch isolierend → unterbricht galvanische Zelle; professionell, dauerhaft |
|
||||
| **Nachteile** | Kostet ~5-15 EUR pro Teil (Lohneloxierung); muss vor Zusammenbau erfolgen |
|
||||
|
||||
#### B2. Stahl-Hülsen verzinken
|
||||
|
||||
Feuerverzinkung oder galvanische Verzinkung.
|
||||
|
||||
| | |
|
||||
|---|---|
|
||||
| **Vorteile** | Zink als Opferanode schützt Alu UND Stahl; günstig (~2-5 EUR/kg) |
|
||||
| **Nachteile** | Schichtdicke kann Passung beeinflussen (+50-100 µm) |
|
||||
|
||||
#### B3. Pulverbeschichtung der Stahl-Hülsen
|
||||
|
||||
Epoxy/Polyester-Pulverlack.
|
||||
|
||||
| | |
|
||||
|---|---|
|
||||
| **Vorteile** | Robuste Isolierschicht, optisch ansprechend |
|
||||
| **Nachteile** | Schichtdicke 60-120 µm → Passung einplanen; kann bei Reibung abplatzen |
|
||||
|
||||
### C. Materialwechsel
|
||||
|
||||
#### C1. Hülsen auch aus Alu (WIG-schweißen)
|
||||
|
||||
| | |
|
||||
|---|---|
|
||||
| **Vorteile** | Kein Materialmix = keine Kontaktkorrosion; leichter |
|
||||
| **Nachteile** | Braucht WIG-Schweißgerät + Erfahrung; Schweißnähte schwächen Material (HAZ ~50% Festigkeitsverlust); Hülse ist aber nicht das tragende Teil |
|
||||
|
||||
#### C2. Hülsen aus Edelstahl (V2A / 1.4301)
|
||||
|
||||
| | |
|
||||
|---|---|
|
||||
| **Vorteile** | Alu↔Edelstahl weniger kritisch als Alu↔Baustahl (geringere Potentialdifferenz); kein Rost am Stahl; bei Metallparadies verfügbar |
|
||||
| **Nachteile** | Teurer, schwerer zu schweißen; Kontaktkorrosion nicht eliminiert, nur reduziert |
|
||||
|
||||
#### C3. Hülsen aus GFK/CFK-Rohr (Faserverbund)
|
||||
|
||||
| | |
|
||||
|---|---|
|
||||
| **Vorteile** | Kein Metall = null Kontaktkorrosion; extrem leicht |
|
||||
| **Nachteile** | Nicht schweißbar → müsste geklebt werden (Epoxy); Verfügbarkeit fraglich; Bruchverhalten spröde |
|
||||
|
||||
### D. Schmierung / Fett
|
||||
|
||||
#### D1. Korrosionsschutzfett (Tectyl, Mike Sanders)
|
||||
|
||||
| | |
|
||||
|---|---|
|
||||
| **Vorteile** | Sperrt Feuchtigkeit aus; gleichzeitig Schmierung; günstig |
|
||||
| **Nachteile** | Muss regelmäßig erneuert werden; schmiert (unhandlich) |
|
||||
|
||||
#### D2. Lanolinspray (Fluid Film, Timemax)
|
||||
|
||||
| | |
|
||||
|---|---|
|
||||
| **Vorteile** | Kriechfähig, dringt in Spalte ein; Langzeitschutz (Marine-bewährt) |
|
||||
| **Nachteile** | Regelmäßig nachsprühen |
|
||||
|
||||
## Empfohlene Kombination (Dreifach-Absicherung)
|
||||
|
||||
1. **Alu-Rohre hartanodisieren** (B1) — dauerhafter Verschleiß- und Korrosionsschutz, elektrische Isolation
|
||||
2. **POM-Buchsen in Stahl-Hülsen** (A1) — kein direkter Metall-Metall-Kontakt, austauschbar
|
||||
3. **Stahl-Hülsen verzinken** (B2) — Backup-Schutz, Opferanoden-Effekt
|
||||
|
||||
Auch wenn eine Schicht versagt, schützen die anderen beiden weiterhin.
