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 Schrottmulden und Tragwagen selbst gedruckt
 Vorbild bei ThyssenKrupp / Eisenbahn+Häfen
Für die Stahlherstellung wird zunächst Eisenerz im Hochofen geschmolzen und zu Roheisen reduziert. Anschließend erfolgt die Weiterverarbeitung im Stahlwerk im Konverter. Dort wird Sauerstoff auf das flüssige Roheisen geblasen, um unerwünschte Anteile von Kohlenstoff, Silizium, Mangan, Schwefel und Phosphor aus dem Eisen zu entfernen. Dabei spielt Schrott eine wichtige Rolle: Etwa 1/4 der späteren Stahlmenge wird als Schrott in den Konverter gefüllt ("chargiert"). Anschließend kommt das flüssige Roheisen hinzu und der Schrott schmilzt. Neben dem Recycling-Nutzen ist der Schrott auch als Kühlmittel wichtig, weil die Schmelze sonst beim Aufblasen mit Sauerstoff zu heiß werden würde. Um die benötigten Schrottmengen einfach hantieren zu können, werden Schrottmulden verwendet. Sie enthalten 60t oder mehr Material und werden mittels Hallenkran in den Konverter geleert. Hier ist ein schönes Foto zu sehen, das eine Schrottmulde unmittelbar vor dem Konverter zeigt: Link zum Foto auf www.welt.de.
Schrottverladung und Konverter sind in verschiedenen Hallen untergebracht. Bei ThyssenKrupp in Duisburg erfolgt der interne Transport der Schrottmulden zwischen Schrottlager und Konverter per Schiene auf werkseigenen Tragwagen. Sie sind sehr einfach und robust konstruiert. Bei den Wagen wird eine Mittelkupplung eingesetzt, Bremsanlagen sind nicht zu erkennen. Zwischen Lok und erstem Tragwagen läuft ein kleiner, mit einer Kokille beschwerter, ungebremster Zweiachser als Zwischenwagen. Solche Schrottmulden und Tragwagen möchte ich nachbauen und damit das derzeitige Kokillenlager zur Schrottverladung umgestalten.
 
Das leider etwas dunkel geratene dritte Foto zeigt einen Blick in die Schrottverladung bei ThyssenKrupp. In der Mitte ist ein Eaos zu erkennen, mit dem Schrott per Bahn angeliefert wurde. Die Entladung erfolgt per Kran und Elektromagnet. Links neben dem Eaos wird im Hintergrund eine Schrottmulde beladen. Interessantes Detail am rechten Bildrand: Dort liegen tonnenschwere alte Kokillen gestapelt wie Bauklötze. Vielleicht sollen sie auch als Schrott wiederverwertet werden.
 Konstruktion
Als Grundlage für den Nachbau kann ich eine technische Skizze mit den wichtigsten Abmessungen verwenden. Sie werden auf das Foto übertragen und daraus die Abmessungen der einzelnen Teile abgeleitet. Leider stellt sich im Nachhinein heraus, daß die Skizze nicht maßstäblich ist, dazu später mehr.
 
Für die 3D-Konstruktion gilt das Salami-Prinzip, sie erfolgt am besten scheibchenweise in überschaubaren Bauteilen. Dabei kommt es nicht auf die Größe der Teile, sondern auf deren Kompliziertheit an. Ich habe die Konstruktion unterteilt in:
  • Die Schrottmulde selbst aus "einem Guß"
  • Den Aufbau des Tragwagens
  • Das Sprengwerk für den Tragwagen, wurde dann später doch gemeinsam mit dem Wagen gedruckt
  • Die Drehgestelle, separat konstruiert aber gemeinsam gedruckt mit
    • den Achslagern und
    • den Federpaketen nebst Haltern
  • Die Achshalter als separat gedruckte Teile.
 Konstruktion der Schrottmulde
Die Schrottmulde war einer meiner ersten Konstruktionen, ein Teil der Lernkurve. Das Mittelteil entsteht schnell, in dem eine 2D-Zeichnung des Querschnitts "extrudiert", oder wie es in FreeCad heißt "aufgepolstert" wird. Der Mittelteil bekommt eine Randverstärkung mit trapezförmigem Querschnitt - lässt sich später einfach anpassen - und eine sich verjüngende Schüttöffnung, die leicht nach oben geneigt ist. Anschließend werden Rückwand und die beiden Standstützen ergänzt. Als Details bleiben vier Anschlagbolzen für die Kranhaken mit den dazugehörigen Abdeckblechen sowie ein Verstärkungsblech an der Öffnung. Außerdem werden alle Kanten abgerundet bzw. ausgerundet. Anhand der Vorbildfotos ergibt sich eine weitere Variante, bei dieser hat die Randverstärkung einen dreieckigen Querschnitt und die Schüttöffnung verläuft horizontal ohne Neigung.
 Konstruktion des Tragwagens
Der Tragwagen ist ebenfalls relativ simpel konstruiert. Ein flaches Rechteck mit verstärkten Enden sowie vier pyramiden-ähnliche Blöcke zur Fixierung der Schrottmulden. Ein nettes Detail ist der beiseitig angegossene Herstellername "Jünkerath". Hier muss ich mich zunächst mit den entsprechenden Funktionen in FreeCad vertraut machen. Das "U" statt "Ü" ist Absicht. Leider habe ich erst am fertig lackiertem Modell gemerkt, daß ich ein "R" zuviel verwendet habe. Künstlerpech.
 
