Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
By signing up, you agree to our Terms & Conditions and agree that Teknologiens Mediehus and the IDA Group may occasionally contact you regarding events, analyzes, news, offers, etc. by telephone, SMS and email. Newsletters and emails from Teknologiens Mediehus may contain marketing from marketing partners.
rumfart på den anden måde cs banner bloghoved

Raket-stafet?

Kære læsere,

1050 km, 72 kilo, 4,02 meter og et tværsnit på 0,25 x 0,25 meter kunne umiskendeligt lyde som en af de mindre raketter i CS historie. Det er dog grundlaget for et af værktøjerne der skal bruges til fabrikation af Spica-raketten.

Vi er rendt ind i et større problem med at få flyttet en stor pakke med lineære føringer op gennem Tyskland og Danmark, som vi håber Ingeniørens alvidende læsere kan hjælpe med at finde en løsning på, men først mere om hvad de skal bruges til.

We go big

Et ønske om at nedbringe tiden for design-to-manufacture, øge fleksibiliteten for raket-fabrikationen, samt mindske logistikafdelingens arbejdslast, har længe været en af de hede drømme i CS. Vi skal til at bygge en monster-raket og dermed kræves også større værktøjer.

Vi kan lige så godt erkende, at med en raket i Spica-størrelse, så bliver hovedparten af delene så store, at det faktisk begynder at blive et problem at få dem transporteret rundt, både på vejnettet og i vores værksted. Alt bliver pludselig meget stort! Det er det, der ligger i ”logistikproblemer” omkring store raketter. Derfor, jo flere dele af en Spica-raket vi selv kan lave i værkstedet, jo bedre.

Da tanken slog ned

Alt kan efterhånden findes på eBay, helt fra oppustelige badeænder i menneskestørrelse til mere anvendeligt grej. Da et CS-medlem hev sin kinesiske plasmaskærer med i værkstedet, så satte det nogle tanker i gang. Kunne man ikke sætte denne plasmaskæremaskine fast til et (over gennemsnittet stort) 3-akset CNC-bord, således at plader til Spica-tanke, flanger, ribber mv. let kunne skæres på kort tid, in-house og uden omtalte logistik-problemer?

Det gjorde ikke tanken mindre spændende, da et ”industrial type” skærehoved med 8 meter slange, til omtalte plasmaskærer, kunne købes for et meget beskedent beløb. Lidt hurtig CAD-magi til at skitsere ”industrihovedet” op og så begynder ideerne at tage form.

Illustration: Copenhagen Suborbitals

I en sidebemærkning skal det nævnes at Claus Mejlings gamle motoriserede rundbord (til video- og fotoformål), som allerede er blevet misbrugt på det groveste til at svejse BPM-5 motorer (link) i mellemtiden også har vist gode takter i forbindelse med et eksperiment med at plasmaskære gennemføringshuller i tank-endebunde af rustfrit stål.

Illustration: Copenhagen Suborbitals

Mejlings rundbord og lidt Storm P, så får man rimelig hurtigt afprøvet forskellige koncepter.

Illustration: Copenhagen Suborbitals

Det trofaste rundbord giver både pæne BPM-5 svejsninger og pæne cirkulære huller i endebunde.

Lidt om specifikationerne og baggrunden

For at kunne skære plader, der kan valses til tanke til en Spica-raket, vil det (lidt over gennemsnittet store) 3-aksede CNC-bord skulle have en minimumsstørrelse på 3,5 x 2,5 meter. Grunden til de store dimensioner bygger på en simpel overvejelse:

Vi bygger kun en CNC plasmaskærer én gang i CS.

For at kunne skære plader til tanke til en ø955 mm Spica-raket, så skal den (som minimum) kunne tage standard 3000 mm x 1500 mm plader. For at sikre os at skæremaskinen er ”fremtidssikret”, og qua det faktum, at vi alligevel er ved at bygge en meget stor maskine, så tager vi lige et ekstra skridt: Maskinen vil næsten kunne tage hele 4000mm x 2000mm plader, på grund af maksimallængden på de lineære føringer. Med lidt kreativ pladeføring, så kan man dog godt tilskære disse plader, hvilket holder muligheden åben for at lave tanke til fremtidige raketter, der er et nøk større end en Spica.

Vi forventer at kunne skære det meste af hvad vi skulle kunne få brug for. Med en 100A plasmaskærer oplyser producenten at maskinen kan skære stål og alu i op til 35 mm gods.

Den nuværende status

Vi er begyndt – og er kommet rigtig langt. Design er for alle praktiske formål færdiggjort og fabrikation af rammen er ved at være ved vejs ende.