|
||||
|
||||
### Alternative: Materialwechsel
|
||||
|
||||
Hülsen komplett aus Alu (C1) → eliminiert das Problem. Machbar, da Hülsen nicht das tragende Teil sind. Erfordert WIG-Schweißen.
|
||||
|
||||
## Quellen
|
||||
|
||||
- [Kontaktkorrosion Aluminium und Edelstahl — edelstahlrohrshop.com](https://www.edelstahlrohrshop.com/blog/service/kontaktkorrosion-von-aluminium-und-edelstahl.html)
|
||||
- [Aluminium-Edelstahl Kontaktkorrosion vermeiden — hausjournal.net](https://www.hausjournal.net/kontaktkorrosion-aluminium-edelstahl)
|
||||
- [Kontaktkorrosion bei Aluminium und Stahl — heimwerk.org](https://heimwerk.org/kontaktkorrosion-aluminium-stahl)
|
||||
- [Galvanische Korrosion vermeiden — iwofr.org](https://iwofr.org/de/galvanische-korrosion-vermeiden/)
|
||||
- [Kontaktkorrosion Arbeitsblatt — feuerverzinken.com](https://www.feuerverzinken.com/praxiswissen/arbeitsblaetter-feuerverzinken/kontaktkorrosion)
|
||||
- [Lochfraßvermeidung Alu/Stahl — womobox.de](https://womobox.de/forum/thread/8409-lochfra%C3%9Fvermeidung-bei-verbindung-alu-stahl/)
|
||||
- [Korrosionsschutz von Aluminium — aluminium-guide.com](https://aluminium-guide.com/de/zashhita-ot-korrozii-po-evrokodu-9-alyuminij-v-kontakte-s-metallami/)
|
||||
103
docs/04-gewichtsberechnung.md
Normal file
103
docs/04-gewichtsberechnung.md
Normal file
@@ -0,0 +1,103 @@
|
||||
# Feldbett — Gewichtsberechnung & Stückliste
|
||||
|
||||
## Konfiguration
|
||||
|
||||
- Stangenlänge L = 350 mm
|
||||
- Breite A–A = 700 mm
|
||||
- Module = 3
|
||||
- Liegelänge = 1750 mm
|
||||
- Höhe = 495 mm
|
||||
- Hülsenlänge (Konnektoren) = 40 mm
|
||||
- Stiftlänge (Inline-Verbinder) = 100 mm
|
||||
|
||||
## Stückliste
|
||||
|
||||
### Standardrohre (alle identisch, je 350 mm lang)
|
||||
|
||||
| Typ | Funktion | Anzahl | Herleitung |
|
||||
|-----|----------|--------|-----------|
|
||||
| A | Längsstangen | 10 | 5 pro Seite × 2 |
|
||||
| Q | Querstreben | 3 | 1 pro Modul |
|
||||
| D | Diagonalen | 12 | 4 pro Modul × 3 |
|
||||
| B | Beine | 12 | 4 pro Modul × 3 |
|
||||
| **Summe** | | **37** | |
|
||||
|
||||
### Stift-Verbinder (Inline, je 100 mm)
|
||||
|
||||
| Funktion | Anzahl | Herleitung |
|
||||
|----------|--------|-----------|
|
||||
| A-Stangen verbinden | 8 | (5-1) pro Seite × 2 |
|
||||
|
||||
### Konnektoren
|
||||
|
||||
| Typ | Anzahl | Hülsen pro Stück | Hülsen gesamt |
|
||||
|-----|--------|-----------------|--------------|
|
||||
| C1 (A↔D / Fuß) | 24 | 2 | 48 |
|
||||
| C2 (Q↔D↔B) | 6 | 4 | 24 |
|
||||
| **Summe** | **30** | | **72** |
|
||||
|
||||
## Gewichtsberechnung — Variante: Alles Stahl (Triplet 33.7/26.9/40)
|
||||
|
||||
| Komponente | Rohr | Anz. | Einzelgewicht | Gesamt |
