Archimedes Wind Turbine

Ich bin zwar kein Fussballfan, aber wenn man schonmal die Vorlage hat... (Danke an Hofei für die Titelbilder) Update: 11.05.2024 Die Files für Konsole und Deckel hinten ausgetauscht, waren nicht 16mm. Sorry Update: 13.08.2024 Ein paar Fahnen hinzugefügt: Archimedes Wind Turbine (New Vanes) Update:02.06.2025 Konsole mit FreeCAD 1.0.1 überarbeitet. Parametrierbare Länge von 30mm bis ???mm

Hier handelt es sich um ein Windspiel, das man frei gestalten kann (siehe Beispiele). Inspiriert von dieser Archimedesspirale habe ich das an meine Vorstellung etwas angepasst.

Gedruckt habe ich mit PETG (wg. Outdoor), sliced mit dem Prusaslicer 2.7.4. Meine Zeichnungen habe ich mit FreeCAD erstellt (liegen bei).

Material: 2 Inbusschrauben M2,5 x 10mm 2 Muttern M2,5 2 Madenschrauben M3 x 4mm 2 Madenschrauben M3 x 5mm 4 Inbusschrauben M4 x 30mm 4 Mutter M4 1 Messingstange 4mm x 83mm (Steg - Halter) 1 Messingstange 4mm x 188mm (Halter - Archimedes Spirale) Die Schrauben und Muttern sollten bei Outdoor-Montage aus Edelstahl sein. Eine kleine Tube Sekundenkleber (Gel)

Werkzeug: Bohrer 4mm Bohrer 4,2mm Inbus 1.8 (für M3 Madenschrauben) Inbus 2.0 (für M2,5 Inbusschrauben) Inbus 3.0 (für M4 Inbusschrauben) 2 Wäscheklammern Schraubstock(?)

Filament: PETG (Weil das Hitze- und UV-beständiger als PLA ist). Nozzle 0,4mm Layer 0,2mm Infill 15% Farben: Schwarz , Weiß , Rot , Gelb-Transparent

Achtung: Die 3mf-Files wurden für den Drucker Prusa MK4 gemacht, ggf. anpassen. Deshalb habe ich die Plattenbelegung als STL-File mal dazu gepackt.

Spirale: Gibt es nur als stl- und 3mf-File Unten Schwarz, ab Schicht 267 Rot, ab Schicht 533 Gelb Layer 0,2mm Boden u. Oben 5 Schichten Vertikal reichen hier 3 Schichten Archimedes_152.stl Archimedes_152_33_33_33_DE_MK4.3mf

Halter: Alle Teile, die man benötigt, die Abstandshalter sind doppelt (Weil man die im Gras oder auf der Strasse selten wieder findet). Halter_05+Deckel_05_+_Abstandshalter.stl Halter_05+Deckel_05_+_Abstandshalter.3mf

Fahnen: Die Logos habe ich im Slicer aufgesetzt, wenn man nur 2 Farben druckt, ist das einfacher. Fahnen (1,8mm Gesamthöhe, 0,6mm für SVGs und Rand) Fahne_139_1.8_0.6_DFB_V02_A+B.3mf Fahne_139_1.8_0.6_DFB_V02_A+B.stl Fahne_139_1.8mm_Leer_V02_A.FCStd Fahne_139_1.8_0.6_leer_V02_A.stl

Konsole: Beide Ausrichtungen, incl. Klemmring und Wandhalterung. Layer 0,2mm Infill 15% Füllmuster Gradlinig Perimeter 5 Schichten (Vertikal, Boden, Oben) Parametrierbar in FreeCAD mittels Spreadsheet. Konsole_V05_Vorn_+_Hinten_blank.3mf Konsole_V05_Vorn_+_Hinten_Text.3mf Konsole_V05_Vorn_+_Hinten_Blank.stl