Skærebordet i sig selv består af en ramme på 3,7 x 2,6 meter, fremstillet af firkantprofil (200 x 200 x 4 mm). Denne skal bære såvel vandfyldte skærebakker, som lineære føringer og selvfølgelig de emner der skal bearbejdes.

Illustration: Copenhagen Suborbitals

Overblik over den kommende CNC plasmaskærer, med en 3000 mm x 1500 mm plade.

Illustration: Copenhagen Suborbitals

Z-aksen er lidt utraditionel, da den har en vandring på omkring 600 mm. Ellers er X-aksens lineære føringer 4000 mm lange (bordet kun 3700 mm), hvilket betyder at man kan køre Y- og Z-akse i sikkerhed udenfor planet, hvis der skal bakses store tunge plader op i maskinen.

Derudover ønskes der også mulighed for at maskinen kan anvendes til så mange forskellige teknikker og værktøjer som muligt. Da vi i første omgang benytter tandrems-drev og ikke spindler (for dyrt), så er vi begrænset til kun at kunne bruge værktøjer og teknikker, der ikke kræver stærke motorer og stive spindler.

Illustration: Copenhagen Suborbitals

Bundrammen og de tre vandbakker er allerede færdige. Den risikerer endda at blive helt nydelig, når den får et par lag maling.

Fremtidigt potentiale for CNC-riggen?

Der er så alligevel en del fremstillingsteknikker, der ikke kræver de store mekaniske kræfter. Udover plasmaskæring, så er der faktisk muligheder for fræsning af skum (forme til Spica kulfibernæsekegler?), fræsning af træ (mock-ups), laser-opmærkning/gravering ved hjælp af mindre laser mv. En pænt justeret CNC plasmaskærer kan faktisk allerede skære ret pænt, men hvis kraftige lasere en dag kommer rigtigt ned i pris, så kan det være at vi tilføjer laserskæring for en pænere finish.

Denne rig kan også et trick mere. På illustrationerne kan man ane at Z-aksen har en vandring (~600 mm), der er betydeligt større end gabet mellem traversen og skæreplanet. Vandbakkerne og deres støtteprofiler kan nemlig tages ud af maskinen, således at den lange Z-akse kan få lov at arbejde i højden mellem gulvet og skæreplanet. Der er da en grad af eksperiment over denne konstruktion, men vi kan nok godt slippe afsted med at re-konfigurere den til at være en meget stor skumfræser (eller plastik 3D-printer?). Z-aksen er under alle omstændigheder designet som en universel værktøjsholder.

Illustration: Copenhagen Suborbitals

Da den lange Z-akse kan bruges til at udnytte arbejdsrummet mellem gulvet og skæreplanet, så har vi potentielt en meget stor skumfræser (eller landets måske største plastik 3D-printer, hvis man er lidt kreativ?). Her er illustreret en halv Spica næsekegle som eksempel.

CNC styringen

En vigtig komponent, CNC-styringen, er utrolig nem at finde, og sendes fra Kina uden de store problemer. Vi har i første omgang valgt at gå med et 4-akset ”starter-kit”. Det er tilstrækkelig billigt og bør være nok til vores indledende konstruktion. Det er NEMA-23 steppermotorbaseret, med to motorer på X-aksen, én på Y-aksen og én på Z-aksen.

Illustration: Copenhagen Suborbitals

Det billige kinesiske 4-aksede CNC kit (og donerede desktop PC) er allerede konfigureret med alle akser, så de indledende ”skrivebordstests” ser lovende ud.

Da økonomi altid er en kritisk faktor for de ting vi bygger i CS, så er vi altid tvunget til at tænke ”simpelt og billigt”. Vi bruger derfor en venligt doneret desktop PC med parallelport. Det er old-school, men det er simpelt, billigt, gennemprøvet og godt nok til vores formål. Hvad angår software, så går vi efter både Mach3 og LinuxCNC.

Illustration: Copenhagen Suborbitals

En demo-version af Mach3 kan køre tilstrækkeligt mange linjer G-kode, til at have overbevist os om at konceptet er holdbart.

CNC plasmaskæreren i den rette kontekst

Hele formålet med at bygge den her CNC rig er at den skal hjælpe CS hurtigere frem mod målet, som er en skræmmende stor Spica-raket med tilhørende rumkapsel. For at sætte tingene lidt i perspektiv, så kunne jeg ikke lade være med at putte en grov skitse af en Spica over i CNC designet.