|
||||
|-----------|------|------|--------------|--------|
|
||||
| Standardrohre | 33.7×2.0 S235 | 37 | 547 g | 20.248 g |
|
||||
| Stifte | 26.9×2.0 S235 | 8 | 123 g | 983 g |
|
||||
| Hülsen C1+C2 | 40×2.0 S235 | 72 | 75 g | 5.398 g |
|
||||
| Kleinteile | — | — | — | 500 g |
|
||||
| **Gesamt** | | | | **27.128 g = 27.1 kg** |
|
||||
|
||||
### Bestellmenge Stahl
|
||||
|
||||
| Rohr | Meter | Bestellen |
|
||||
|------|-------|----------|
|
||||
| 33.7×2.0 | 12.95 m | 13 m (+Verschnitt) |
|
||||
| 26.9×2.0 | 0.80 m | 1 m |
|
||||
| 40×2.0 | 2.88 m | 3 m |
|
||||
|
||||
## Gewichtsberechnung — Variante: Alu Standard + Stahl Hülsen (Triplet 33.7/26.9/40)
|
||||
|
||||
| Komponente | Material | Anz. | Gesamt |
|
||||
|-----------|----------|------|--------|
|
||||
| Standardrohre 33.7×2.0 × 350mm | Alu | 37 | 6.964 g |
|
||||
| Stifte 26.9×2.0 × 100mm | Stahl | 8 | 983 g |
|
||||
| Hülsen 40×2.0 × 40mm | Stahl | 72 | 5.398 g |
|
||||
| Kleinteile | — | — | 500 g |
|
||||
| **Gesamt** | | | **13.845 g = 13.8 kg** |
|
||||
|
||||
Ersparnis gegenüber Vollstahl: **13.3 kg (49%)**
|
||||
|
||||
## Gewichtsberechnung — Optimierte Alu-Triplets
|
||||
|
||||
### Leichtestes: Alu 22×1.0 / 16×1.0 / Stahl 30×2.0
|
||||
|
||||
| Komponente | Anz. | Gesamt |
|
||||
|-----------|------|--------|
|
||||
| Standardrohre 22×1.0 × 350mm (Alu) | 37 | 2.307 g |
|
||||
| Stifte 16×1.0 × 100mm (Alu) | 8 | 102 g |
|
||||
| Hülsen 30×2.0 × 40mm (Stahl) | 72 | 3.977 g |
|
||||
| Kleinteile | — | 500 g |
|
||||
| **Gesamt** | | **6.886 g = 6.9 kg** |
|
||||
|
||||
### Sweet Spot: Alu 22×1.5 / 15×1.0 / Stahl 30×2.0
|
||||
|
||||
| Komponente | Anz. | Gesamt |
|
||||
|-----------|------|--------|
|
||||
| Standardrohre 22×1.5 × 350mm (Alu) | 37 | 3.378 g |
|
||||
| Stifte 15×1.0 × 100mm (Alu) | 8 | 95 g |
|
||||
| Hülsen 30×2.0 × 40mm (Stahl) | 72 | 3.977 g |
|
||||
| Kleinteile | — | 500 g |
|
||||
| **Gesamt** | | **7.950 g = 8.0 kg** |
|
||||
|
||||
### Robuster Prototyp: Alu 25×1.5 / 18×1.0 / Stahl 33.7×2.5
|
||||
|
||||
| Komponente | Anz. | Gesamt |
|
||||
|-----------|------|--------|
|
||||
| Standardrohre 25×1.5 × 350mm (Alu) | 37 | 4.605 g |
|
||||
| Stifte 18×1.0 × 100mm (Alu) | 8 | 116 g |
|
||||
| Hülsen 33.7×2.5 × 40mm (Stahl) | 72 | 4.745 g |
|
||||
| Kleinteile | — | 500 g |
|
||||
| **Gesamt** | | **9.966 g = 10.0 kg** |
|
||||
|
||||
## Hinweis zu Wandstärken und Federbolzen
|
||||
|
||||
Dünne Wände (1.0–1.5 mm) werden durch Federbolzen-Bohrungen geschwächt. Bei einem Standardrohr mit 1.0 mm Wandstärke und einem 4 mm Federbolzen-Loch verbleibt sehr wenig Material. Empfehlung für Prototyp: mindestens 1.5 mm Wandstärke am Standardrohr.