Der Wagen enthält an den Enden kleine Schutzdächer für die Kupplungen. Zufällig sind NEM-Steckteile von Roco für eine Mittelkupplung zur Hand, also wird die entsprechende Öffnung bei der Konstruktion berücksichtigt. Das Sprengwerk war zunächst am Stück mit dem Aufbau konstruiert. Um den späteren 3D-Druck zu vereinfachen, wird es als separates Teil angelegt. Für die Befestigung der Drehgestellte reichen einfache zylinderförmige Haltebolzen, auf die die Drehgestelle aufgesteckt werden.
 Konstruktion der Drehgestelle
Die Konstruktion der Drehgestelle ist die aufwendigste Angelegenheit. Hier muss ich zunächst lernen, wie ich in FreeCad mit Baugruppen aus mehreren Einzelteilen arbeite. Das kostet viel Zeit, da es unterschiedliche Ansätze mit ihren Vor- und Nachteilen auszuprobieren gilt. Schließlich entscheide ich mich, hierzu auf den "RealThunder"-Entwicklungsbranch der Software zu setzen.
 
Die Grundlage entsteht aus den Wangen mit den Gleitflächen für die Achslager und den verstärkten Rändern. Das ist schnell gemacht. Die Drehgestell-Seiten werden dann noch um die Halterungen für die Federungen ergänzt und sind damit fertig. Federpakete nebst Schaken, die Achslage und Achshalter entstehen jeweils einmalig als separate Bauteile. Da sich Resinteile schlecht biegen lassen, kommt die übliche Spitzenlagerung für mich nicht in Frage. Hier werden Radsätze mit Zapfenlager verwendet, das Achslager bekommt eine entsprechend nach unten offene Lagernut. Das komplette Drehgestell entsteht durch Kopie und Spiegelung der Einzelteile, anschließend werden Querverbindungen und die Lagerung ergänzt.
 3D-Druck der Bauteile
Die Schrottmulde ist das Erstlingswerk. Der 3D-Druck gelingt gut und begeistert durch feine Details. Bei der Stellprobe auf der Anlage wird aber auch klar, daß es sich um ein mächtiges Trumm handelt. Bei genauerer Prüfung stellt sich heraus, daß die technische Skizze nicht maßstäblich war. Anhand der Fotos ergibt sich eine im Modell um 4mm geringere Bauhöhe. Die 3D-Konstruktion lässt sich mit geringem Aufwand anpassen, bei der Gelegenheit wird dann auch die zweite Variante ergänzt und die Druckeinstellungen verbessert.
 
Auch der Tragwagen wird zunächst als Testdruck erstellt und mit "geliehenen" Drehgestellen ausprobiert. Dabei zeigen sich Fehler der Anycubic Slicer-Software, hier hilft der Umstieg auf die aktuelle Chitubox-Version. Ein paar Details werden optimiert, zum Beispiel Drehgestellbefestigung und Abmessungen der Beschriftung. Im Bereich des Sprengwerk sorgen die Druck-Supports für erhebliche Mühe beim Säubern, daher wird das Sprengwerk als separates Teil geplant.
In einem Druckmarathon werden die final konstruierten Teile nacheinander gedruckt und liegen am nächsten Tag als Bausatz vor. Leider stelle ich fest, daß ich bei der Überarbeitung der Mulden einen kleinen Fehler begangen habe. Und der separate Druck von Sprengwerk und Tragwagen erleichtert zwar die Säuberung der Einzelteile, aber der Tragwagen wird zur Banane und das Sprengwerk lässt sich schlecht ankleben. Also Kommando zurück, der Tragwagen wird wieder "am Stück" gedruckt, diesmal aber kopfüber. Vorteil der doppelten Aktion: Nun stehen genug Drucklinge als Testmaterial für die nächsten Schritte zur Verfügung. Und vielleicht bleibt am Schluß noch etwas Dekomaterial für die Konverterhalle übrig.
 Alterung der Schrottmulde
Bei der Alterung der Mulden hatte ich nochmals einen Anlauf gemacht, ein Farbset von AK-Interactive mittels Flow Improver zu nutzen. Das hat aber nicht geklappt. Da mir die Farbtöne aber sehr geeignet erschienen, habe ich sie mit Tamiya-Farben nachempfunden und spritzfertig abgefüllt. Verarbeitet werden sie dann von links nach rechts. Die Mulden-Drucklinge habe ich mit Spülwasser vom Schleifstaub gereinigt und anschließend mit Vallejo-Grundierung gespritzt. Der Farbauftrag ist anschließend ein etwas dunkleres Grau. Für den Rost habe ich die gesamte spätere Rostfläche mit dem Gelbton gespritzt, anschließend stark verdünnt der Orangeton. Bei den ersten Etappenfotos habe ich leider mit der Belichtungszeit nicht aufgepasst, ich bitte um Nachsicht.
 