Illustration: Copenhagen Suborbitals

I profil: Den ”lille” CNC plasmaskærer (nede til venstre) kan komme til at fremstille rigtigt mange af de strukturelle elementer i den imponerende/skræmmende store Spica-raket (tidlig konceptversion). Prøv at klikke på billedet for en ordentlig kvalitet og et ordentligt perspektiv.

Nexø 2 fyldte godt i højden, da vi i ain tid hængte den op i loftet inde i vores værkstedshal, for at lave en ”swing-test” på vores aktive styresystem. Så er det skræmmende at tænke på at Spica ikke ville kunne klemmes ind under kippen, uden at man fjernede hele næsekeglen og rumkapselen. Det svarer til de to øverste emner på ovenstående illustration. Kender I den der besynderlige blanding af forundring og koldsved? Det er godt nok noget af en monster-raket vi nu skal til at bygge!

Illustration: Copenhagen Suborbitals

Nexø-klasse raketterne. Om et års tid vil vi med længsel se tilbage på dengang, hvor raketter var noget man kunne flytte med håndkraft. Til gengæld går følelsen nok hurtigt over, når alle ser Spica tordne opad mod den ultimative målstreg, 100 kilometer over vores hoveder.

Det gik lige så godt… og så gik der en kæp i hjulet!

CNC plasmaskærerprojektet er forsøgt realiseret med mindst mulig indvirkning på resten af foreningens igangværende raketaktiviteter. I klar tale betyder det, at det ikke må koste noget. Hver krone der går i dette projekt, vil skulle tages fra en af de andre igangværende Spica-relaterede aktiviteter.

Det er sådan set gået meget godt indtil videre, med at holde projektet på et pasta-budget. De store firkantprofiler til rammen var nogle vi har haft liggende på lager længe, så der skulle slibes en del rust af før de blev pæne igen. CNC-kit og selve plasmaskæreren er udlånt til foreningen. Tandhjul, skruer, bolte og svejsetråd koster heller ikke alverden. Derudover har CS-kassen bidraget med et beskedent beløb til nødvendigt stål og aluminium.

Den eneste anden ting, der kunne vælte det (ikke eksisterende) budget, er de lineære føringer til de tre akser. Både hjemmelavede føringer, såvel som "top of the line" lineære føringer blev undersøgt, og fundet enten utilstrækkelige eller ubetalelige. Det viste sig at være en svær nød at knække, men efter lang tids søgning på det store net, blev en fornuftig alternativ løsning fundet hos Dold Mekatronik i Sydtyskland.

En prisvenlig løsning med 2 stk TBS20 profiler på 4 meters længde, 2 stk TBS16 profiler på 3 meters længde, og en fiks og færdig Z-akse med spindel til en overkommelig sum af 7500 kr. Vi var endda så heldige at sikre os en ekstra øremærket donation fra en af vores højest skattede og trofaste raketstøtter, så vi kunne betale de lineære føringer uden at belaste det normale budget. Alle var glade!

Vi fik forhandlet det hele på plads med Dold, hvorefter overraskelsen ramte. Lige så snart ”pakker” er over 3 meter lange, så ryger de åbenbart ind under speditørernes betegnelse for ”specialgods”, hvilket betyder at fragtomkostningerne stiger med over en faktor Pi. Det at bringe en 4,02 meter lang kasse med tværsnitsmål på 0,25 x 0,25 m, vejende 72 kilo, indeholdende de kritiske lineære føringer, 1050 km op gennem Tyskland og Danmark, vil koste mere end summen af delene…

Her skal vi blankt erkende, at den havde vi ikke set komme! Vi har ringet rundt til en række speditører, men svaret er nogenlunde det samme: Transportudgifterne er for indeværende, i henhold til det tilstedeværende suppe-budget, uoverkommelige.

Det var her vi håbede på at Ingeniørens læsere havde ideer til alternative løsninger.

Hvordan flytter man (billigst) en 75 kilo tung 4.02 x 0.25 x 0.25 meter kasse, 1050 km fra Steinach im Kinzigtal, i Sydtyskland til Refshaleøen?

Et lift? Kender I en speditør, som mod to kasser appelsinvand kan tage dette med, enten noget af vejen, eller hele vejen?

Afhentning? Skal I tilfældigvis forbi "Freibad Steinach" på Schwimmbadstraße 12 eller andre kurbade i Schwarzwald i nærmeste fremtid, og ”tilfældigvis” kan tage ovennævnte pakke med retur?

Kender I nogen, som kender nogen, der kan være transportør og/eller mellemstation på "Raket-Stafetten" op igennem Tyskland, ind i Danmark, og ud på det snart så hippe Refshaleøen?