|
||||
77
docs/05-original-scripts.md
Normal file
77
docs/05-original-scripts.md
Normal file
@@ -0,0 +1,77 @@
|
||||
# Feldbett — Originale FreeCAD Scripts
|
||||
|
||||
## Herkunft
|
||||
|
||||
Die Scripts wurden in Claude Web erstellt und als Ausgangspunkt für die Konstruktion verwendet. Sie liegen als Kopie im Projektordner unter `scripts/original/`.
|
||||
|
||||
**Achtung**: Die Originalscripts verwenden L=35 mm (Millimeter) statt der realen L=350 mm. Alle Maße sind um Faktor 10 zu klein. Dies war ein Modellmaßstab, der bei der Weiterentwicklung korrigiert werden muss.
|
||||
|
||||
## Dateiübersicht
|
||||
|
||||
### `scripts/original/feldbett.py`
|
||||
|
||||
**Zweck**: Gesamtstruktur des Feldbetts als FreeCAD-Makro.
|
||||
|
||||
- Erzeugt alle Stangen (A, Q, D, B, F) als Hohlrohre
|
||||
- Farbcodierung: A=blau, D=grün, Q=amber, B=lila, F=grau
|
||||
- A-Stangen sind **durchgehend** (nicht segmentiert) — muss geändert werden
|
||||
- Berechnet und gibt Geometrie-Kontrollwerte aus
|
||||
|
||||
**Bekannte Probleme**:
|
||||
- Maßstab falsch (mm statt cm)
|
||||
- A-Stangen nicht segmentiert
|
||||
- Keine Konnektoren dargestellt
|
||||
|
||||
### `scripts/original/feldbett_connectors.py`
|
||||
|
||||
**Zweck**: Connector v1 — Kugelknoten mit Rohrstutzen.
|
||||
|
||||
- Connector 1: Kugelförmiger Hub + Stutzen für A und D
|
||||
- Connector 2: Kugelförmiger Hub + Stutzen für Q (durchlaufend), D, B
|
||||
- Durchgangsbohrungen für Rohre
|
||||
- Design für 3D-Druck oder Aluminiumguss
|
||||
- Optionale Verrundung (Fillet)
|
||||
|
||||
**Status**: Konzeptstudie, durch v2 ersetzt.
|
||||
|
||||
### `scripts/original/feldbett_connectors_v2.py`
|
||||
|
||||
**Zweck**: Connector v2 — Schweißbare Hülsen auf Gehrung.
|
||||
|
||||
- Connector 1: 2 Hülsen (A + D), auf Gehrung, zusammengeschweißt
|
||||
- Connector 2: 4 Hülsen (Q-links, Q-rechts, D, B), sternförmig geschweißt
|
||||
- Spannstift-Bohrungen modelliert
|
||||
- Enthält Belastungsrechnung (200 kg, SF=2)
|
||||
- Berechnet Sägewinkel für Gehrungsschnitte
|
||||
- Einzelteile-Ansicht der C2-Hülsen
|
||||
|
||||
**Berechnete Werte** (bei L=35 mm, Maßstab falsch):
|
||||
- Einstecktiefe: 45 mm
|
||||
- Hülsen-DA: 32 mm
|
||||
- Spannstift: 6 mm Durchmesser
|
||||
- Material: Stahl S235, Streckgrenze 235 N/mm²
|
||||
|
||||
### `scripts/original/feldbett_fem.py`
|
||||
|
||||
**Zweck**: FEM-Simulation für Connector 2.
|
||||
|
||||
- Setzt FreeCAD FEM-Analysis auf (CalculiX-Solver)
|
||||
- Material: Stahl S235 (E=210.000 MPa)
|
||||
- Vereinfachter Connector 2 als Solid
|
||||
- Einspannung an Q-Ende, Kräfte an D- und B-Stutzen
|
||||
- Mesh: Netgen, quadratische Tetraeder
|
||||
- Face-Referenzen sind Platzhalter (müssen in GUI angepasst werden)
