DIY:Bambus-NaWaRo-Fahrrad 2.0

Aus Tatendrang
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Motivation

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Ziele

  • Laminiermaschine für Lignin-Textil-Verbindungen reparieren und verbessern
    • gleichmäßige Laminierung
    • relativ autarke, störungsfreie Produktion
  • Fahrrad mit Lignin-Textil-Verbindungen bauen
  • Belastungstests durchführen

Zeitplan

Bambus Bike Zeitplan2.png

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Bauanleitung

[grober Entwurf... bitte weiter ausführen]

Benötigte Teile

Benötigte Bau-Teile

  • Rahmen
    • Bambus
    • Tretlager
    • (Wie hießen die weiteren Metall-Teile?)
  • Antrieb
    • Schaltung
    • Kette
    • Kurbel
    • ...
  • Steuerung
    • Lenker
    • Griffe
    • Steuersatz
    • Vorbau
    • Bremse
    • Bautenzüge
    • ...
  • ...
Benötigte Metall-Teile für den Rahmen.jpg
Tretlager.jpg

Rahmengeometrie bestimmen

....weiter ausformulieren
Tretlager 2.jpg

Benötigte Werkzeuge

  • Rahmenlehre (DIY old)
  • Sägevorrichtung (DIY old)
  • Bohrmaschine
  • Bohrmaschinenständer
  • Metallsäge
  • Verfügbare Lochkreisaufsätze.jpg
    Rahmenlehre.jpg
    Sägevorrichtung.jpg

Rahmenlehre einpassen

  • Metallteile einspannen
    • ...genauer beschreiben
  • Mit Schablonen die Geometrie einstelen
    • ...

Rahmenteile aus Bambus zurechtsägen

  • Teile grob der länge nach zuschneiden
    • an beiden Seiten jeweils ca. + 10cm Sicherheitsüberstand einhalten - für Leute die wissen was sie tun reicht auch locker die Hälfte
  • Verbindung bohren
    • Sägevorrichtung und Bohrmaschinenständer platzieren und am Tisch fest einspannen
    • Radius des Verbinungsstückes bestimmen und passenden Lochbohrer wählen
    • Winkel an Verbindungen bestimmen und diesen in der Sägevorrichtung einstellen
    • Probebohrung im Überstand machen und testen, ob es passt
    • beim Bohren auf Rotationsrichtung in Abhängigkeit der Zähne des Lochbohraufsatzes achten und langsam den Bohrkopf herabsenken um einen gleichmäßigen Schnitt zu erhalten
    • Position des Tretlagers so wählen, dass das Bambusrohr nicht herunterfallen kann. Der Rahmen muss selbstständig ohne Befestigungen stabil stehen können.

Ligninstreifen herstellen

  • Laminiermaschine vorbereiten
    • Benötigte Software und Treiber installieren
    • Netzteil der Laminiermaschine anschließen und Arduino mit dem PC verbinden
    • maximale Temperatur einstellen (ca. 210°C) (int maxTemp = 210)
    • ca. 5 Min heizen und überschüssiges Lignin abtropfen lassen und auffangen, damit es wieder verwendet werden kann (Lignin = wertvoll)
  • einen großen Stoffstreifen auf Rolle wickeln
    • am besten mehrere Streifen aneinander nähen, damit ein großer Streifen entsteht (ca. 5 meter)
    • Stoff von oben durch Schlitz führen (Vorsicht: HEIß!)
    • Walze über Schalter am Arduino anschalten und den Streifen in die Walze einspannen (danach Walze wieder ausstellen)
  • Ligningranulat einfüllen
    • damit das Granulat homogener schmilzt empfiehlt es sich, mit einem Heißluftföhn von oben nachzuhelfen
    • Sobald das Lignin geschmolzen ist, die Walze anschalten
  • Beachten:
    • Ligninfüllstand beachten und ggf nachfüllen
    • Konsistenz des Lignins am Austritt beobachten:
      • Wenn klumpig, Walze ausstellen und ggf. die Temperatur erhöhen (im Code über Arduino IDE)
      • Wenn Farbe bräunlich wird, Temperatur herunterdrehen

