Via BeckerCAD 3D Pro zur Druckfeder

Über einen Umweg ans Ziel

Eine 3D-Druckfeder zu zeichnen, ist in BeckerCAD möglich, wenn auch über einen kleinen Umweg. Wer diesen kennt, kommt in die Lage, Druckfedern zu zeichnen, die für viele Zwecke hinsichtlich ihrer Volumenkörper-Eigenschaften vollauf tauglich sind.

In BeckerCAD gibt es keine Funktion, um Druckfedern direkt zu erstellen. Jedoch können derartige Normteile über einen kleinen Kniff angefertigt werden.

Vorgehensweise

Dazu ist es zunächst nötig, die Maße der gewünschten Druckfeder zu ermitteln. Es sind der Drahtdurchmesser d, die Anzahl der nutzbaren Federwindungen, die Länge des federnden Bereiches L3, die Anzahl der anliegenden Federwindungen, die Gesamtlänge der Druckfeder Lges, die Länge des Übergangs L2 sowie der mittlere Windungsdurchmesser Dm zu ermitteln.

Beispielmaße:

Mittlerer Windungsdurchmesser Dm: 30 mm; Federdrahtdurchmesser d: 5mm; Länge anliegende Federwindung L1: 11mm; Länge Federübergang L2: 9mm; Federgesamtlänge Lges: 100mm; nutzbare Federwindungen: 6; Anliegende Federwindungen: 2; federnder Bereich L3: 60 mm.

Mit diesen Maßangaben ist es nun möglich, die zur Federherstellung nötigen Grundbausteine in BeckerCAD einzuzeichnen. Zu beachten ist, dass die Sechskantfunktion in der Grundeinstellung den Inkreis zeichnet. Somit würde das Maß 30 auf die Seitenflächen angewendet, was nicht korrekt wäre. Daher muss über die Taste „x“ in den Modus „Umkreis“ gewechselt werden, damit das Maß 30 sich auf die Ecken bezieht. Nur dann wird später der Windungsdurchmesser Dm korrekt erstellt.

Ebenso ist darauf zu achten, dass die Linie, um die später der Sechskant gedreht wird, aus einzelnen Segmenten zusammengebaut wird, damit die spätere Feder hinsichtlich der Windungen korrekt erstellt wird.

Wichtig: Die im Bild sichtbaren Maße dienen nur zum Verständnis und werden für die weitere Konstruktion nicht benötigt, können demnach weggelassen werden.

Der Sechskant kann nun mit der Funktion „Schiebekörper Pfad“ um jedes einzelne Streckenelement rotiert werden. Dabei ist darauf zu achten, dass dieser Vorgang entweder von hinten nach vorne oder umgekehrt vorgenommen wird. Eine Mischung sollte vermieden werden, da sich in späteren Schritten rätselhafte Fehlermeldungen ergeben können, die oft durch Rundungsfehler ausgelöst werden.

Wichtig ist, dass das Zentrum, um welches der Sechskant sich im Streckenelement dreht, korrekt über die mittlere Maustaste ausgewählt wird. In diesem Fall ist „Fläche/Schwerpunkt“ die richtige Wahl.

Das Resultat zeigt, dass sich der Sechskant exakt zwei Mal um seine Achse im Bereich des Streckenelements gedreht hat, was durch die rote Farbe verdeutlicht wird.

Dadurch, dass der Endpunkt einer Drehung auch dem Anfangspunkt der nächsten Drehung entspricht, können nun die weiteren Drehungen in der gleichen Weise vollzogen werden. Wichtig ist, darauf zu achten, dass der Übergang zwischen federnden und anliegenden Windungen mit nur einer Umdrehung ausgeführt wird. Sollten sich Selektionsprobleme beim Selektieren des Pfads ergeben, so können die erzeugten 3D-Körper über den Button „3D-Modus aktivieren/deaktivieren“ deaktiviert werden.

Mit dieser Vorgehensweise werden nun alle Windungen des Sechskants erzeugt.

Federwindungen erzeugen

Nachdem die Windungen für die eigentlich Feder mit dem Sechskant erzeugt wurden, können diese als Pfad für den runden Schiebekörper genutzt werden, um die eigentliche Feder zu erzeugen. Dabei ist der exakt gleiche Arbeitsablauf einzuhalten, wie er auch für den Sechskant vorgenommen wurde. Allerdings ist im Statusfeld kein Wert für eine Verdrehung einzugeben, da diese in diesem Fall nicht nötig ist.

Nun kann in der gleichen Weise die Federwindung an allen Positionen erzeugt werden.

Feder „zuschleifen“

Üblicherweise werden Druckfedern im Fall größerer Abmessungen an den Stirnseiten noch rechtwinklig zur Mittenachse zugeschliffen, damit diese mit einer planen Fläche am Einbauort aufliegen. Derartig plane Flächen können mit BeckerCAD mühelos über die Funktion „Körper an Ebene trennen“ erzeugt werden.

Dazu ist zunächst der entsprechende Button zu betätigen und danach diejenige Federwindung anzuklicken, die geteilt werden soll. Anschließend ist die Ebene anzuklicken, die als Schnittelement genutzt wird. In diesem Fall ist dies die durch das Drehen des Sechskants erzeugte Fläche.

Dieser Vorgang ist auf der Rückseitigen Stirnseite der Druckfeder zu wiederholen.

Die fast fertige Druckfeder präsentiert sich nun korrekt in der richtigen Länge, muss aber noch von den Windungen des Sechskants befreit werden.

Dazu sind lediglich entsprechende Löschaktionen nötig.

Federsegmente vereinigen

Wie sich zeigt, sind die einzelnen Federelemente noch nicht zu einem einzigen Federelement vereinigt, was jedoch über die Festkörper-Funktion „Vereinigung“ rasch geändert werden kann.

Nach der Vereinigung der einzelnen Segmente, präsentiert sich die Feder als ein einziges Volumenmodell, das für Zusammenbau- oder Simulationszwecke genutzt werden kann.

Mathematische Probleme

Da Federn in BeckerCAD nicht aus einem Stück generiert werden können, kann es durchaus passieren, dass Rundungsfehler beim Vereinigen zu einem einzigen Volumenkörper zu einer Fehlermeldung führen, die wie folgt aussieht:

Eine Untersuchung der problematischen Stellen zeigt, dass einige Windungen sich nicht sauber berühren, sondern überschneiden.

Diesen Problemen kann man aus dem Weg gehen, indem als Schiebekörper ein möglichst einfaches Element, wie etwa ein Vierkant gewählt wird. Vielfach ist dies bereits die Lösung, wobei weiterhin zu beachten ist, den Aufbau nicht in beliebiger Reihenfolge vorzunehmen.

Nun steht der Nutzung der 3D-Feder nichts mehr im Weg.

Video "Via BeckerCAD 3D Pro zur Druckfeder":

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