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Kennen Sie das Mecanum-Rad?
Na endlich, da ist also eine Lücke" – das werden sich bestimmt viele kurz vor dem Einparken das eine oder andere mal gedacht haben, nur um daraufhin feststellen zu müssen, dass die Parklücke nur knapp zur Länge des Fahrzeugs passt. Wie schön wäre es, einfach seitlich reinfahren zu können …
Die Räder dafür gibt es sogar und findet in besonderer Weise in der Lagerindustrie Einsatz, beispielsweise in Verbindung mit Gabelstaplern. Die Rede ist hier vom sogenannten Mecanum-Rad, das so oder so ähnlich wie abgebildet aussehen kann.
Auf einem großen Rad befinden sich, leicht über die Lauffläche überstehend, kleinere Rollen, die sich im 45°-Winkel um neunzig Grad gedreht auf der Tangente des äußeren Kreises des großen Rades befinden.
Diese besondere Anordnung der Rollen ermöglicht komplexe Bewegungen, wenn sich zwei spiegelverkehrte Räder auf einer Achse befinden und unabhängig voneinander rotieren können. Die nebenstehende Grafik bildet demnach nur einen kleinen Teil der möglichen Fahrbewegungen ab.
Bei dem Prozess des Modellierens gilt es, einige Dinge zu beachten, etwa dass von vorne betrachtet, die Rollen einen möglichst sprung- und knickfreien Übergang zueinander besitzen, also möglichst exakt einen Kreis um das große Rad bilden. Auch müssen beispielsweise die Rollen lang genug sein, sodass eine möglichst gute Kraftübertragung auf die Achsen in der Mitte der Rollen gelingt.
Um das faszinierende Prinzip praktisch ausprobieren zu können, entwickelt die GY9T ein computergesteuertes Fahrzeug mit solchen Rädern.
Zunächst wurden die benötigten Teile designt, mit dem 3D-Drucker gedruckt und geschliffen. Auf Grund der sonst sehr hohen Kosten wurden hier keine Kugellager, sondern wegen der selbstschmierenden Eigenschaften des Materials an den Achsen Messingstäbe und -Rohre verwendet. Nach mehreren Versuchen und Bearbeitungen ist dann der abgebildete Aufbau entstanden: In die gedruckten Rollen werden zuvor zurechtgeschnittene und entgratete Rohrstücke gepresst, die auf dem Messingstab frei rotieren können. Unterlegscheiben über- und unterhalb der Rollen garantieren dabei eine möglichst geringe Reibung. Das Rad lässt sich nun, fertig zusammengebaut, dank eines Tunnels im Mittelpunkt mit einer Schraube an der Welle eines Motors fixieren.
Eine Lösung für das Einparkproblem ist das aber leider dann doch nicht:
Unter anderem aufgrund der hohen Kosten bei der Produktion, des sehr hohen Gewichts und der geringen Auflagefläche des Rades wird es wohl auch in der Zukunft nur gezielte Einsatzgebiete haben, vor allem in der Lagerhaltung, wo bei niedrigen Geschwindigkeiten extreme Wendigkeit gebraucht wird – und in unserem Projekt.
Jona Kreutz, GY9T
(Link zur Quelle des Bildes zu den Bewegungsrichtungen)
(Alle sonstigen Bilder und das 3D-Modell sind eigenen CAD-Entwürfen und Drucken entnommen)