|
||||
|
||||
**Voraussetzungen**: FreeCAD ≥ 0.20, CalculiX installiert.
|
||||
|
||||
## Quellverzeichnis
|
||||
|
||||
```
|
||||
scripts/original/
|
||||
├── feldbett.py ← Gesamtstruktur
|
||||
├── feldbett_connectors.py ← Connector v1 (Kugelknoten)
|
||||
├── feldbett_connectors_v2.py ← Connector v2 (Schweißhülsen)
|
||||
└── feldbett_fem.py ← FEM-Simulation
|
||||
```
|
||||
|
||||
Originale Quelldateien: `~/Downloads/feldbett*.py`
|
||||
50
docs/06-offene-fragen.md
Normal file
50
docs/06-offene-fragen.md
Normal file
@@ -0,0 +1,50 @@
|
||||
# Feldbett — Offene Entscheidungen & nächste Schritte
|
||||
|
||||
## Offene Entscheidungen
|
||||
|
||||
### 1. Rohr-Triplet festlegen
|
||||
|
||||
Kandidaten (siehe [02-materialauswahl.md](02-materialauswahl.md)):
|
||||
|
||||
| Option | Standard (Alu) | Stift (Alu) | Hülse (Stahl) | Gewicht | Auslastung |
|
||||
|--------|---------------|------------|--------------|---------|-----------|
|
||||
| Sweet Spot | 22×1.5 | 15×1.0 | 30×2.0 | 8.0 kg | 41% |
|
||||
| Robuster Prototyp | 25×1.5 | 18×1.0 | 33.7×2.5 | 10.0 kg | 31% |
|
||||
| Überdimensioniert | 33.7×2.0 | 26.9×2.0 | 40×2.0 | 13.8 kg | 13% |
|
||||
|
||||
**Zu bedenken**: Wandstärke vs. Federbolzen-Bohrungen, Haptik, Verfügbarkeit.
|
||||
|
||||
### 2. Liegelänge optimieren
|
||||
|
||||
Aktuell 175 cm bei 3 Modulen × L=350 mm. Optionen:
|
||||
- L = 400 mm → 200 cm (exakt 2 m) bei 3 Modulen, aber Stangen werden 40 cm
|
||||
- L = 350 mm + 4 Module → 245 cm (zu lang?)
|
||||
- Asymmetrisches Endmodul?
|
||||
|
||||
### 3. Korrosionsschutz-Strategie
|
||||
|
||||
Siehe [03-kontaktkorrosion.md](03-kontaktkorrosion.md). Favoriten:
|
||||
- Hartanodisieren + POM-Buchsen + Verzinken (Dreifach-Absicherung)
|
||||
- Oder: Hülsen auch aus Alu (WIG-schweißen) → Problem eliminieren
|
||||
|
||||
### 4. Liegefläche
|
||||
|
||||
Noch nicht besprochen. Optionen:
|
||||
- Textilbespannung (wie Bundeswehr-Feldbett)
|
||||
- Gurtband-Bespannung
|
||||
- Lattenrost-artige Querleisten
|
||||
|
||||
### 5. FreeCAD-Scripts aktualisieren
|
||||
|
||||
- Maßstab auf reale Werte korrigieren
|
||||
- A-Stangen segmentieren
|
||||
- Inline-Stift-Verbinder modellieren
|
||||
- Connector-Winkel und Gehrungsschnitte für neues Triplet berechnen
|
||||
- Parameter zentralisieren (ein config-Modul statt Duplikation)
|
||||
|
||||
## Nächste Schritte
|
||||
|
||||
1. **Triplet und Liegelänge festlegen** → Grundlage für alle weiteren Berechnungen
|
||||
2. **Scripts konsolidieren und korrigieren** → parametrisch, zentralisierte Config
|
||||
3. **Korrosionsschutz entscheiden** → beeinflusst Passungsberechnung (Beschichtungsdicken)
|
||||
4. **Prototyp-Planung** → Bestellliste, Werkzeugbedarf, Arbeitsschritte
|
||||
80
docs/07-freecad-anleitung.md
Normal file
80
docs/07-freecad-anleitung.md
Normal file
@@ -0,0 +1,80 @@
|
||||
# Feldbett — FreeCAD Anleitung
|
||||
|
||||
## Voraussetzungen
|
||||
|
||||
- **FreeCAD 1.1.0** (installiert als Flatpak: `org.freecad.FreeCAD`)
|
||||
