Seite 1 von 1
Flexure-Konstruktionen
Verfasst: 28 Jan 2021, 20:20
von atzensepp
Fischertechnik ist von Natur aus flexibel.
Man kann aus der Not eine Tugend machen und Flexure-Konstruktionen ausprobieren.
Ich wollte verstehen, wie der Verschiebemechanismus in dem Versuchsaufbau für ein Michelson-Interferometer der Uni Freiburg funktioniert:
https://www.experimente.physik.uni-frei ... bild02.jpg
Ich habe es nicht genau verstanden. Meine Vermuting ist, dass die Konstruktion in etwa so ist
- Flexure_1.jpg (161.12 KiB) 5175 mal betrachtet
Begeistert bin ich auch von dem Beitrag von Dan Gelbart auf Youtube dazu:
https://www.youtube.com/watch?v=PaypcVFPs48
Evtl. wäre das mal einen FT-Pedia-Artikel wert.
edit: Tippfehler im Link korrigiert
Viele Grüße
Robin
Re: Flexure-Konstruktionen
Verfasst: 28 Jan 2021, 21:25
von PHabermehl
atzensepp hat geschrieben: ↑28 Jan 2021, 20:20
Evtl. wäre das mal einen FT-Pedia-Artikel wert.
Da gebe ich Dir Recht. Die Einladung zum Einreichen ging ja schon an Dich, da kann ich mich nur noch mal wiederholen.
Gruß
Peter
Re: Flexure-Konstruktionen
Verfasst: 28 Jan 2021, 21:28
von juh
Spannendes Thema und sehr interessant, danke für den Link. Hier eigentlich OT, aber ist offenbar
auch im 3D-Druck ein beliebtes Thema.
Ich kannte bisher nur
compliant mechanisms, wie verhalten die sich zu Flexure-Konstruktionen? Für mich als Laie sieht das zumindest eng verwandt aus?
vg
Jan
Re: Flexure-Konstruktionen
Verfasst: 07 Feb 2021, 19:28
von atzensepp
Dieses Modell einer Flexture-Konstruktion hat hohe Beweglichkeit in Längsrichtung bei geringer Abweichung in den Quer-Richtungen
- Linear_Flexture.jpg (143.06 KiB) 4980 mal betrachtet
Re: Flexure-Konstruktionen
Verfasst: 12 Feb 2021, 20:19
von atzensepp
Re: Flexure-Konstruktionen
Verfasst: 10 Apr 2021, 15:03
von atzensepp
Bei den Kugelspielen für den Schreibtisch, bei denen man die Impulserhaltung ansehen kann sind die Kugeln jeweils an zwei Fäden aufgehängt. Damit lassen sich exakt geführte Bewegungen der Kugeln erzwingen. Dieses Prinzip in Verbindung mit Flexures führt zur folgender "prismatischen Schaukel".
- Prism_Flexure2.JPG (122.73 KiB) 4552 mal betrachtet
Mit dieser Dreiecks-Flexure-Kostruktion kann man sehr exakte verkippungsfreie Verschiebungen bis ca 1 cm realisieren.
Als Flexure-Elemente habe ich mal wieder die Trennblätter verwendet. Wichtig wie bei allen Flexure-Aufbauten ist eine stabile Lagerung und Fixierung auf der Grundplatte.
Über eine Fein-Asteuerung mit einem Getriebe oder einem Hebelmechanismus muss ich mir noch Gedanken machen.
Re: Flexure-Konstruktionen
Verfasst: 16 Apr 2021, 22:16
von atzensepp
Habe jetzt eine Lösung für den Drive-Mechanismus mittels Hebel.
- Prismatische Flex-Schaukel - Rückseitenansicht mit Mikrometerschraube
- Prism_2.JPG (125.62 KiB) 4448 mal betrachtet
- Prismatische Flex-Schaukel - Vorderansicht
- Prism_1.JPG (103.39 KiB) 4448 mal betrachtet
Die Mikrometerschraube kann man natürlich auch durch einen FT-Schneckenantrieb ersetzen.
Das weiter verbesserte Gebilde lässt mich hoffen, dass man die Linearverstellung mit Schritt- oder Encodermotor elektrifizieren kann.
Die Einstellung des Spiegels erfolgt durch
- links-rechts: Drehung der Grundplatte
und
- rauf-runter: Verschiebung der schwarzen Statikstrebe in der Mitte
Re: Flexure-Konstruktionen
Verfasst: 19 Jun 2021, 19:10
von atzensepp
Hier ein Folded-Beam Prism-Flexure aus Standrad-ft-Teilen mit einem Verstellbereich von 3cm
- Hollywood-Swing-Flexure.
- Prism_Flexure_V2b.jpg (72.67 KiB) 4129 mal betrachtet
Folded-Beam hat 2 Vorteile:
1. Kein Höhenversatz bei Verschiebung
2. größerer Verstellbereich
Ein weiterer Vorteil ist, dass man eine Plattform hat, auf der man bequem Aufbauten montieren kann.
