Magnetkupplungen aus dem 3D-Drucker

  • Um es grad vorweg klar zu stellen: Die Idee, Magnetkupplungen mit Hilfe des 3D-Druckers herzustellen, stammt nicht von mir.


    Das kam so: In diesem Beitrag aus dem Thema 3-D-Druck im Anlagenbau hat mich Rolf (hier bekannt unter dem Namen rfurrer) nach meinen Erfahrungen über das 3D-Druck-Material PETG gefragt, weil er Interesse habe, mit diesem Material Magnetkupplungen herzustellen. Ich wurde sofort hellhörig und habe meinerseits Interesse bekundet. Rolf hat mir dann die Objekt-Datei (im 3D-Druck-Jargon unter dem Namen stl-Datei bekannt), die er aus dem Stummi-Forum hat, zugesandt. Ich habe das Objekt natürlich sofort gedruckt. Leider war der Clip (das ist der Teil, der in den NEM-Kurzkupplungsschacht gesteckt wird) zu gross (zu dick und zu breit). Es gelang mir nicht, die Kupplung einzuführen, ohne etwas zu zerstören.


    Also habe ich mich an den Compi gesetzt und selber so ein Teil konstruiert. Nach einigen erfolglosen Versuchen gelang es mir dann, eine passende Kupplung herzustellen. Bestückt mit zwei Neodym-Stabmagnetchen von 3 mm Durchmesser und 6 mm Länge sah das dann so aus:


         


    Ein Hinweis zu den Bildern: Wie wir alle wissen, ist die Photographie mit den heutigen Mitteln brutal. Jedes Häärchen, jedes Dreckchen, jedes Stäubchen wird sichtbar. So auch hier. Wenn man die Kupplungen in der Hand hält und von blossem Auge betrachtet, sehen sie viel besser aus als auf diesen Bildern. In der Tat sehen sie sogar recht gut aus (glaubt mir's doch einfach :) !).


    Der Clip, der in den NEM-Schacht eingeführt wird, passt jetzt recht gut. Man muss zwei mit diesen Kupplungen bestückte Wagen nur in die Nähe brigen und schon hüpfen sie zusammen und sind stak verbunden. Nach meiner Meinung zu stark. Als ich versuchte, die beiden Wagen mit ziemlich viel Kraft auseinander zu ziehen, riss ich regelmässig eine der beiden Kupplungen aus dem NEM-Schacht. Wenn man die beiden Wagen nur an den Enden wo sie gekuppelt sind, nach oben anhebt, funktioniert es schon ohne sie aus dem Schacht zu reissen. Das geht aber bei uns wegen der Oberleitung schlecht. Nun, Oberleitung oder nicht, ich finde die Magnete haften zu stark.


    Zum Glück gibt es auf dem Markt auch kleinere Neodym-Stabmagnetchen, solche von 2 mm Durchmesser und 5 mm Länge. Die Firma supermagnete.ch hat solche auf Lager und liefert ultraschnell (vorgestern 23:00 bestellt, heute vormittag im Briefkasten). Dann habe ich die Konstruktion angepasst, so dass die Kupplung solche 2mm-Magnetchen aufnimmt, und einige davon ausgedruckt.


    Dies ist das Ergebnis:

      


    Auf den ersten Bilck sehen die gleich aus wie die 3mm-Version. Aber wenn man genau hinschaut, sieht man, dass das Magnet-Gehäuse im Verhältnis zum Clip um einiges kleiner ist. Nach meiner Meinung sieht diese 2mm- Version weniger klobig und damit viel besser aus. Die Haltekraft der Magnete ist deutlich geringer, scheint mir aber ausreichend zu sein, um auch einen schweren Zug eine Steigung hinaufzuziehen. Nun kann man die beiden Wagen von Hand einfach auseinanderziehen, um sie zu entkuppeln.


    Meine bisherigen Tests haben sich auf den Schreibtisch beschränkt (ohne Gleise). Ich werde heute Abend noch in den Kindergarten gehen, um die neuen Kupplungen bei der ChRB im Betrieb zu testen. Selbstverständlich wird man dann hier wieder von mir hören.


    Noch ein Hinweis: Wie anfänglich erwähnt, stammt die Idee dieser Kupplung aus dem Stummi-Forum. Dort wurde sie mit Verkabelung als stromführende Kupplung vorgestellt. Da mich die Kupplung primär wegen der einfachen (und hoffentlich auch sicheren und zuverlässigen) Handhabung interessiert und nicht wegen der Stromführung, bin ich dem (bis jetzt) nicht weiter nachgegangen. Aber ich kann mir gut vorstellen, dass man auch die kleine 2mm-Version als stromführende Kupplung herstellen könnte.