|
||||
## Scripts ausführen
|
||||
|
||||
### Methode 1: Makro-Dialog (einfachste)
|
||||
|
||||
1. FreeCAD öffnen
|
||||
2. Menü → **Makro** → **Makro ausführen...**
|
||||
3. Navigiere zu `~/projects/feldbett/scripts/`
|
||||
4. Wähle Script → **Ausführen**
|
||||
|
||||
### Methode 2: Python-Konsole
|
||||
|
||||
1. FreeCAD öffnen
|
||||
2. Menü → **Ansicht** → **Paneele** → **Python-Konsole** aktivieren
|
||||
3. In der Konsole:
|
||||
```python
|
||||
exec(open("/home/ameyer/projects/feldbett/scripts/feldbett_struktur.py").read())
|
||||
```
|
||||
|
||||
### Methode 3: Kommandozeile (ohne GUI, für Tests)
|
||||
|
||||
```bash
|
||||
# Headless — nur Geometrie-Berechnung und Konsolen-Output
|
||||
flatpak run --command=FreeCADCmd org.freecad.FreeCAD ~/projects/feldbett/scripts/feldbett_struktur.py
|
||||
```
|
||||
|
||||
## Verfügbare Scripts
|
||||
|
||||
### `feldbett_struktur.py` — Gesamtansicht
|
||||
|
||||
Zeigt das komplette Feldbett mit allen Rohren:
|
||||
- **Blaue** Rohre (A) = Längsstangen (segmentiert)
|
||||
- **Orange** Rohre = Stift-Verbinder (in den A-Stangen)
|
||||
- **Amber** Rohre (Q) = Querstreben
|
||||
- **Grüne** Rohre (D) = Diagonalen
|
||||
- **Lila** Rohre (B) = Beine
|
||||
- **Rot-orange** Hülsen = Connector 1 (an Knotenpunkten)
|
||||
- **Blau-grün** Hülsen = Connector 2 (an Q-Enden)
|
||||
|
||||
Tipp: Im **Modellbaum** (links) sind alle Teile in Gruppen sortiert. Mit **Leertaste** einzelne Gruppen ein-/ausblenden.
|
||||
|
||||
### `feldbett_konnektoren.py` — Detailansicht
|
||||
|
||||
Zeigt die drei Verbindungstypen nebeneinander:
|
||||
- **Links**: Connector 1 mit Demo-Rohren (halbtransparent)
|
||||
- **Mitte**: Connector 2 komplett + Einzelteile (explodiert)
|
||||
- **Rechts**: Inline-Stift zwischen zwei A-Rohren
|
||||
|
||||
## Navigation in FreeCAD
|
||||
|
||||
| Aktion | Maus / Tastatur |
|
||||
|--------|----------------|
|
||||
| Drehen | Mittlere Maustaste gedrückt + bewegen |
|
||||
| Verschieben | Mittlere Maustaste + Shift + bewegen |
|
||||
| Zoomen | Scrollrad |
|
||||
| Alles zeigen | V, F (oder Menü → Ansicht → Alles anzeigen) |
|
||||
| Objekt auswählen | Linksklick |
|
||||
| Objekt messen | Menü → Part → Measure (Abstand, Winkel) |
|
||||
|
||||
## Exportieren
|
||||
|
||||
- **STL** (3D-Druck): Objekt auswählen → Datei → Export → `.stl`
|
||||
- **STEP** (CAD-Austausch): Datei → Export → `.step`
|
||||
- **Bild**: Menü → Ansicht → Screenshot erstellen
|
||||
|
||||
## Rohrtriplet "Komfortabel"
|
||||
|
||||
| Typ | Material | OD×Wand | ID | Verwendung |
|
||||
|-----|----------|---------|-----|-----------|
|
||||
| Standard | Alu 6060-T6 | 25×1.5 | 22.0 | Alle 37 Strukturrohre |
|
||||
| Stift | Alu 6060-T6 | 18×1.0 | 16.0 | 8 Inline-Verbinder |
|
||||
| Hülse | Stahl S235 | 33.7×2.5 | 28.7 | 72 Hülsenstücke (Konnektoren) |
|
||||
|
||||
Spiel Hülse↔Standard: 3.7 mm (1.85 mm pro Seite)
|
||||
Spiel Standard↔Stift: 4.0 mm (2.0 mm pro Seite)
|
||||
Reference in New Issue
Block a user