Sidste udvej kunne blive at et par mand må hive en weekend ud af kalenderen, køre på skift, og hente pakken hjem på tagbøjlerne af en semi-økonomisk stationcar. Det skræmmende er, at der er økonomisk ræson i det, givet de fragtpriser vi har fået oplyst, men vi vil ærligt talt helst slippe for den tur..

… Ved nærmere eftertanke kunne sidstnævnte eventyr nok resultere i en længere (dramatisk) blog om tysk politi, flagrende taggods og deslige, men vi håber at vi kan undlade at skulle skrive den beretning.

Andre ideer? Vi er lutter øren!

JacobLarsen
er et af flere medlemmer af Copenhagen Suborbitals, der skriver på denne blog.
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Den burde let kunne ligge på en passende stor auto-trailer.
Disse fås typisk på de omkring 4 meters længde.

Måske er der en ven af CS eller en læser, der netop har sådan en stående, der kan lånes.
Så mangler der en beredvillig person, der har lyst (og tid) til at køre til Schwarzwald og retur.

Dog forudsat, at kassen må transporteres af privatperson uden speditionspapirer og hvad ved jeg...
Der skal også lige findes lidt kr til brændstof og bro/færge.

Hvor meget haster det? Skal det ske før jul og nytår?
Kan leverandøren udlevere pakken på en lørdag?

Jeg kan ikke tage fri, men kunne godt afse en weekend til et road-trip, hvis en passende trailer + co-pilot kunne findes.
Men først i det nye år.

  • 4
  • 0

Hvorfor så stort?
Jeg kan ikke se at det er nødvendigt at købe 2 skinner på fuld længde til X aksen. Hvis i køber et ordentligt sted, så er der ikke forskel på skinnerne, så føringerne kan udskiftes mellem skinner. Af dette følger at i kan købe 4x2,1 m skinner frem for 2x4,2 m skinner og stadig nå i mål. Med en ordentlig indsats kan i fint få rigelig god nøjagtighed hen over skiftet mellem skinnerne.
Ligeledes har i ikke brug for en gevindstand til føring på de to X skinner. Smid passende tandremme og tandhjul på, og lad Y aksen blive trukket af skinnerne. Alternativt smid 4 tandstænger på og lad motorer på Y aksen trække jer frem og tilbage.
I har at gøre med en plasmaskærer, som har svært ved at holde sig inden for en halv millimeter nøjagtighed uanset hvad i gør ved den. Så er der ingen grund til at gøre X og Y akserne nøjagtig i tusindedele mm.

Keld List Laursen
Danish Space Challenge

  • 1
  • 0

Hej Keld,

Jeg tror du måske har misforstået en anelse...? Maskinen er allerede tiltænkt tandremme på X og Y akse, da alternativerne med spindler ville blive alt for dyre (specielt i den længde!). Det er faktisk kun Z-aksen der benytter en spindel, men det er mere fordi hele den akse reelt er et færdigsamlet standardprodukt.

Du har ret i at vi måske nok ville kunne slippe afsted med at prøve at line to halv længde skinner op mod hinanden, men vi vil nu helst have en enkelt 4-meter skinne, hvis det kan lade sig gøre.

Ikke desto mindre glæder vi os til at komme i gang med at skære masser af stumper til Spica!

  • 3
  • 1

Hi Lucius,

Solid suggestions, all! Thanks. We're going to research these options right away.

Wouldn't it be fantastic, if the parts made it to CS before Christmas? We could cover a lot of ground (and avoid getting restless) over the sweet Christmas holidays.

  • 3
  • 1

Fedt juleprojekt med masser af julestjerner skydende til alle sider. Jeg har desværre ikke løsning på logistikproblemet, men lidt inspiration fra noget leg vi lavede med 6-akses KUKA150 robotarm og en plasmaskærer for nogle år siden. Vi fik lavet et ret frækt indgangsskilt til værkstedet :)
Jeg husker vi havde plasmahovedet opsat i en lodret linær føring, så vi kunne starte buen ved at programmere et lille 'dyp' ned på metallet, dog uden at skade dysen, da den hang løst i den linære føring.
Oversættelse til video:
'Nu brinner det' betyder på dansk 'Nu er der brand'.

https://www.youtube.com/watch?v=rxi9sPcHe2...

  • 1
  • 0

Prøv at finde et firma, der importerer biler fra Tyskland. De kører - antager jeg - ofte derned med et fejeblad med autotrailer, så de kan hente mere end én bil af gangen. En 25x25 cm pakke kan godt være ved siden af en bil på en autotrailer.

  • 2
  • 0