    Gruss, Röbi

    Einmal editiert, zuletzt von sturzi ()

  • Hoi Röbi

    Deine Kupplungen sehen cool aus. Die in deinem Betrag verlinkten Bilder erzeugen aber eine Fehlermeldung. (Seite nicht gefunden, bitte überprüfe die Adresse).

    Herzliche Grüsse

    Oski

    signatur_egos.jpg

    ...auch Nichtraucher können süchtig sein nach Zündhölzern!

  • Danke, Oski, für den Hinweis. Das ist komisch, ich habe eigentlich alles richtig gemacht. In einem Browser läuft's und im anderen nicht.

    Jetzt müsste es aber funktionieren.

    Gruss, Röbi

  • Hier noch die Konstruktion auf dem (digitalen) Reissbrett.


    Gruss, Röbi

  • Hoi Röbi

    Jawohl, nun funktioniert's. Und es sieht immer noch cool aus!

    Herzliche Grüsse

    Oski

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    ...auch Nichtraucher können süchtig sein nach Zündhölzern!

  • Also, ich bin aus dem Kindergarten zurück, wo ich die Magnetkupplungen getestet habe. Hier meine Erkenntnisse:


    Für "normale" Züge funktioniert es auf unserer Anlage bestens. Unter "normale" Züge verstehe ich solche, die gezogen werden (im Gegensatz zu solchen, die geschoben werden) und nicht länger als ca. 4 Meter sind. Auf unserer Anlage haben wir keine Steigungen über 2.0 % und in den Wendeln hat das innere Gleis einen Radius von 481.2 mm.


    Wir haben aber zwei "extreme" Züge, bei denen der Betrieb mit den Magnetkupplungen in der 2mm-Version nicht funktioniert:

    - Der eine ist ein Güterzug von 5.60 m Länge. Der wird von zwei HAG-Loks gezogen und besteht aus lauter schweren HAG-Vierachsern. Zuhinterst ist eine Schiebelok, aber die ist ein Dummy und einfach wie ein Wagen hinten angehängt. Bei diesem Zug gibt es bei Steigungen in den Kurven Zugtrennungen.

    - Der andere ist ein IC 2000 DoSto-Pendel mit 10 Wagen, die von einer Re 460 geschoben werden. Diesen Zug durch die Wendeln bergauf zu schieben, war früher, als wir noch die Roco-Kurzkupplung verwendeten, unmöglich. Möglich geworden ist es erst durch den Einsatz der Fleischmann-Profi-Kupplung, die eine viel bessere Seiten-Stabilität gewährleistet. Mit der 2mm-Version der Magnetkupplungen gibt es bergauf in den Kurven Entgleisungen, weil die Kupplungen nach aussen wegknicken und sich dabei die Magnete trennen.


    Bei diesen Tests habe ich folgende Feststellungen gemacht:

    - Die Zugkräfte bei schweren und langen Zügen sind um einiges grösser, als ich erwartet hätte.

    - Die Kurzkupplungs-Kinematik ist nicht immer leichtgängig. Unter Last sträubt sie sich gegen seitliche Bewegungen.

    - Und noch eine erfreuliche Feststellung: Das Ankuppeln mit Magnetkupplungen funktioniert auch in Kurven problemlos, weil sich die Magnete von weitem anziehen.


    Um sicher zu sein, dass die erwähnten Probleme nur bei der 2mm-Version vorhanden sind, muss ich jetzt die Tests mit den beiden "Problem-Zügen" mit der 3mm-Version wiederholen. Ich vermute aber stark, dass das uneingeschränkt funktionieren wird.


    Ich möchte unbedingt die ChRB-Züge auf Magnetkupplungen umrüsten. Ob wir nun zwei Versionen nebeneinander einsetzen wollen (2mm für "normale" Züge und 3mm für die "extremen" Züge), oder alles auf 3mm umrüsten werden, muss ich mir erst überlegen (und natürlich auch noch mit Christoph besprechen).


    Ein Nachteil von Magnetkupplungen muss aber noch erwähnt werden: Automatisches Entkuppeln oder Vor-Entkuppeln funktioniert damit nicht.

