FOKUSPROJEKT SPACE BOK MIT 3D DRUCK VON 3D-MODEL AG
Über Space Bok
Space Bok ist ein 9-monatiges Projekt der ETH Zürich und der ZHAW School of Engineering. In dieser Zeit hat ein multidisziplinäres Team von 8 Maschinenbau-, 2 Elektrotechnik- und 2 Systemtechnikstudenten ein kompletter, funktionsfähiger Prototyp entworfen und konstruiert. Space Bok hat sich mit dem Thema von «Legged Locomotion» auseinandergesetzt und einen Prototyp vom vierbeinigen Sprungroboter gebaut.
Herausforderungen
Die Zeit für das Durchführen eines solchen Projekts ist sehr knapp. Deswegen wurde der 3D-Drucker in der Konzeptphase fast ohne Unterbruch gebraucht. Mit sämtlichen «low fidelity» Prototypen konnten viele Ansätze validiert und genau ausgearbeitet werden.
«Öfters passiert es, dass man sich die Geometrie von einem Teil nicht vorstellen kann. Wenn man das Modell in der Hand hat, sieht man gleich, was daran richtig und falsch ist. »
Bei einem Sprungroboter spielt das Gewicht eine entscheidende Rolle. Zum Beispiel bei Motoren und Batterien kann man kein Gewicht sparen. Deswegen muss man bei den restlichen Bauteilen ganz genau schauen, dass man kein unnötiges Gewicht einplant. In der Regel steigert eine Gewichtsenkung die Komplexität des Bauteils.
Da die Konstruktion eine grosse Menge an solchen mechanisch komplexen Bauteilen benötigte, wäre die konventionelle Fertigung sehr anstrengend und auch kostspielig. Bei dem 3D-Druck hingegen kann man beliebige Geometrien problemlos umsetzen.
Bei dem Absprung und bei der Landung ist die Beanspruchung von den Zentralen Bauteilen sehr hoch. Deswegen mussten diese aus hochfesten Aluminium, beziehungsweise aus Carbon gefertigt werden. Hingegen alles andere, was nicht Beansprucht wird, wurde 3D-gedruckt.
Die Zeitflexibilität des 3D-Drucks hat dem Projekt ermöglicht, die Fertigungsphase in mehrere Blöcke aufzuteilen. Die Herstellung von konventionell gefertigten Bauteilen dauert mehrere Wochen oder sogar Monate. Im Vergleich dazu, wenn man die Option hat, irgendetwas Vorort zu konstruieren, können die Bauteile nach dem eigentlichen «Design Freeze» immer noch entworfen und verbessert werden. Das hat wieder sehr viel Zeit gespart, da man diese konstruiert hat und ein paar Stunden später schon montieren konnte.
Resultat
Dank der frühen Validierung von Konzepten und Ansätzen wurde im Rahmen des Projektes ein funktionierender Prototyp eines Roboters konstruiert. Dieser ist kann statisch laufen, dynamisch hüpfen und bis 80cm hoch in die Luft springen.
Weiterführende Links
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