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04.06.2018

Über den Atlantik: Entwicklung und Fertigung eines autonom und energieautark fahrendem Segelboot

 
Technik lernt segeln. Das ist der Wahlspruch des Sailing Teams Darmstadt, dass sich zur Aufgabe gemacht hat ein Segelboot zu entwickeln und zu bauen, das autonom und energieautark den Atlantik überqueren kann. Dafür arbeiten verschiedene Teams für die folgenden Bereiche: Energieversorgung, Kursfindung, Elektronik, Regelungstechnik, Mechanik, Organisation und Software. Der German RepRap X1000 3D-Drucker unterstützt das Sailing Team dabei.
 
Im Jahre 2008 wurde das Projekt ins Leben gerufen, sodass innerhalb der letzten 9 Jahre bereits umfangreiche Erfahrungen im Bereich der autonomen Navigationsentwicklung gemacht werden konnten. Mittlerweile ist das Team auf 40 Mitglieder angewachsen.
 
Abbildung 1: 3d-gedruckter Prototyp des Segelboots
 
Im Rahmen der World Robotics Sailing Championships 2013 in Brest, Frankreich, segelte bereits der erste, 110cm kleine Prototyp des Sailing Teams 7 Kilometer unbemannt über den Atlantik. Dabei segelte das Boot vorgegebene GPS-Koordinaten an und bewältigte alle Aufgaben, für die gewöhnlich ein Mensch an Bord sein muss, selbst. Seit 2015 wird nun an einem größeren Nachfolgemodell gearbeitet, welches dann Atlantik überqueren wird.
 
Abbildung 2: Der German RepRap x1000 druckt den Prototypen mit PET-G
 
Der 3D-Druck wird in verschiedenen Bereichen eingesetzt: neben kostengünstigen und schnellen Prototypen, werden auch komplexere Funktionsbauteile für geringe Belastungen hergestellt. Als weiteres Anwendungsgebiet etabliert sich die Herstellung von Bauteilen für den Messebau, aktuell das komplette Rumpfmodell des Segelbootes für einen Demonstrator des Bootes zur Darstellung des Segelverhaltens des fertigen Bootes.
Die Vorteile des 3D-Druckverfahrens sind vielfältig. Mithilfe der Technologie können schnell komplexe und ultraleichte Bauteile hergestellt werden. Durch die Begutachtung und Bewertung der gedruckten Realteile werden sowohl das Verständnis über Kraftflüsse, als auch Optimierungsmöglichkeiten des Bauteils näher gebracht.
 
Abbildung 3: Motor und Getriebe des Prototyps einschließlich Elektronik
Für dieses Projekt wurde mit dem German RepRap X1000 vor allem mit dem PET-G Material gearbeitet, da dieses wesentlich stabiler gegenüber langsamer thermischer Verformung ist als andere Materialien. Das PET-G besticht durch eine hohe Bruchfestigkeit und Formbeständigkeit bei einer Temperatur bis etwa 80 °C. Das Material lässt sich ähnlich problemlos wie PLA verarbeiten und besitzt ebenso eine extrem hohe Oberflächenqualität, welche bei entsprechendem Gebrauch eine Nachbearbeitung der Objekte überflüssig macht. Außerdem haftet das Material sehr gut auf der Standard PET Folie und zeichnet sich dadurch aus, dass es nahezu weder Verzug noch Warping gibt. Das PET-G ist nach Brandschutzvorschrift B1 als schwer entflammbar klassifiziert, was im Falle des Sailing Teams wichtig für das Einsetzen der Elektrik ist. Für das Getriebe sowie verschiedene kleinere Einbauteile kam außerdem PLA Filament zum Einsatz.
 
Abbildung 4: Prototyp mit Supportmaterial
 
Für das Projekt mit dem Sailing Team der TU Darmstadt hat sich die WDS Software & Service GmbH aus Pulheim bei Köln, ein verifizierter Partner von German RepRap, zur Verfügung gestellt.
 
Vom 20. bis 22. Juni wird live auf der Rapid.Tech Messe in Erfurt ein Segelboot-Demonstrator auf dem German RepRap X1000 gedruckt. Der bereits mit Elekronik, Motor & Getriebe ausgestattete Segelbootdemonstrator wird ebenfalls vom Sailing Team der TU Darmstadt persönlich auf dem Stand präsentiert: Halle2, Stand 321.
 
Weitere Informationen:
Lena Wietfeld
Tel.: +49 89 24 88 986 - 0

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