    Gruss, Röbi

    Einmal editiert, zuletzt von sturzi ()

  • Hoi Röbi


    Ein interessanter Bericht! Ich bin gespannt, ob dein Güterzug mit der 3 mm Version gezogen werden kann. Fürs Rangieren (ohne Entkupplungsgleis oder Kadee-Magnete) ist die 2 mm Variante sicher auch eine tolle Alternative, da fürs Entkuppeln nicht mühsam seitlich unter die Kupplung gegriffen werden muss, sondern einfach die Wagen von Hand auseinander gezogen werden können.


    Herzliche Grüsse

    Dominic

  • Hier noch die Konstruktion auf dem (digitalen) Reissbrett.


    Lieber Röbi


    Vielen Dank fürs Zeigen und die Idee mit der 2mm-Version. Dies hat mich nämlich auf die Idee gebracht, so meine Probleme mit den Pendelzügen in meinem H0m-Bereich allenfalls lösen zu können. Die Bemo-Kupplungen machen da nämlich immer wieder Probleme.
    Nun mache ich mich an diesem verregnetem Wochenende gleich daran, solche Kupplungen (für H0 und H0m) zu zeichnen und als Prototypen zu drucken. Wenn jemand Interesse hätte, dann berichte ich gerne hier über meine Magnetkupplungsversuche bei der "kleinen" H0-Schwester... ;-)

    Modellbahnerische Grüsse

    Philipp

  • Ich bin gespannt, ob dein Güterzug mit der 3 mm Version gezogen werden kann

    Hallo Dominic. Darüber werde ich natürlich berichten.



    Wenn jemand Interesse hätte, dann berichte ich gerne hier über meine Magnetkupplungsversuche bei der "kleinen" H0-Schwester... ;-)

    Hallo Philipp. Es würde mich sehr freuen, wenn du hier berichten würdest. Das ist ein Thema, das mich brennend interessiert.

    Gruss, Röbi

  • Ein äusserst spannendes Thema. Denn wer ärgert sich nicht über hakelige Kupplungen, die sich zwar gern lösen, wenn sie nicht sollen, aber nicht, wenn man sie trennen will.


    Ich sehe Röbi bereits mit dem Problem konfrontiert, im Akkord Kupplungen ausdrucken zu müssen, weil er die ganze Forumsgemeinschaft damit ausrüsten soll…:phat::phat::phat:

    Gruss Roger


    95 von 121 grünen Ae 6/6


    Die Katze schläft im Lärm; nur die Stille weckt sie, wenn die Mäuse rascheln.

  • Ich sehe Röbi bereits mit dem Problem konfrontiert, im Akkord Kupplungen ausdrucken zu müssen, weil er die ganze Forumsgemeinschaft damit ausrüsten soll…

    Solang der Drucker die Arbeit macht ... . Es können schliesslich bis zu 171 Stück gleichzeitig gedruckt werden :) .

    Gruss, Röbi

  • Vorhin beim Rasieren kam mir noch eine Idee:


    Bei beiden der gestrigen Versuche, die mit den "extremen" Zügen gescheitert sind, liegt der Grund an mangelhafter Seitenstabilität. Es brauchte kein grosses Moment in Seiten-Richtung, um jeweils die äusseren Magnete zum Abheben zu bringen. Dies kann verbessert werden, indem der Abstand zwischen den beiden Magneten vergössert wird.


    Bevor ich mich nun an Tests mit der 3mm-Version machen werde, werde ich es nochmals mit der 2mm-Version versuchen. Diesmal aber mit einem um 2mm grösseren Abstand zwischen den Magneten.


    Gruss, Röbi

  • Tolle Sache Röbi, vielen Dank für Dein werken und testen mit den Magnet-Kupplungen. Die Sache hat mich sehr beeindruckt . . .:):)

    Gruss Günther

  • Zwar nicht beim Rasieren (samstags gönne ich mir einen Bart ;)) sondern beim Lesen Deiner Lösung überlegte ich mir, ob ein zusätzlicher ‚Dorn‘ die Seitenkräfte aufnehmen könnte.


    Im oberen Bild mein erster Gedanke. Da durch die Einkerbung die ganze Kupplung geschwächt würde (ich weiss nicht, wie fest, das Material ist), stutze ich das vorspringende Teil in der Höhe, so dass eben ein Stift entsteht, welcher jeweils ins entsprechenden Loch der gegenüberliegenden Kupplung passt.



    Falls man nicht an den geringen Dimensionen und an mangelnder Festigkeit scheitert, könnten diese Stifte Seitenkräfte aufnehmen, wenn sie lang genug ausfallen.