Nächster Schritt dann orange-braun und rost-braun auf der zentralen Fläche, wieder in zwei lasierenden Schichten aufgespritzt. Die ganze Prozedur mit vier Mulden, dank leisem Sil-Air-Kompressor und neuer Pistole für feine Arbeiten geht das gut von der Hand. Der obere Bereich wird dann mit einem Staubton aufgehellt, die seitlichen Stützen mit Dunkelgrau ein wenig abgesetzt. Zwei Mulden erhalten aufgemalte Ziffern, das passiert hier mit Maskierband von Tamiya. Nachdem die Acrylfarbe einen Tag durchgetrocknet ist, bekommen alle Mulden einen Auftrag aus verdünnter beige-grauer Ölfarbe, der anschließend mit einem Terpentin-feuchtem Pinsel egalisiert wird. Nach weiterer Trocknungspause wird das Ganze mit Mattlack von Gunze fixiert.
 
Anschließend müssen die Ölfarben aus der Tube ans Werk. Kleine unverdünnte Farbpünktchen werden mit dem Zahnstocher im oberen Bereich der Mulden aufgetragen und dann mit besagtem Terpentin-feuchtem Pinsel abwärts nach unten zu Farbspuren gezogen und ausgedünnt. Die Etappen-Bilder sind alle geblitzt, die Rostspuren kommen auf den Fotos einen Tick kontrastreicher und krasser als auf der Anlage rüber, machen aber die Einzelschritte besser erkennbar.
 Fertigstellung Tragwagen
Bei den Drehgestellen passiert nicht viel. Hellgraue Grundlackierung, etwas Rost mittels Airbrush und Pigmenten sowie dunkle Fettspuren an den Gleitflächen der Achslager. Die Herausforderung besteht eher darin, daß ich vor der Grundierung und Lackierung bereits die Achsen eingesetzt und die Achshalter festgeklebt habe - auf Farbe hält der Klebstoff schlecht. Da war dann einiges an Abdeckvorbereitung nötig.
 
Beim Tragwagen zunächst wieder Vallejo-Grundierung, dann folgt ein hellgrauer Basislack und helle Rostspuren mit dem Airbrush. Auf der Oberseite wird Spachtelmasse dünn aufgebracht und mit einem alten Pinsel gestupft, um den dort liegenden Dreck zu nachzubilden. Weitere Rostspuren werden mit einem kleinen Schwämmchen aufgetupft. Die pyramidenförmigen Halterungen werden weiß abgesetzt, die Eckkanten werden ebenfalls weiß gepritzt. Für die dortigen Warnstreifen folgt eine Schicht in der orangen Hausfarbe der Phoenix Hüttenbahn, dann wird abgeklebt und schwarz überspritzt. Nach der Trocknung wird dort ebenfalls mit einem Schwämmchen "gechippt".
 Zwischenwagen
Eigentlich waren die Schrottmulden nur als Deko für ein totes Gleis gedacht. Aber nach den ersten Probefahrten fand ich es doch zu schade, die Wagen nicht hin und wieder verfahren zu können. Also muss auch der Zwischenwagen her, ein winziger Zweiachser mit 2m Achsstand, der beim Vorbild als Adapter zwischen Mittelkupplung und normaler Wagenkupplung mit Puffern dient. Im Modell ist er eigentlich aufgrund der verwendeten Kadee-Kupplungen überflüssig, aber der Kontrast zu den großen Tragwagen ist zu attraktiv, um darauf zu verzichten.
 
Der Wagen entsteht in Mischbauweise: ein alter Roco Klappdeckelwagen liefert das Fahrwerk. Der einfache Aufbau mit Bühne entsteht als 3D-Druck. Und eine ausgediente Kokille, die als Ballast verwendet wird, findet sich auf der Anlage.
 Anlageneinsatz
Für den Fototermin darf die frisch beschilderte PH-230 (siehe Beschreibung zum Bausatz) einspringen und die Schrottmulden vor dem Stahlwerk rangieren. Alle Fahrzeuge des kleinen Zugs sind somit im 3D-Druck entstanden! Mit dem Ergebnis bin ich sehr zufrieden, auch wenn sich die Druckqualität an einzelnen Stellen noch verbessern lässt. Der Bau von eigenen Waggons stand nicht auf meinem 3D-Wunschzettel, sondern zunächst einfache Ausstattungsteile - um so größer meine Freude über den gelungenen Anblick. Für einen Abgesang auf Großserienmodelle st es aber noch zu früh: Der Konstruktionsaufwand ist signifikant und die Stabilität ist mir für einen richtigen Betriebseinsatz mit Wendel und Schattenbahnhof nicht ausreichend. Die Teile aus UV-Harz sind recht spröde und empfindlich. Da tut sich zwar einiges auf dem 3D-Markt, und beim Zwischenwagen habe ich Verbesserung durch einen 10%-Zusatz von "Flex-Harz" erzielen können, aber einen 2,5m Ganzzug aud dem 3D-Drucker, der mit Schwung über die Anlage rauscht, kann ich mir noch nicht vorstellen.
Zugschluß