Moderner Prototypenbau, rasante Produktentwicklung und funktionale Anwendungsbauteile sind mit Hilfe der 3D Druck Technologie zu einem Standard vieler großen Firmen geworden. Wir unterstützen zahlreichen Industrien, aber auch mittelständische Unternehmen, Startups und Erfindergeister, um ihre Ideen greifbar zu machen.
Wir zeigen hier die Entwicklung eines elektrischen Hydrofoils von der 3d Konstruktion bis hin zum 3d gedruckten Prototypen.
Ein Hydrofoil ist eine Unterwasserfinne mit Tragflügeln die bei steigender Geschwindigkeit durch Auftriebskräfte ähnlich wie bei einem Flugzeug angehoben wird. Dadurch wird der gesamte Strömungswiderstand von großen Schiffen und Surfboards auf die kleinen Tragflügeln der Hydrofoil reduziert.
Die Anströmgeschwindigkeit/Fahrtgeschwindigkeit wird hierbei durch 2 elektrische Turbinen erzeugt die seitlich am sogenannten Mast (Vertikalverbindung zur Tragfläche unter Wasser und dem Surfboard oberhalb des Wassers) montiert werden sollen.
Jede Turbine enthält einen 2000 Watt E-Motor, einen Impeller (innenliegende Schiffsschraube) und einen dahinterliegenden Stator, der den Drall der Strömung wieder geradlinienförmig ausrichtet. Ziel dabei war es, alle Komponenten in die Turbinen zu integrieren und sowohl Anbindungen für feststehende Teile wie dem Motor und dem Stator, als auch bewegliche Komponenten in das Design zu integrieren, welches später 3d gedruckt wird. Durch das 3D drucken sind sämtliche Freiheitsgrade bei der Konstruktion erlaubt; einzige Augenmerk ist die spätere Montage vor allem die Zugänglichkeit der Komponenten.
Für den Motor wurde eine sternförmige Aufhängung für 4 Verbindungsschrauben innerhalb der Turbine konstruiert, die nach vorne strömungsgünstig abgeflacht wurde, ähnlich wie bei einem Frontspoiler bei Rennwagen.
Die Motoraufhängung enthält eine zentrale Bohrung für die rotierende Welle des e-Motors an der später die Schraube befestigt wird. Da hohe Drehzahlen (14000 U/min) erreicht werden und somit ein strömungsungünstiger Drall des Wassers erzeugt wird, haben wir einen dahinterliegenden Stator (starres Bauteil) konstruiert der entgegengerichtete Schaufelblätter enthält die zum Ausgang hin gerade auslaufen, um die Strömung entlang der Längsachse zu orientieren. Dadurch wird ein Jetstrahl erzeugt der geradlinig das Wasser nach hinten rausbefördert.
Auch der Stator wurde 3d gedruckt und nach den ersten Montageversuchen mit einem Bajonettverschluss (Drehverschluss) versehen, um eine schnelle Demontage zu ermöglichen.
Die schnelle Demontage war wichtig, um mehrere Schiffsschrauben unterschiedlicher Geometrie zu testen.
Natürlich wurden alle Komponenten aus hochfestem Kunstoff gedruckt und für bessere Strömungsverhalten geglättet und lackiert.
Idee bis greifbar: 2 Monate (inklusive Verbesserung und neuem 3D Druck)
Als nächstes liegt die Testfahrt vor uns.