Ein Nachteil ist ein ein Torsionsfreiheitsgrad um den oberen Balken (Hollywood-Schaukel-Mode), der aber für meinen Anwendungszweck toleriert werden kann
Die Justierbarkeit ist wieder gegeben. Man justiert erst die äußeren Federn, indem man oben am Beam drückt und die Aufnahmen verschiebt.
Wenn das ok ist justiert man die inneren Federn indem man an der Achse drückt und die inneren Aufnahmen verschiebt.
- Die S-förmigen Verbiegungen der Innen- und Außenfedern kompensieren den Höhenversatz
- Prism_Flexure_V2c.jpg (62.55 KiB) 4126 mal betrachtet
Re: Flexure-Konstruktionen
Verfasst: 02 Jul 2021, 21:55
von atzensepp
Und hier die "Linear Folded Flexure Beam Prism Suspension Stage"
- Prism_Flexure_V4.jpg (56.71 KiB) 3989 mal betrachtet
Die Verwindungs-Steifheit der Plattform und des oberen Stabs ist wichtig, daher die Sandwich-Bauweise.
Ein kleiner Nachteil ist eine kleine Einschwingzeit.
Es wäre interessante, das jetzt mal mit Metall-Schienen zu bauen.
Re: Flexure-Konstruktionen
Verfasst: 04 Jul 2021, 20:11
von atzensepp
Mit der FEM-Workbench von FreeCAD lassen sich Verbiegungen modellieren und visualisieren:
- Flexure.png (96.94 KiB) 3903 mal betrachtet
Ich bin der Anleitung aus
https://www.youtube.com/watch?v=aHVD02RtwTg gefolgt.
Re: Flexure-Konstruktionen
Verfasst: 17 Feb 2023, 23:02
von atzensepp
Ein Kreuz-Feder-Lager für fischertechnik:
- Cross-hinge2.jpg (67 KiB) 1940 mal betrachtet
- Cross-hinge1.jpg (71.03 KiB) 1940 mal betrachtet
Zur Theorie und Berechnung siehe:
https://www.researchgate.net/publicatio ... ral_pivots
Re: Flexure-Konstruktionen
Verfasst: 17 Feb 2023, 23:58
von atzensepp
Und hier die FreeCAD-FEM-Simulation des Bauteils. Farbcde: Displacement-Y
- FreeCAD FEM-Simulation
- FEM-Kreuz-Federlager.PNG (111.45 KiB) 1928 mal betrachtet
Und hier die Von-Mises-Spannung:
- FreeCAD FEM-Simulation (von Mises)
- FEM-Kreuz-Federlager-von-Mises.PNG (105.31 KiB) 1923 mal betrachtet
Re: Flexure-Konstruktionen
Verfasst: 18 Feb 2023, 11:53
von juh
Hi Florian,
sehr coole Sachen wieder mal von dir. Irgendwie bespielst du hier deine ganz eigene Kategorie, angewandte Grundlagenforschung mit ft, oder so.
Lädst du die FreeCAD-Quelldateien irgendwo hoch?
Ich hatte letztes Jahr, vermutlich angeregt von dir, auch mal kurz was probiert, eine compliant Alternative zum Gelenkwürfel 15. Hat im Ansatz schon funktioniert, war allerdings recht schwergängig und zu spröde.
- Screenshot_20230218_105154.png (154.97 KiB) 1865 mal betrachtet
Diese Workbench sieht jedenfalls sehr interessant aus. Kann man da nachträglich Modelle mit analysieren oder müssen die beim Entwurf bereits bestimmte Bedingungen erfüllen?
vg
Jan
Re: Flexure-Konstruktionen
Verfasst: 18 Feb 2023, 13:19
von atzensepp
Hallo Jan,
der "flexurale" Gelenkwürfel sieht sehr gut aus. Die Flexibilität hängt ab von Material, Dicke der Flexures, Prozesstemperatur und Druckrichtung.
Ich hatte früher perlweißes EPR InnoPET verwendet. Das gibt es nicht mehr. Das angeblich gleiche Nachfolgeprodukt ist leider deutlich spröder oder es hat sich bei mir was geändert (Lagerung des Filaments?)
Inzwischen drucke ich ein PETG-Filament von Polymaker, das ganz flexibel ist.
Meine Favoriten sind:
- Material PETG, (PLA geht nicht, da zu spröde)
- Prozesstemperatur: so hoch wie möglich
- Auflösung: 0.1mm
- Dicke: 1-1.2 mm
- Füllgrad: 100%
- Druckrichtung: Fasern parallel Druckebene
FEM-Workbench: Geht auch mit bestehenden Modellen. Du brauchst erst mal einen FEM-Container. Am besten mal das oben verlinkte Video ansehen.
Grüße
Florian
Re: Flexure-Konstruktionen
Verfasst: 19 Feb 2023, 13:37
von atzensepp
STL- und FreeCAD-Datei von dem Flexure sind zu finden auf:
https://www.thingiverse.com/thing:5863460