    Allerdings, wenn es so einfach wäre, wären schon andere draufgekommen.:D


    Je nachdem, wie lange die Magnete sind kannst Du gleich diese als Stift brauchen und lageversetzt anordnen, so dass sie gleich selber teilweise im Loch gegenüber versenkt werden.

    Gruss Roger


    95 von 121 grünen Ae 6/6


    Die Katze schläft im Lärm; nur die Stille weckt sie, wenn die Mäuse rascheln.

  • Roger, auf eine ähnliche Idee bin ich (eine Stunde nach dem Rasieren) auch gekommen. Die Dorne würden gegen Scherkräfte wirken. Ich vermute zwar eher, dass das Problem nicht die Scherkräfte sind (Kräfte in seitlicher Verschiebung), sondern Drehmomente auf die Seite.


    Scherkräfte (oben) oder Drehmement auf die Seite (unten)


    Wenn die Scherkräfte das Problem sind, hilft deine Lösung.

    Wenn Drehmomente auf die Seite das Problem sind, könnte meine Lösung helfen.


    Ich werde es ausprobieren. Leider kann ich erst morgen wieder weiterforschen. Heute habe ich Besuch von Leuten, die das nicht interessiert (sind aber trotzdem interessante Leute).

    Gruss, Röbi

  • So meine ich das:



    Ja Röbi: wir sprechen natürlich von denselben Kräften (jener die du unten abgebildet hast) Wenn der Dorn lang genug ist, würde er im Loch verkanten, bzw. klemmen, so dass unter steter Magneteinwirkung und Schubkraft das seitliche Ausbrechen verhindert werden könnte - vielleicht. :rolleyes:

    Deine Lösung ist natürlich eleganter, bedingt aber eine breitere Kupplung (gut: wenn man nicht gleich die Magnete als Stift nehmen kann, benötigt die Männlein/Weiblein-Version ebenfalls Platz.;(

    Gruss Roger


    95 von 121 grünen Ae 6/6


    Die Katze schläft im Lärm; nur die Stille weckt sie, wenn die Mäuse rascheln.

  • Interessante Idee! Hhmmm... das muss ich erst verarbeiten.

    Gruss, Röbi

  • Lassen sich die Kupplungen einwandfrei nur mit axialem Zug trennen? Magnete lassen sich immer einfach mit wegknicken trennen, in axialer Richtung üben sie die höchste Haltekraft aus.


    Wobei mit dem 3D Drucker ist es einfach. Einen Versuch starten und ausprobieren. Ausser Zeit verliert man dabei nicht viel.

    Gruss Erwin



    Wer rast, der verpasst das Leben.


    Kein Platz für weitere Sammelstücke ist nur eine faule Ausrede. ;) Es gibt für alles eine Lösung.

  • Lassen sich die Kupplungen einwandfrei nur mit axialem Zug trennen? Magnete lassen sich immer einfach mit wegknicken trennen, in axialer Richtung üben sie die höchste Haltekraft aus.

    Ja, man kann sie einwandfrei mit axialem Zug trennen, wobei die benötigte Kraft bei der 3mm-Version sehr gross ist. So gross, dass sie meist aus dem Schacht gerissen wird.


    Wobei mit dem 3D Drucker ist es einfach. Einen Versuch starten und ausprobieren.

    Genau. Ich bin jetzt vollgepackt mit Ideen (eure und eigene) und werde morgen weitermachen.


    Ausser Zeit verliert man dabei nicht viel.

    Wenn man die Zeit hat, gibt es nichts Schöneres, als sie für interessante Sachen einzusetzen. Das hat dann mit verlieren nichts zu tun.

    Gruss, Röbi

  • Hallo


    Die Magnetkupplungen von HAG bzw Almrose haben ja solche Nasen um das seitliche Knicken zu verhindern. Allerdings wären die auch beim gewollten trennen so nicht mehr zu knicken, also je nach Fall nützlich und doch nicht

    Wie ich Dir sagte hab ich mit der 3mm Variante einen schweren Zug ziehen können: 9 Roco Dosto plus 16 4-Achs Kesselwagen, keine Trennung, aber der Zug entgleiste im inneren Wendel weil zu schwer, ausser der vorderste Wagen mit der Magnetkupplung zur Lok

    Ich bleibe bei der 3mm Variante, trennen muss ich die Züge ja nicht. Und mit angelöteten Kabel als elektrisch leitende Variante sind stärker haftende Magnete sicher eher von Vorteil, so wegen „Wackelkontakt“.

    Deine Version hab ich noch nicht getestet, bin noch nicht dazu gekommen, evt morgen.

    Grüsse

    Rolf

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