Fangen wir mal mit dem dekorativsten an, der Archimedesspirale. Die Spirale selbst kommt von hier: https://www.thingiverse.com/thing:2872736 und an die Größe der Spirale von Stuart800 angepasst. Das liegt daran, damit man den Halter noch aufs Druckbett bekommt. Ich habe die Spirale mit großzügigen Support gedruckt, aber nicht zur Unterstützung sondern um die Flügelkanten unten zu halten. Erklärung: Die Flügelkanten zogen sich bei mir nach oben (Heißes Filament auf kaltes Filament). Und irgendwann war die Spannung so groß das die Flügelkante neben die Düse gesprungen ist. Folge: Der Rest war ein Wollknäuel, da der Drucker eine Zeitlang ohne Aufsicht war.

Für die DE-Spirale habe ich die Anzahl der Layer einfach durch 3 geteilt (Schwarz, Rot, Transparent Gelb).

Eine E(spana)-Spirale habe ich mal mit: 22,5% 50% 22,5% (Transparent Rot, Transparent Gelb, Tranparent Rot) erstellt.

Daneben befindet sich ein kleiner Knubbel, der als unteres Ende der Spirale dient. Er benötigt aber noch ein M3-Gewinde in den seitlichen Löcher. Ich habe die mit einer M3-Inbusschraube geschnitten (d.h. einfach reingedreht). Aber nicht mit dem Akkuschrauber, das wird zu heiß! Die Gewindelöcher sind für die M3 x 4mm Madenschrauben. Einen Gewindeschneider habe ich nicht benutzt weil der in die geschmolzene Struktur schneidet. Eine Schraube presst das Material zur Seite. Und da sie das nicht ganz kann, hat man noch eine kostenlose Schraubensicherung.

Der Knubbel wird dann auf das untere Ende der Spirale geklebt.

Am besten stellt man das Teil dann in eine ruhige Ecke zum aushärten.

Die Konsole ist so lang ausgelegt, das sich die Spirale samt Anhang drehen kann. Bei den beiden Stegen ist der einzigste Unterschied von welcher Seite man die anschraubt. Links oben ist ein Reduzierstück von 16mm auf 12mm.

Nach dem Druck sollte man das Loch vorne an der Konsole mit dem 4,2mm Bohrer vorsichtig aufbohren. Die M4-Muttern sollte man mit einer M4-Schraube in die Sechskantlöcher einpressen (Einfach von hinten reinschrauben). Ich habe das ein bißchen eng gemacht damit man die Muttern bei der Montage nicht verliert.

Bei den Klemmring werden die Madenschrauben M3x5mm eingesetzt, auch hier muss das Gewinde erst noch "geschnitten" werden.

Mit dem Pruaslicer gibt es noch die Möglichkeit einen Text auf den Steg zu schreiben. Dazu habe ich den Steg um -90° auf die Seite gelegt und dann den Buchstaben "T" gedrückt. Dann erscheint ein Menü mit dem man Text und Font eingeben kann. In Position verschieben kann man das in dem Kasten "Teilbearbeitung". Hier mal ein Beispiel: Aufgeprägt:

Eingeprägt

Dann wieder in die ursprüngliche Lage zurückdrehen. Ab jetzt muss man das zum Text ändern nicht mehr drehen.

Den Font findet Ihr hier: https://www.dafont.com/chinacat.font

Beim Halter muss nach dem Druck das Loch unten mit 4,0 mm aufgebohrt werden, aber Achtung nicht durchbohren, sind nur 40 mm. Hier wird die 83 mm Messingstange mit sanfter Gewalt hineingedrückt. Aber vorher die Stange entgraten. (Tip: 40mm mit Stift markieren) Die beiden oberen Löcher werden mit 4,2mm aufgebohrt. Die Löcher für die M2,5er Schrauben kann man jetzt schonmal freimachen, aber die Fahne noch nicht befestigen.

Die Fahne besteht aus 2 Teilen, beide kann man zusammen drucken. Hier findet ab 1,4mm (Layer 7) ein Schichtwechsel statt.