Rahmenteile verbinden/verkleben

  • Ein wichtiger Punkt beim Fahrradbau ist, die Rahmenteile entsprechend zu verbinden, damit hier im Gebrauch keine Schwachstellen entstehen. Dies möglichst komplett mit nachwachsenden Rohstoffen zu bewältigen stellt derzeit eine Schwierigkeit dar, da bisherige Naturkleber selten die Stärke von künstlich hergestellten Klebern, oder Schweißverbindungen erreichen.
  • Für den Bau unseres Rades wollten wir deshalb die Lignin-Stoff-Verbindung nutzen, wofür das vorgehende Team schon den "Laminator8000" gebaut hat. Dafür werden Stoffstreifen entsprechend vorher möglichst gleichmäßig mit Lignin laminiert, um die entsprechenden Streifen anschließend durch erneutes Erhitzen zur Verbindung der Rahmenteile zu nutzen.
  • Zur Verbindung bietet es sich an, die entsprechenden Stellen am Bambus mit grobem Schleifpapier (Körnung 60-80) zu bearbeiten um sie anzurauen, allerdings nur oberflächlich, damit die Struktur des Bambus nicht beschädigt wird.
  • Beim erneuten Erhitzen der Streifen, was wir mit einer Heislufpistole gemacht haben, sollte dann möglichst bei jedem Zentimeter auf die Haftung geachtet werden. Das Lignin muss dafür wieder schmelzen (Temperatur um 200°C), was aufgrund des Wärmeverlusts eine höhere Temperatur der Heisluftpistole erfordert (unsere Nutztemperatur um 300°C). Wenn geschmolzen, sollte auf eine gleichmäßige Verteilung und Haftung zwischen Bambus und Stoff geachtet werden - zu dicke Taschen von angesammeltem Lignin verringern die Stabilität.
  • Wir haben auch getestet, was bei Überhitzung passiert. Das Lignin selbst scheint bei hohen Temperatur nicht so leicht zu Schaden zu kommen. Vor allem der Stoff verbrennt dagegen schnell, wenn nicht mehr genügend Lignin darüber liegt. Auch kann es vorkommen, dass bei hohem Hitzestau der Bambus unter der Verbindung anfängt zu rösten, was zu Schwachstellen führen kann.
  • Diese Dinge - mangelnde Haftung, Klumpen- bzw. Taschenbildung des Lignins, Verbrennen des Stoffs & Hitzestau - sind bei diesem Vorgehen also zu vermeiden.

Fahrradteile montieren

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Alternativen und Verbesserungsideen für Laminiermaschine

  • Topfkonstruktion (Low-Tech-Variante)
    • Streifen über mehrere Rollen durch einen Behälter (Topf) führen
    • Wärmezuführ und -regulierung über Topfplatte
  • Walzen am oder vor dem Austritt, damit überschüssiges Lignin abgetragen wird

Beitrag zur DIY Infrastruktur

Ökologische Ansprüche des Projekts

  • Fahrrad als wichtige Säule einer nachhaltigen Mobilität
  • Bambus als nachwachsende Alternative für energieintensive Aluminium- oder Stahlrahmen
  • Ökologische Verbindungsmethode durch Lignin statt Epoxidharz
    • Vorteile: nicht giftig, nachwachsend als Nebenprodukt der Papierherstellung

Offene Punkte für weitere Gruppen

  • Festigkeitsnachweise für Ligninverbindungen erstellen
  • Langzeitbeobachtungen bzgl. Haltbarkeit
  • Ökobilanz und Vergleich zu herkömmlichen Fahrrädern erstellen
  • Laminierprozess und Maschine optimieren

Galerie

1. Treffen
alle Bilder und Videos: https://photos.app.goo.gl/pCfM1pSaOoegDhke2
1. Treffen
Maßzeichnungen Fahrrad.pdf