Dann gibt es noch eine Wandhalterung, sie ist aber noch nicht getestet. Die vielen Löcher sind zum Befestigen an einer Wand oder Latte oder ... Warum so viele? Zum einen um Filament zu sparen, zum anderen damit man nicht für jede Zaunlatte eine neue Halterung drucken muss. In dem Zapfen gefinden sich 5 kleine (0,1mm) Löcher die man von aussen nicht sehen kann. Sie dienen zur höheren Belastbarkeit des Zapfens.

Hier ist es sinnvoll die Konsole mit den Schraubenlöchern vorn zu drucken.

Mit dem Zusammenbau kann man z.T. während des Druckes anfangen. Zuerst die Spirale und während man den Halter druckt kann man den Knubbel bearbeiten und kleben.

Wenn der Steg in Arbeit ist kann man die Löcher im Halter aufbohren und die Messingstange auf Maß sägen und entgraten. Und schonmal die Spirale einpassen. Ich habe die Messingstange von der Fahnenseite in die Löcher geschoben, einen 3,6mm Abstandshalter auf die Stange geschoben. Dann die Spirale, auf der anderen Seite wieder einen 3,6mm Abstangshalter und dann durch das Loch auf der anderen Seite des Halters schieben. Die Spirale muss sich ganz leicht drehen, am besten hat sie ein ganz leichtes Spiel wenn sie eingehängt ist. Wenn nicht, kann man etwas von den Spitzen der beiden Enden etwas abfeilen. Sobald das klappt, hält man den Halter an der Fahnenseite hoch, und drückt mit dem Daumen auf(in) das Loch für die Messingstange und zieht die Madenschrauben (M3x4mm) !vorsichtig! an (Die Gewinde halten nicht viel aus). Der Daumen dient dazu das die Messingstange nicht an der Fahne reibt, also eine kleine Lücke schafft.

Jetzt kann man die Fahne montieren. Einfach die M2,5x10mm durch die Löcher am Halter, die beiden Fahnen (richtig herum) mit dem Deckel verschrauben. Noch nicht anziehen. Erst die beiden Fahnen ausrichten und jetzt erst festziehen. Wenn alles richtig sitzt, kann man die Flügel am Ende mit einem Tropfen Sekundenkleber fixieren. Wäscheklammern könnten da hilfreich sein.

Wenn man einen schönen Platz gefunden hat den Steg montieren, den Halter in das Loch stecken (mit dem 6mm Abstandshalter) und das mit dem Klemmring von unten sichern. Einen kleinen Spalt lassen.

Zusammen montiert sieht das dann etwa so aus wie auf den ersten beiden Bildern.

Achja, der kleine Schraubstock kommt von hier: https://www.printables.com/de/model/51074-fast-operation-vise oder https://www.printables.com/de/model/518254-machine-vise-with-printed-bolt-holes

Als Remix gebe ich hier den Remix von Stuart800 an, weil der mich zu dieser Spirale inspiriert hat. Und von Lukass, von dem die Originalspirale ist.

Update 02.06.2025:

Man braucht nur das Mass Reck_l zu ändern. Fotos siehe Bildergalerie, hier wurde die 30er Konsole einfach umgedreht. Achtung: Alle anderen Zeichnungen wurden noch nicht auf FreeCAD 1.0.1 konvertiert.

English, translated by deepl.com

I'm not a soccer fan, but if you already have the template… Update: 2024.05.11 Replaced the files for the console and lid (rear Side), were not 16mm. Sorry Update: 2024.08.13 Some new Vanes Archimedes Wind Turbine (New Vanes) Update:2025.06.02 Redraw Konsole with FreeCAD 1.0.1 Parametric length from 30mm to ???mm.

This is a wind chime that can also be designed differently (see Example-Pictures). Inspired by this Archimedes spiral , I have adapted it to my imagination.